CN106245429A - 一种造纸用润滑剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种造纸用润滑剂及其制备方法，所述造纸用润滑剂是将丙烯酸、氧化聚乙烯蜡、三聚磷酸钠、异构醇聚氧乙烯醚、引发剂、碱、杀菌剂和水混合后进行反应得到的水溶性聚合物。采用本发明方法制备的造纸用润滑剂应用于涂布纸的造纸涂料中，能明显提高纸张表面的平滑度、改善纸张的光泽度，且制备方便简单，操作方便。

Description

一种造纸用润滑剂及其制备方法

技术领域

本发明属于润滑剂技术领域，尤其涉及一种造纸用润滑剂及其制备方法。

背景技术

润滑剂在化学组成上一般都含有疏水性基，具有润滑作用和离型效果。所谓润滑作用是指减少接触面的摩擦、磨损及摩擦热的作用；所谓离型效果是指减少接触面的粘附力的作用。具体而言，润滑剂可防止在涂布纸的生产中在压光机、烘缸等处纸页掉粉及涂布纸在印刷作业中掉粉；提高涂布纸在铸涂缸上的离型性；赋予纸张以滑动性能并降低摩擦。

润滑剂是涂布加工纸涂料中的微量助剂之一，它对改进涂布纸涂层结构具有重要作用。润滑剂在造纸涂料中起到降低涂层摩擦系数，改善涂料流变性，进而提高涂层平整度，提高成品纸光泽度的功能。目前市场上的造纸用润滑剂以高级脂肪酸盐类及高分子氧化聚乙烯为主，还包括蜡乳液等，它们均有改善涂层摩擦系数的作用。

中国专利CN103254363A公开了一种造纸用润滑剂的制备方法及其应用，采用用丙烯酸、氧化聚乙烯蜡、亚磷酸钠、异构醇聚氧乙烯醚、引发剂、碱和水混合进行聚合反应得到。但随着人们生活或工作品质的不断提高，采用该方法制备的润滑剂在应用于涂布纸的造纸涂料时，涂布纸的平滑度，光泽度并不能满足现有生活或工作的要求。

发明内容

本发明为解决现有技术中的上述问题，提出一种造纸用润滑剂及其制备方法，该润滑剂应用于涂布纸的造纸涂料，能明显提高涂布纸的平滑度，改善纸张的光泽度，制备工艺简单，可以克服已有技术的缺陷。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的第一个方面是提供一种造纸用润滑剂的制备方法，所述造纸用润滑剂是将丙烯酸、氧化聚乙烯蜡、三聚磷酸钠、异构醇聚氧乙烯醚、引发剂、碱和杀菌剂混合后进行聚合反应得到的水溶性聚合物。

进一步地，所述造纸用润滑剂的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤1，将丙烯酸和80～90%重量的引发剂混合均匀，备用；

步骤2，将异构醇聚氧乙烯醚、碱、三聚磷酸钠和全部水混合，保温在90～100℃，备用；

步骤3，将氧化聚乙烯蜡和10～20%重量的引发剂混合均匀，在100～120℃情况下，滴加步骤1中的混合物，滴加时间1～3小时；于100～120℃保温1～3小时；加入步骤2中的混合物，继续混合均匀；

步骤4，降温至20～40℃，加入杀菌剂，调整pH值为7～11，制得造纸用润滑剂。

进一步地，所述步骤3中：将氧化聚乙烯蜡和15%重量浓度的引发剂混合均匀，在110℃情况下，滴加步骤1中的混合物，滴加时间1.5小时；115℃保温1～2小时。

进一步地，所述步骤4中：降温至30℃，加入杀菌剂，调整pH值为9。

进一步地，按重量分数计，各组分重量含量如下：

氧化聚乙烯蜡 100份

丙烯酸 10～40份

异构醇聚氧乙烯醚 2～20份

引发剂 0.1～2份

碱 5～20份

三聚磷酸钠 5～10份

杀菌剂 0.01～0.2份

水 280～1730份。

优选地，按重量分数计，各组分重量含量如下：

氧化聚乙烯蜡 100份

丙烯酸 20～30份

异构醇聚氧乙烯醚 5～10份

引发剂 0.8～1.5份

碱 10～15份

三聚磷酸钠 7～9份

杀菌剂 0.1～0.15份

水 500～1000份。

更为优选地，按重量分数计，各组分重量含量如下：

氧化聚乙烯蜡 100份

丙烯酸 25份

异构醇聚氧乙烯醚 8份

引发剂 1.2份

碱 12份

三聚磷酸钠 8份

杀菌剂 0.13份

水 800份。

进一步地，所述氧化聚乙烯蜡选自酸值为15～30mgKOH/g、重均分子量为1000～2000g/mol的氧化聚乙烯蜡中的至少一种。

优选地，所述氧化聚乙烯蜡选自酸值为20～25mgKOH/g、重均分子量为1400～1700g/mol的氧化聚乙烯蜡中的至少一种。

更为优选地，所述氧化聚乙烯蜡选自酸值为23mgKOH/g、重均分子量为1500～1600g/mol的氧化聚乙烯蜡中的至少一种。

进一步地，所述异构醇聚氧乙烯醚选自RO-(C₂H₄O)_nH(R为C_8-13烷基，n=8-20)中的至少一种。

进一步地，所述引发剂选自过氧化二苯甲酰、过氧化-2-乙基已酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化-3,5,5-三甲基己酸叔丁酯中的至少一种。

