CN106283868A - 一种快熟耐水型akd施胶剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种快熟耐水型AKD施胶剂的制备方法，属于施胶剂的制备技术领域。本发明首先用阳离子单体改性瓜尔胶，再将改性后的瓜尔胶和植物油共混，在微生物的作用下改性得自制增效剂，最后将增效剂和其他材料复配制得快熟耐水型AKD施胶剂，本发明利用瓜尔胶和纤维素相似的结构，且本身富含羟基，和纤维有较强亲和力的同时又可和纤维表面基团形成化学键合，并且经植物油改性后，增加了疏水性酯基基团数量，可避免与水接触发生水解，加快了施胶剂和纤维之间的反应，提高了AKD施胶效果，有效解决了常见的AKD施胶剂熟化期长、施胶效果滞后，且AKD在水中稳定差，易水解失效的问题，具有极佳的施胶效果。

Description

一种快熟耐水型AKD施胶剂的制备方法
技术领域
本发明公开了一种快熟耐水型AKD施胶剂的制备方法，属于施胶剂的制备技术领域。
背景技术
施胶是使纸板获得抗水性能施胶剂的加工工序，施胶剂，通常有皂化松香胶，硬脂酸胶，石蜡胶，石腊松香胶，沥青胶，石油树脂胶等，还有合成胶料如烷基烯酮二聚体等，在上述胶料中以松香胶料用量最大，施胶效果以分散松香胶为最好。松香胶又可分为褐色松香胶，白色松香胶，强化松香胶和分散松香胶等，其施胶效果以分散松香胶为最好，由于纸张用量大，对施胶剂的需求也大，由于松香资源有限，使得近年来松香价格不断上涨，近一段时期，国外已合成出一些新型施胶剂，合成施胶剂的共同特点是施胶效果好，近年来施胶剂有向阳离子型分散松香施胶发展的趋势，即将分散松香以一定的比例与阳离子分散剂混合进或将松香阳离子化进行施胶取得了良好的效果，但一般价格较高，只适合于有特殊用途的纸张。
目前全球使用最广、用量最大的施胶剂为AKD，它优点很多，如可实现碱性抄纸、可采用碳酸钙作填料等，但由于AKD与纤维素羟基反应是较缓慢的过程，不像松香皂留着于纤维上其疏水基立即发生施胶作用，所以AKD的最大缺点是熟化期长，施胶效果在纸张干后尚未完成，采用AKD施胶，无论是浆内施胶还是表面施胶，都存在施胶效果滞后，熟化期长等问题。因此，有必要寻求一种施胶增效剂缩短AKD的熟化时间。国内目前主要对带胺基的碱性高分子合成聚合物的增效剂PVA、PAE、PAM等进行了相关的研究，但其施胶效果并非很理想，使用均具有一定的局限性。但是传统的AKD施胶剂的熟化期限较长，粘度随着温度的升高而降低。一般传统AKD中/碱性施胶赋予纸张一些优异性能，同时也有其不足之处。AKD在水中不稳定，AKD乳液制备及存放过程中容易水解失效。湿纸页干燥时，AKD在高温下与水接触的时间较长，AKD与纤维进行反应和AKD与水进行的水解反应相互竞争，部分AKD因水解失效，导致施胶度下降或滞后。
发明内容
本发明主要解决的技术问题：针对目前常见的AKD施胶剂由于AKD与纤维素羟基反应是较缓慢的过程，不像松香皂留着于纤维上其疏水基立即发生施胶作用，因此存在熟化期长、施胶效果滞后，且AKD在水中稳定差，易水解失效的问题，本发明首先用阳离子单体改性瓜尔胶，再将改性后的瓜尔胶和植物油共混，在微生物的作用下改性得自制增效剂，最后将增效剂和其他材料复配制得快熟耐水型AKD施胶剂，本发明利用瓜尔胶和纤维素相似的结构，且本身富含羟基，和纤维有较强亲和力的同时又可和纤维表面基团形成化学键合，经阳离子单体改性后自身带有阳离子电荷，更加容易附着在带负电的纤维上，并且经植物油改性后，增加了疏水性酯基基团数量，可以避免与水接触发生水解，加快了施胶剂和纤维之间的反应，提高了AKD施胶效果，有效解决了常见的AKD施胶剂熟化期长、施胶效果滞后，且AKD在水中稳定差，易水解失效的问题，具有极佳的施胶效果。