CN105603818B - 一种阳离子乳化剂制备的akd中性施胶剂及方法和应用 - Google Patents

一种阳离子乳化剂制备的akd中性施胶剂及方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种阳离子乳化剂制备的AKD中性施胶剂及方法和应用，涉及造纸化学品领域，其方法包括以下步骤：在室温下将阳离子固体乳化剂和AKD按照一定比例混合在一起，然后80‑85℃熔融；将热水缓慢加入到熔融的AKD/乳化剂的混合物中，并在1000‑2000r/min的速度下剪切搅拌2‑5分钟；提高剪切搅拌转速，达到10000r/min，快速搅拌25‑30min，然后停止搅拌，并用冷水快速冷却降温，即得施胶剂乳液。通过本发明的方法所制得的AKD施胶剂具有抗水性好，无熟化期，乳液稳定好、具有抗菌性等优点。

Description

一种阳离子乳化剂制备的AKD中性施胶剂及方法和应用
技术领域
本发明涉及造纸化学品领域，特别是阳离子乳化剂制备的AKD中性施胶剂及方法和应用。
背景技术
近几年，AKD中性施胶剂多以高电荷密度的聚二烯丙基二甲基氯化铵作为乳化剂，比起淀粉型AKD中性施胶剂，它在纤维上的留着率以及与纤维的反应率都有了明显提高，但是，聚二烯丙基二甲基氯化铵的粘度较高，运输及使用极不方便，聚二烯丙基二甲基氯化铵乳化的AKD中性施胶剂稳定性差，在运输过程中经常出现分层现象，影响了高电荷密度树脂型AKD中性施胶剂的推广。
目前的包装纸多采用AKD施胶剂施胶，尤其是食品包装类的纸，但是采用传统的AKD施胶剂施胶，乳液的用量大，且采用阳离子淀粉作为乳化剂，阳离子淀粉具有保水性，用其施胶的纸张抗水效果较差。采用高分子聚合物作为乳化剂，施胶的价格较贵，导致纸的价格上升。申请号为“201510279096.4”,名称为“一种非离子固体乳化剂制备AKD 中性表面施胶剂的制备方法”的中国专利公开了一种非离子固体乳化剂制备AKD中性表面施胶剂的制备方法，包括以下步骤：在室温下将非离子固体乳化剂和AKD按照一定比例混合在一起，然后70-80℃熔融；将热水缓慢加入到熔融的AKD/乳化剂的混合物中，并在4000-5000r/min的速度下剪切搅拌3-8分钟；提高剪切搅拌转速，达到10000r/min，快速搅拌25-30min，然后停止搅拌，并用冷水快速冷却降温，即得施胶剂乳液。该施胶剂乳液虽然也具有施胶度较高，没有熟化期，不存在施胶滞后、且乳液稳定等优点，但是只能用在表面施胶中，而不能用在浆内施胶中，容易造成纸张渗透，并且其不具有抑菌性；另外，非离子乳化剂的用量相对本发明专利中所用的乳化剂用量高，不能够更好的满足人们对纸的更多需求，限制了其应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种阳离子乳化剂制备的AKD中性施胶剂及方法和应用，通过本制备方法制得的阳离子型AKD中性施胶剂能满足施胶要求，即可用于浆内施胶，也可用于表面施胶，固体乳化剂易于运输、长时间防止不宜分层、存放时间长，不会出现变质现象。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种阳离子乳化剂制备AKD中性施胶剂的方法，包括以下步骤：
（1）将阳离子固体乳化剂和AKD混合在一起，然后80-85℃熔融，得到熔融的AKD/乳化剂的混合物，所述阳离子固体乳化剂为十四烷基到二十烷基氯化铵季铵盐和/或十四烷基到二十烷基溴化铵季铵盐中的一种或几种的混合物；
（2）将温度为80℃-85℃的水缓慢加入到熔融的AKD/乳化剂的混合物中，并在1000-2000r/min的速度下剪切搅拌2-5分钟；
（3）提高剪切搅拌转速，达到10000r/min，搅拌25-30min后停止搅拌，并冷却降温，即得AKD中性施胶剂。
本发明还可以具有以下附加技术特征：
优选的，步骤(1)中所述阳离子固体乳化剂为十四烷基到二十烷基氯化铵季铵盐中的一种或几种和十四烷基到二十烷基溴化铵季铵盐中的一种或几种的混合物。
进一步的，所述阳离子固体乳化剂为十八烷基三甲基氯化铵和十八烷基三甲基溴化铵的混合物，或十六烷基三甲基氯化铵。
优选的，所述十四烷基到二十烷基氯化铵季铵盐与十四烷基到二十烷基溴化铵季铵盐的质量比为1：1～2：1。
优选的，所述各种阳离子固体乳化剂的有效质量含量均为75%以上。
优选的，步骤(1)中所述阳离子固体乳化剂与AKD的质量比为1：20～1：50。
优选的，步骤(2)中所述AKD和乳化剂的混合物与水的质量比为1：4～1:9。
优选的，步骤(3)中所述冷却降温为用温度为-10℃～-15℃的水冷却降温。
优选的，步骤(3)中所述冷却降温为立即冷却降温。
上述的阳离子乳化剂制备AKD中性施胶剂的方法得到的AKD中性施胶剂。
本发明的有益效果是：
（1）本发明所采用的AKD乳化剂为阳离子固体，与传统的乳化剂相比，便于运输且易于保存，用量较少，降低了成本，提高经济效益。
（2）所制得的施胶剂与传统AKD中性施胶剂相比，由于乳化剂也存在抗水作用，施胶度有所提高，而且没有熟化期。
（3）采用阳离子固体乳化剂乳化的AKD中性施胶剂稳定性好，在运输过程中不会出现分层现象，抗离子干扰性强，并且乳化剂的憎水性要强于亲水性，能够与AKD起到协同抗水的作用，这是目前市售其它AKD乳化剂所不具备的作用。
（4）本发明所采用的乳化剂可以直接与AKD混合，然后熔融、乳化，应用过程中操作简单，可减少反应釜的使用，降低投资成本。
（5）本发明的AKD中性施胶剂，采用的乳化剂用量较低，施胶成本较阳离子淀粉也有优势。本发明所制备的AKD中性施胶剂还具有抑菌性能，对大肠杆菌的抗菌率为18%，对金黄葡萄球菌的抗菌率为16%，用于纸张的施胶，可以赋予纸张一定的抑菌性能, 应用于食品包装纸的施胶对于提高食品保质期具有积极作用。
附图说明
图1是申请号为“201510279096.4”的方法制得的非离子型AKD中性施胶剂离心后的稳定性。
