CN106317421B - 一种高性能阳离子松香胶及其制备方法 - Google Patents

一种高性能阳离子松香胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高性能阳离子松香胶及其制备方法。该高性能阳离子松香胶采用两性高分子乳化剂与高阳离子度高分子乳化剂互配体系乳化，常温常压相逆转法制备，制备工艺简单，投资较少，与传统常温常压相逆转法制备的阳离子松香胶相比，该方法制备的产品不易起泡，粒径更小，稳定性更高。

Description

一种高性能阳离子松香胶及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子合成和造纸化学品领域，涉及一种松香胶，尤其涉及一种高性能阳离子松香胶及其制备方法。
背景技术
松香是一种极其重要的造纸助剂，它资源丰富，不仅施胶成本低，且能满足绝大部分纸和纸板的施胶要求，因此，虽然目前市场出现不少新型施胶剂，但是松香仍然能够在种类繁多的浆内施胶剂中占据主导地位。
阳离子松香胶是目前应用最为广泛的松香施胶剂，它自身携带正电荷，不依靠三价铝盐也能够自行固着在带负电荷的纤维上，因此，铝盐的用量比阴离子分散松香胶更少，由于不受铝盐限制，所以可实现中性施胶，减少了对设备的腐蚀。目前，对于阳离子松香胶的制备，主要包括高压溶剂法、高温高压法和高温常压法，无论采用何种路线，最为关键的如何解决好松香胶分散体系的稳定性。稳定的阳离子松香胶制备比较困难，主要是由于松香本身较难乳化，有一定的结晶能力，其熔点高达110～135℃，采用溶剂路线虽然没有高温乳化带来的问题，但是大量溶剂的应用既不经济也不环保，而高温法则对乳化剂要求较高，同时松香分子上带有羧基，容易产生阴离子的羧酸根离子，这也影响了阳离子分散体系的稳定性。为了获得足够稳定的阳离子松香胶，选用合适的乳化剂非常关键，相关的报道也较多，在这些研究中，专利US5846308、US6369119、CN1081262C中提到的阴离子乳化剂和阳离子乳化剂互配乳化体系备受关注，然而，虽然阴阳离子乳化剂有很强的协同效应，但是其相互作用过强，使得乳化过程不易控制，因此在制备阳离子松香胶时存在一些问题，如采用高分子阴离子乳化剂与高分子阳离子乳化剂互配时二者容易析出共沉淀，采用小分子阴离子乳化剂和高分子阳离子乳化剂互配时，小分子阴离子乳化剂容易游离出来，影响体系的稳定性。
发明内容
正对上述弊端，本发明则是采用两性高分子乳化剂替代阴离子乳化剂，由于所选两性高分子乳化剂总体带负电荷，因此可以与阳离子乳化剂形成类似阴阳离子互配乳化体系，而两性高分子乳化剂中存在的阳离子基团，能够较好的解决与阳离子乳化剂作用过强而共沉淀的问题，因此能够获得更稳定的阳离子松香胶。而由于采用的高分子乳化剂本身不易起泡，因此体系泡沫较少，有利于产品的生产和应用。
一方面，本发明的主题是一种高性能阳离子松香胶的制备方法，其特征在于，包括：
步骤1：将松香和强化松香混合物加热熔融，保持温度在150～190℃左右；
步骤2：将两性高分子乳化剂溶液加热至96℃以上，并在搅拌的条件下缓慢滴加至混合松香熔体中，滴完后继续乳化10分钟；
步骤3：将阳离子高分子乳化剂溶液加热至96℃以上，缓慢滴加至混合松香熔体中，滴完后继续乳化30分钟；
步骤4：将去离子水加热至96℃以上，先慢后快加入物料中，并将搅拌转速提升至1500转/分钟以上，待体系转相将搅拌转速降至100转/分钟以下；
步骤5：将乳液经冷却装置快速冷却至38℃以下后加入铝盐溶液，搅拌均匀，用酸将pH值调至2.5～3.5后出料，清洗反应装置，最终得到所述高性能阳离子松香胶。