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）称取200～300g瓜尔胶加入到带有搅拌器和温度计并且装有1.6～1.8L去离水的三口烧瓶中，再向烧瓶中加入200～300mL质量浓度为30%氢氧化钠溶液，将烧瓶移入40～60℃的水浴锅中，启动搅拌器搅拌反应1～2h得到碱浸瓜尔胶悬浮液；
（2）向上述碱浸瓜尔胶悬浮液中加入200～300mL质量浓度为60%二甲基二烯丙基氯化铵溶液和1～2g过氧化二碳酸二环己酯，向烧瓶中以3mL/min速率通氮气20～30min，再将烧瓶移入60～70℃的水浴锅中保温搅拌反应3～4h，最后将反应产物转入浓缩罐中，减压浓缩至其原体积的1/3，得阳离子改性瓜尔胶；
（3）按质量比为1:3将大豆油和上述阳离子改性瓜尔胶混合均匀得底物并装入烧杯，按接种量为5～8%向底物中接入绿脓杆菌，搅拌均匀后在30～40℃下静置反应2～3天，将反应物移入三口烧瓶中，向烧瓶中加入改性瓜尔胶总质量1～3%的过氧化苯甲酰，再将烧瓶移入70～90℃水浴锅中搅拌反应1～2h后出料，得到自制施胶增效剂；
（4）按重量份数计称取40～50份上述自制施胶增效剂、50～60份氧化聚乙烯蜡和55～65份AKD以及10～12份十二烷基氯化铵依次倒入反应釜中，加热升温至120～130℃，搅拌反应40～60min后，向反应釜中加入60～70℃去离子水调节固含量至12～15%，得AKD施胶粗乳液；
（5）将上述AKD施胶粗乳液放入高压均质乳化机中，在15～20MPa压力下以15000～16000r/min转速均质处理20～30min后出料，装罐后即得快熟耐水型AKD施胶剂。
本发明的应用方法是：按重量份数计，取本发明制得的AKD施胶剂8～10份，与4～5份的水，混合均匀后倒入喷淋泵中，取纸张30～40份，按每1m2的纸张喷洒1.2～1.8g施胶浆料进行施浆，所得纸张的表面强度为0.6～0.8m/s，粘度为50～150mPa·s。
本发明的有益效果是：
（1）本发明所得的快熟耐水型AKD施胶剂具有较强的乳化和分散能力，施胶度明显提高，具有良好的留着性和施胶效果；
（2）本发明所得的快熟耐水型AKD施胶剂稳定性较佳，喷洒于纸张表面，使纸张表面强度较传统纸张增强2～3倍，适合大规模生产应用。
具体实施方式
称取200～300g瓜尔胶加入到带有搅拌器和温度计并且装有1.6～1.8L去离水的三口烧瓶中，再向烧瓶中加入200～300mL质量浓度为30%氢氧化钠溶液，将烧瓶移入40～60℃的水浴锅中，启动搅拌器搅拌反应1～2h得到碱浸瓜尔胶悬浮液；向上述碱浸瓜尔胶悬浮液中加入200～300mL质量浓度为60%二甲基二烯丙基氯化铵溶液和1～2g过氧化二碳酸二环己酯，向烧瓶中以3mL/min速率通氮气20～30min，再将烧瓶移入60～70℃的水浴锅中保温搅拌反应3～4h，最后将反应产物转入浓缩罐中，减压浓缩至其原体积的1/3，得阳离子改性瓜尔胶；按质量比为1:3将大豆油和上述阳离子改性瓜尔胶混合均匀得底物并装入烧杯，按接种量为5～8%向底物中接入绿脓杆菌，搅拌均匀后在30～40℃下静置反应2～3天，将反应物移入三口烧瓶中，向烧瓶中加入改性瓜尔胶总质量1～3%的过氧化苯甲酰，再将烧瓶移入70～90℃水浴锅中搅拌反应1～2h后出料，得到自制施胶增效剂；按重量份数计称取40～50份上述自制施胶增效剂、50～60份氧化聚乙烯蜡和55～65份AKD以及10～12份十二烷基氯化铵依次倒入反应釜中，加热升温至120～130℃，搅拌反应40～60min后，向反应釜中加入60～70℃去离子水调节固含量至12～15%，得AKD施胶粗乳液；将上述AKD施胶粗乳液放入高压均质乳化机中，在15～20MPa压力下以15000～16000r/min转速均质处理20～30min后出料，装罐后即得快熟耐水型AKD施胶剂。