图2是本发明的实施例1制得的AKD中性施胶剂离心后的稳定性。
图3是传统阳离子淀粉型AKD施胶剂乳液离心后的稳定性。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
实施例1
在乳化釜中加入100kgAKD蜡片，5kg十六烷基三甲基溴化铵,升温至85℃，待AKD与乳化剂熔融，将900kg水预热到85℃，开启高剪切乳化头，剪切速度在1000r/min，搅拌5分钟后，慢慢加入预热的水，5分钟加完，提高剪切速度在10000r/min，搅拌30分钟，通过热交换器快速冷却，热交换器中冷水的温度为-15℃到-10℃，最终得到O/W（油包水）乳液。在纸机表面施胶淀粉中加入此乳液吨纸用量在10-15kg即可。
实施例2
在乳化釜中加入100kgAKD蜡粉，1kg十八烷基三甲基氯化铵,1kg十八烷基三甲基溴化铵,升温至80℃，待AKD与乳化剂熔融，将800kg水预热到80℃，开启高剪切乳化头，剪切速度在1000r/min，搅拌3分钟后，慢慢加入预热的水，5分钟加完，提高剪切速度在10000r/min，搅拌25分钟，快速冷却，得到O/W乳液。在浆内加入此乳液吨纸用量在2-10kg即可。
实施例3
在乳化釜中加入100kgAKD，4kg二十烷基三甲基氯化铵,升温至80℃，待AKD与乳化剂熔融，将900kg水预热到80℃，开启高剪切乳化头，剪切速度在2000r/min，搅拌5分钟后，慢慢加入预热的水，5分钟加完，提高剪切速度在10000r/min，搅拌30分钟，快速冷却，得到O/W乳液。在纸机表面施胶淀粉中加入此乳液吨纸用量在2-6kg即可。
实施例4
在乳化釜中加入100kgAKD蜡片，5kg十四烷基三甲基溴化铵,升温至85℃，待AKD与乳化剂熔融，将900kg水预热到85℃，开启高剪切乳化头，剪切速度在1500r/min，搅拌5分钟后，慢慢加入预热的水，5分钟加完，提高剪切速度在10000r/min，搅拌30分钟，通过热交换器快速冷却，热交换器中冷水的温度为-15℃到-10℃，最终得到O/W（油包水）乳液。在纸机表面施胶淀粉中加入此乳液吨纸用量在2-6kg即可。
实施例5
在乳化釜中加入100kgAKD蜡片，4kg双十四烷基二甲基氯化铵,升温至85℃，待AKD与乳化剂熔融，将900kg水预热到85℃，开启高剪切乳化头，剪切速度在1800r/min，搅拌5分钟后，慢慢加入预热的水，5分钟加完，提高剪切速度在10000r/min，搅拌30分钟，通过热交换器快速冷却，热交换器中冷水的温度为-15℃到-10℃，最终得到O/W（油包水）乳液。在纸机表面施胶淀粉中加入此乳液吨纸用量在2-6kg即可。
实施例6 效果检测
采用上述实施例1制备的AKD中性施胶乳液成品，用于施胶。结果如下：
用阳离子型AKD中性施胶乳液用于施胶，并与传统的阳离子AKD中性施胶剂进行对比。测试结果表明：当本发明施胶剂的用量为绝干浆质量的0.2%时，纸张下机施胶度为20g/m2，放置24h后施胶度为21g/m2，基本达到下机熟化。而传统的阳离子AKD施胶剂乳液，用量也是绝干浆质量的0.2%时，其下机施胶度仅为34g/m2，熟化后纸页施胶度为26g/cm2，说明本发明阳离子性AKD中性施胶乳液的施胶效果更好，且无熟化期，降低了生产成本，提高了经济效益。
实施例7 效果检测
采用上述实施例2制备的AKD中性施胶乳液成品，用于施胶。结果如下：
用阳离子型AKD中性施胶乳液用于施胶，并与传统的阳离子AKD中性施胶剂进行对比。测试结果表明：当本发明施胶剂的用量为绝干浆质量的1.5%时，纸张下机施胶度为18g/m2，放置24h后施胶度为20.6g/m2，基本达到下机熟化。而传统的阳离子AKD施胶剂乳液，用量也是绝干浆质量的1.5%时，其下机施胶度仅为26g/m2，熟化后纸页施胶度为22g/cm2。阳离子型AKD中性施胶乳液施胶的纸张的对大肠杆菌的抗菌率为18%，对金黄葡萄球菌的抗菌率为16%，具有一定的抗菌性，而传统的阳离子AKD中性施胶剂并无抗菌性能。
实施例8效果检测
用阳离子型AKD中性施胶乳液用于浆内施胶，并与非离子型AKD中性施胶剂（申请号为“201510279096.4”的方法制得的施胶剂）进行对比。测试结果表明：当本发明施胶剂的用量为绝干浆质量的1%时，纸张下机施胶度为20g/m2，放置24h后施胶度为20.9g/m2，基本达到下机熟化，用量也是绝干浆质量的1%时，而非离子AKD施胶剂乳液其下机施胶度仅为60g/m2，熟化后纸页施胶度为55g/m2。这说明本发明制备的AKD中性施胶剂即可用在表面施胶中，也可用在浆内施胶中，而非离子型AKD中性施胶剂不能用在浆内中，这是因为非离子型AKD中性施胶剂不能很好的留着在纤维上，起不到施胶作用,而本发明的施胶乳液用于浆内施胶可以防止纸张渗透。
实施例9 稳定性检测
将本发明的施胶剂与传统的阳离子施胶剂和非离子型AKD中性施胶剂（申请号为“201510279096.4”的方法制得的施胶剂）相比较，在4000r/min的转速下离心5分钟，其稳定性如图所示，可以看出本发明的施胶剂和阳离子淀粉施胶剂具有较好的稳定性，高速离心不会出现分层现象，而非离子型AKD中性施胶剂已经出现分层现象，其稳定性较差，如图1-3。再将未离心的本发明的施胶剂与传统的阳离子施胶剂和非离子型AKD中性施胶剂（申请号为“201510279096.4”的方法制得的施胶剂）在室温下于同一环境中同时放置观察稳定性，发现阳离子淀粉施胶剂在第7天开始发霉，非离子型AKD中性施胶剂1个月的时候出现分层，本发明的施胶剂放置3个月未分层也未发霉。
综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，相同领域内的有识之士可以在本发明的技术指导思想之内可以轻易提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本发明的范围之内。