进一步地，所述碱选自二乙醇胺、三乙醇胺、三亚乙基二胺、氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种。

进一步地，所述杀菌剂选自5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-甲基-4异噻唑啉-3-酮、溴硝醇中的至少一种。

本发明的第二个方面是提供一种采用上述方法制备的造纸用润滑剂。

本发明的第三个方面是提供一种所述的造纸用润滑剂在造纸涂料中的应用。

本发明采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：

本发明造纸用润滑剂的制备方法，发明人经创造性研究发现，氧化聚乙烯蜡采用丙烯酸和三聚磷酸钠进行接枝改性，出乎意料的，改性后的蜡液不但水性大大提高，而且对涂布纸平滑性和光泽度有明显的提高。这可能由于在氧化聚乙烯蜡分子上接枝丙烯酸后，分子链上具有大量的羧基，提高了整个分子的水溶性，同时三聚磷酸钠对碳酸钙等颜料具有一定的分散作用，而表现为纸张的平滑度及光泽度得到改善；本发明的润滑剂是一种能满足造纸涂料用高性能、绿色环保的产品。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限制本发明范围。

实施例1 润滑剂的合成：

步骤1，将10g丙烯酸和0.09g过氧化二苯甲酰混合均匀，备用；

步骤2，将2g异构醇聚氧乙烯醚（C₈H₁₇O-(C₂H₄O)₈H）、5g氢氧化钠、5g三聚磷酸钠和284.9g去离子水混合，升温至90℃并保温，备用；

步骤3，将100g氧化聚乙烯蜡（酸值：15mgKOH/g，重均分子量：1000g/mol）和0.01g过氧化二苯甲酰混合，搅拌均匀，升温至100℃，然后在此温度下滴加步骤1中的混合物，滴加时间1小时；100℃保温1小时；接着加入步骤2中的混合物，继续搅拌10～20分钟，混合均匀。

步骤4，降温至20℃，加入0.01g溴硝醇，继续搅拌10分钟，用100目筛网过滤出料。

步骤5，所得的水溶性润滑剂的重量固含量29.79wt%，粘度90mPa.s（NDJ-1旋转粘度计测定），pH=7.19（使用PHS-3C精密pH计测得)。

实施例2 润滑剂的合成：

步骤1，将40g丙烯酸和0.16g过氧化苯甲酸叔丁酯混合均匀，备用；

步骤2，将20g异构醇聚氧乙烯醚（C₁₃H₂₇O-(C₂H₄O)₂₀H）、10g二乙醇胺、10g氢氧化钾，10g三聚磷酸钠和1728g去离子水混合，升温至100℃并保温，备用；

步骤3，将100g氧化聚乙烯蜡（酸值：30mgKOH/g，重均分子量：2000g/mol）和0.2g过氧化苯甲酸叔丁酯、0.2g过氧化-2-乙基已酸叔丁酯混合，搅拌均匀，升温至120℃，然后在此温度下滴加步骤1中的混合物，滴加时间3小时；120℃保温3小时；接着加入步骤2中的混合物，继续搅拌10～20分钟，混合均匀。

步骤4，降温至40℃，加入0.05g溴硝醇、0.1g5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、0.05g2-甲基-4异噻唑啉-3-酮，继续搅拌10分钟，用100目筛网过滤出料。

步骤5，所得的水溶性润滑剂的重量固含量10.38wt%，粘度12mPa.s（NDJ-1旋转粘度计测定），pH=10.98（使用PHS-3C精密pH计测得)。

实施例3 润滑剂的合成：

步骤1，将25g丙烯酸和0.4g过氧化二苯甲酰、0.45g过氧化-3,5,5-三甲基己酸叔丁酯混合均匀，备用；

步骤2，将10g异构醇聚氧乙烯醚（C₁₁H₂₃O-(C₂H₄O)₁₀H）、5g三乙醇胺、6g三亚乙基二胺，8g三聚磷酸钠和620g去离子水混合，升温至100℃并保温，备用；

步骤3，将100g氧化聚乙烯蜡（酸值：25mgKOH/g，重均分子量：1500g/mol）

和0.15g过氧化-3,5,5-三甲基己酸叔丁酯混合，搅拌均匀，升温至110℃，然后在此温度下滴加步骤1中的混合物，滴加时间2小时；110℃保温2小时；接着加入步骤2中的混合物，继续搅拌10～20分钟，混合均匀。

步骤4，降温至25℃，加入0.07g5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、0.05g2-甲基-4异噻唑啉-3-酮，继续搅拌10分钟，用100目筛网过滤出料。