实例1
称取200g瓜尔胶加入到带有搅拌器和温度计并且装有1.6L去离水的三口烧瓶中，再向烧瓶中加入200mL质量浓度为30%氢氧化钠溶液，将烧瓶移入40℃的水浴锅中，启动搅拌器搅拌反应1h得到碱浸瓜尔胶悬浮液；向上述碱浸瓜尔胶悬浮液中加入200mL质量浓度为60%二甲基二烯丙基氯化铵溶液和1g过氧化二碳酸二环己酯，向烧瓶中以3mL/min速率通氮气20min，再将烧瓶移入60℃的水浴锅中保温搅拌反应3h，最后将反应产物转入浓缩罐中，减压浓缩至其原体积的1/3，得阳离子改性瓜尔胶；按质量比为1:3将大豆油和上述阳离子改性瓜尔胶混合均匀得底物并装入烧杯，按接种量为5%向底物中接入绿脓杆菌，搅拌均匀后在30℃下静置反应2天，将反应物移入三口烧瓶中，向烧瓶中加入改性瓜尔胶总质量1%的过氧化苯甲酰，再将烧瓶移入70℃水浴锅中搅拌反应1h后出料，得到自制施胶增效剂；按重量份数计称取40份上述自制施胶增效剂、50份氧化聚乙烯蜡和55份AKD以及10份十二烷基氯化铵依次倒入反应釜中，加热升温至120℃，搅拌反应40min后，向反应釜中加入60℃去离子水调节固含量至12%，得AKD施胶粗乳液；将上述AKD施胶粗乳液放入高压均质乳化机中，在15MPa压力下以15000r/min转速均质处理20min后出料，装罐后即得快熟耐水型AKD施胶剂。
本发明的应用方法是：按重量份数计，取本发明制得的AKD施胶剂8份，与4份的水，混合均匀后倒入喷淋泵中，取纸张30份，按每1m2的纸张喷洒1.2g施胶浆料进行施浆，所得纸张的表面强度为0.6m/s，粘度为50mPa·s。
实例2
称取250g瓜尔胶加入到带有搅拌器和温度计并且装有1.7L去离水的三口烧瓶中，再向烧瓶中加入250mL质量浓度为30%氢氧化钠溶液，将烧瓶移入50℃的水浴锅中，启动搅拌器搅拌反应1.5h得到碱浸瓜尔胶悬浮液；向上述碱浸瓜尔胶悬浮液中加入250mL质量浓度为60%二甲基二烯丙基氯化铵溶液和1.5g过氧化二碳酸二环己酯，向烧瓶中以3mL/min速率通氮气25min，再将烧瓶移入65℃的水浴锅中保温搅拌反应3.5h，最后将反应产物转入浓缩罐中，减压浓缩至其原体积的1/3，得阳离子改性瓜尔胶；按质量比为1:3将大豆油和上述阳离子改性瓜尔胶混合均匀得底物并装入烧杯，按接种量为7%向底物中接入绿脓杆菌，搅拌均匀后在35℃下静置反应2.5天，将反应物移入三口烧瓶中，向烧瓶中加入改性瓜尔胶总质量2%的过氧化苯甲酰，再将烧瓶移入80℃水浴锅中搅拌反应1.5h后出料，得到自制施胶增效剂；按重量份数计称取45份上述自制施胶增效剂、55份氧化聚乙烯蜡和60份AKD以及11份十二烷基氯化铵依次倒入反应釜中，加热升温至125℃，搅拌反应50min后，向反应釜中加入65℃去离子水调节固含量至14%，得AKD施胶粗乳液；将上述AKD施胶粗乳液放入高压均质乳化机中，在17MPa压力下以15500r/min转速均质处理25min后出料，装罐后即得快熟耐水型AKD施胶剂。
本发明的应用方法是：按重量份数计，取本发明制得的AKD施胶剂9份，与4.5份的水，混合均匀后倒入喷淋泵中，取纸张35份，按每1m2的纸张喷洒1.5g施胶浆料进行施浆，所得纸张的表面强度为0.7m/s，粘度为100mPa·s。