Claims (3)

1.一种阳离子乳化剂制备AKD中性施胶剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将阳离子固体乳化剂和AKD混合在一起，然后80-85℃熔融，得到熔融的AKD/乳化剂的混合物，所述阳离子固体乳化剂为十四烷基到二十烷基氯化铵季铵盐中的一种或几种和十四烷基到二十烷基溴化铵季铵盐中的一种或几种的混合物；
(2)将温度为80℃-85℃的水缓慢加入到熔融的AKD/乳化剂的混合物中，并在1000-2000r/min的速度下剪切搅拌2-5分钟；
(3)提高剪切搅拌转速，达到10000r/min，搅拌25-30min后停止搅拌，并冷却降温，即得AKD中性施胶剂；
所述十四烷基到二十烷基氯化铵季铵盐与十四烷基到二十烷基溴化铵季铵盐的质量比为1：1～2：1；所述各种阳离子固体乳化剂的有效质量含量均为75％以上；
步骤(1)中所述阳离子固体乳化剂与AKD的质量比为1：20～1：50；
步骤(2)中所述AKD和乳化剂的混合物与水的质量比为1：4～1:9；
步骤(3)中所述冷却降温为用温度为-10℃～-15℃的水冷却降温；
步骤(3)中所述冷却降温为立即冷却降温。
2.权利要求1所述的阳离子乳化剂制备AKD中性施胶剂的方法得到的AKD中性施胶剂。
3.权利要求2所述的AKD中性施胶剂在制备食品包装纸中的应用。
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