步骤5，所得的水溶性润滑剂的重量固含量20.17wt%，粘度18mPa.s（NDJ-1旋转粘度计测定），pH=8.32（使用PHS-3C精密pH计测得)。

实施例4 润滑剂的合成：

步骤1，将15g丙烯酸和0.5g过氧化二苯甲酰、0.6g过氧化-3,5,5-三甲基己酸叔丁酯混合均匀，备用；

步骤2，将15g异构醇聚氧乙烯醚（C₁₁H₂₃O-(C₂H₄O)₁₄H）、7g氢氧化钠、8g三亚乙基二胺，6g三聚磷酸钠和456.9g去离子水混合，升温至100℃并保温，备用；

步骤3，将100g氧化聚乙烯蜡（酸值：20mgKOH/g，重均分子量：1800g/mol）和0.2g过氧化-2-乙基已酸叔丁酯混合，搅拌均匀，升温至115℃，然后在此温度下滴加步骤1中的混合物，滴加时间2.5小时；115℃保温2.5小时；接着加入步骤2中的混合物，继续搅拌10～20分钟，混合均匀。

步骤4，降温至25℃，加入0.02g溴硝醇、0.05g 5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮，继续搅拌10分钟，用100目筛网过滤出料。

步骤5，所得的水溶性润滑剂的重量固含量25.5wt%，粘度43mPa.s（NDJ-1旋转粘度计测定），pH=9.30（使用PHS-3C精密pH计测得)。

对比例

分别按专利CN103254363A公开的实施例1~4制备的润滑剂。

应用例

将上述实施例1～4和对比例制得的润滑剂，按下述配方配制涂料：

95级重质碳酸钙 400g

巴西瓷土 100g

丁苯胶乳（干重） 50g

润滑剂（干重） 2g

去离子水适量，调整涂料重量固含量为65%。

实验过程：

1）将95级重质碳酸钙、巴西瓷土和适量去离子水加入高速分散机，搅拌均匀后高速分散20～30min，至细度合格，低速下加入胶乳，润滑剂，搅拌均匀后，出料，100目筛网过滤；

2）将采用实施例1～4和对比例1～4配制的涂料用10#涂布棒在75g/m²铜版原纸上进行涂布，涂布量15g/m²，备用；

3）涂布压光条件：分别取上述涂布纸样用小型压光机硬压光两次（0.3Mpa,85℃），备用。

采用国标的方法对于纸张进行涂布性能测试：

判定标准：平滑度及光泽度越大效果越好。

测试结果如下表：

从上表应用测试结果可以看出：使用本发明实施例1～4制备的润滑剂，与对比例1～4相比，应用于涂布纸的造纸涂料，能明显改善涂布纸的平滑度及光泽度，光泽度提高了10～20%。可见，本发明在制备润滑剂的聚合反应中采用三聚磷酸钠取代亚磷酸钠，产生了出乎意料的效果。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种造纸用润滑剂的制备方法，其特征在于，所述造纸用润滑剂是将丙烯酸、氧化聚乙烯蜡、三聚磷酸钠、异构醇聚氧乙烯醚、引发剂、碱、杀菌剂和水混合后进行反应得到的水溶性聚合物。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将丙烯酸和80～90%重量的引发剂混合均匀，备用；

步骤2，将异构醇聚氧乙烯醚、碱、三聚磷酸钠和全部水混合，保温在90～100℃，备用；

步骤3，将氧化聚乙烯蜡和10～20%重量的引发剂混合均匀，在100～120℃情况下，滴加步骤1中的混合物，滴加时间1～3小时；于100～120℃保温1～3小时；加入步骤2中的混合物，继续混合均匀；

步骤4，降温至20～40℃，加入杀菌剂，调整pH值为7～11，制得造纸用润滑剂。

3.根据权利要求1或2所述的润滑剂，其特征在于，按重量分数计，各组分重量含量如下：

氧化聚乙烯蜡 100份

丙烯酸 10～40份

异构醇聚氧乙烯醚 2～20份

引发剂 0.1～2份

碱 5～20份

三聚磷酸钠 5～10份

杀菌剂 0.01～0.2份

水 280～1730份。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述氧化聚乙烯蜡选自酸值为15～30mgKOH/g、重均分子量为1000～2000g/mol的氧化聚乙烯蜡中的至少一种。

5.根据权利要求3所述的润滑剂的制备方法，其特征在于，所述异构醇聚氧乙烯醚选自RO-(C₂H₄O)_nH(R为C_8-13烷基，n=8-20)中的至少一种。

6.根据权利要求3所述的润滑剂的制备方法，其特征在于，所述引发剂选自过氧化二苯甲酰、过氧化-2-乙基已酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化-3,5,5-三甲基己酸叔丁酯中的至少一种。

7.根据权利要求3所述的润滑剂的制备方法，其特征在于，所述碱选自二乙醇胺、三乙醇胺、三亚乙基二胺、氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种。

8.根据权利要求3所述的润滑剂的制备方法，其特征在于，所述杀菌剂选自5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-甲基-4异噻唑啉-3-酮、溴硝醇中的至少一种。

9.如权利要求1-8任一项所述方法制备的造纸用润滑剂。

10.如权利要求9所述的造纸用润滑剂在造纸涂料中的应用。