实例3
称取300g瓜尔胶加入到带有搅拌器和温度计并且装有1.8L去离水的三口烧瓶中，再向烧瓶中加入300mL质量浓度为30%氢氧化钠溶液，将烧瓶移入60℃的水浴锅中，启动搅拌器搅拌反应2h得到碱浸瓜尔胶悬浮液；向上述碱浸瓜尔胶悬浮液中加入300mL质量浓度为60%二甲基二烯丙基氯化铵溶液和2g过氧化二碳酸二环己酯，向烧瓶中以3mL/min速率通氮气30min，再将烧瓶移入70℃的水浴锅中保温搅拌反应4h，最后将反应产物转入浓缩罐中，减压浓缩至其原体积的1/3，得阳离子改性瓜尔胶；按质量比为1:3将大豆油和上述阳离子改性瓜尔胶混合均匀得底物并装入烧杯，按接种量为8%向底物中接入绿脓杆菌，搅拌均匀后在40℃下静置反应3天，将反应物移入三口烧瓶中，向烧瓶中加入改性瓜尔胶总质量3%的过氧化苯甲酰，再将烧瓶移入90℃水浴锅中搅拌反应2h后出料，得到自制施胶增效剂；按重量份数计称取50份上述自制施胶增效剂、60份氧化聚乙烯蜡和65份AKD以及12份十二烷基氯化铵依次倒入反应釜中，加热升温至130℃，搅拌反应60min后，向反应釜中加入70℃去离子水调节固含量至15%，得AKD施胶粗乳液；将上述AKD施胶粗乳液放入高压均质乳化机中，在20MPa压力下以16000r/min转速均质处理30min后出料，装罐后即得快熟耐水型AKD施胶剂。
本发明的应用方法是：按重量份数计，取本发明制得的AKD施胶剂10份，与5份的水，混合均匀后倒入喷淋泵中，取纸张40份，按每1m2的纸张喷洒1.8g施胶浆料进行施浆，所得纸张的表面强度为0.8m/s，粘度为150mPa·s。

Claims (1)

1.一种快熟耐水型AKD施胶剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）称取200～300g瓜尔胶加入到带有搅拌器和温度计并且装有1.6～1.8L去离水的三口烧瓶中，再向烧瓶中加入200～300mL质量浓度为30%氢氧化钠溶液，将烧瓶移入40～60℃的水浴锅中，启动搅拌器搅拌反应1～2h得到碱浸瓜尔胶悬浮液；
（2）向上述碱浸瓜尔胶悬浮液中加入200～300mL质量浓度为60%二甲基二烯丙基氯化铵溶液和1～2g过氧化二碳酸二环己酯，向烧瓶中以3mL/min速率通氮气20～30min，再将烧瓶移入60～70℃的水浴锅中保温搅拌反应3～4h，最后将反应产物转入浓缩罐中，减压浓缩至其原体积的1/3，得阳离子改性瓜尔胶；
（3）按质量比为1:3将大豆油和上述阳离子改性瓜尔胶混合均匀得底物并装入烧杯，按接种量为5～8%向底物中接入绿脓杆菌，搅拌均匀后在30～40℃下静置反应2～3天，将反应物移入三口烧瓶中，向烧瓶中加入改性瓜尔胶总质量1～3%的过氧化苯甲酰，再将烧瓶移入70～90℃水浴锅中搅拌反应1～2h后出料，得到自制施胶增效剂；
（4）按重量份数计称取40～50份上述自制施胶增效剂、50～60份氧化聚乙烯蜡和55～65份AKD以及10～12份十二烷基氯化铵依次倒入反应釜中，加热升温至120～130℃，搅拌反应40～60min后，向反应釜中加入60～70℃去离子水调节固含量至12～15%，得AKD施胶粗乳液；
（5）将上述AKD施胶粗乳液放入高压均质乳化机中，在15～20MPa压力下以15000～16000r/min转速均质处理20～30min后出料，装罐后即得快熟耐水型AKD施胶剂。
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