在本发明的一个优选实施例中，各组分及其重量配比包括：
其中，所述的原料的重量分数均按照原料有效含量为100％计算，实际用量需按照原料的实际有效含量折算。
所选的强化松香为富马松香、马来松香或两者混合物，为占松香质量15％的富马酸或马来酸酐处理得到。
所选的两性高分子乳化剂为阴离子单体，阳离子单体以及非离子单体共聚物，其中阴离子单体占总单体量的20～50％，阳离子单体为阴离子单体质量的20～50％，分子量为2000～60000。
所选的阳离子高分子乳化剂为高阳离子度乳化剂，包括聚酰胺多胺环氧氯丙烷及其衍生物，高阳离子度淀粉、阳离子单体均聚物或阳离子单体与少量非离子单体共聚物等，分子量为2000～40000。
所选的铝盐为硫酸铝、氯化铝、聚合氯化铝等中间的一种或者多种。
所选的酸为硫酸、盐酸、磷酸等中间的一种或者多种。
第二方面，本发明的主题是一种上述所述制备方法制备得到的高性能阳离子松香胶及其应用。
本发明通过以两性高分子乳化剂替代阴离子乳化剂，再和阳离子乳化剂协同互配制备阳离子松香胶，该方法解决了阴离子乳化剂与阳离子乳化剂互配存在的问题，制备的阳离子松香胶具有更好的稳定性。
具体实施方式
本发明提供了一种高性能阳离子松香胶的制备方法，其特征在于，包括：
步骤1：将松香和强化松香混合物加热熔融，保持温度在150～190℃左右；
步骤2：将两性高分子乳化剂溶液加热至96℃以上，并在搅拌的条件下缓慢滴加至混合松香熔体中，滴完后继续乳化10分钟；
步骤3：将阳离子高分子乳化剂溶液加热至96℃以上，缓慢滴加至混合松香熔体中，滴完后继续乳化30分钟；
步骤4：将去离子水加热至96℃以上，先慢后快加入物料中，并将搅拌转速提升至1500转/分钟以上，待体系转相将搅拌转速降至100转/分钟以下；
步骤5：将乳液经冷却装置快速冷却至38℃以下后加入铝盐溶液，搅拌均匀，用酸将pH值调至2.5～3.5后出料，清洗反应装置，最终得到所述高性能阳离子松香胶。
在本发明的一个优选实施例中，各组分及其重量配比包括：
其中，所述的原料的重量分数均按照原料有效含量为100％计算，实际用量需按照原料的实际有效含量折算。
所选的强化松香为富马松香、马来松香或两者混合物，为占松香质量15％的富马酸或马来酸酐处理得到。
所选的两性高分子乳化剂为阴离子单体，阳离子单体以及非离子单体共聚物，其中阴离子单体占总单体量的20～50％，阳离子单体为阴离子单体质量的20～50％，分子量为2000～60000。
所选的阳离子高分子乳化剂为高阳离子度乳化剂，包括聚酰胺多胺环氧氯丙烷及其衍生物，高阳离子度淀粉、阳离子单体均聚物或阳离子单体与少量非离子单体共聚物等，分子量为2000～40000。
所选的铝盐为硫酸铝、氯化铝、聚合氯化铝等中间的一种或者多种。
所选的酸为硫酸、盐酸、磷酸等中间的一种或者多种。
本发明还提供了一种上述所述制备方法制备得到的高性能阳离子松香胶及其应用。
下面通过具体实施例结合本发明的技术方案，对其作进一步解释和说明。
实施例1
将200g松香和100g富马松香混合物加热熔融，保持温度在160℃左右；将20％的两性高分子乳化剂溶液25g加热至98℃，并在搅拌的条件下缓慢滴加至混合松香熔体中，滴完后继续乳化10分钟；将40％阳离子高分子乳化剂溶液300g加热至98℃，缓慢滴加至混合松香熔体中，滴完后继续乳化30分钟；将590g去离子水加热至98℃，先慢后快加入物料中，并将搅拌转速提升至2000转/分钟，待体系转相将搅拌转速降至100转/分钟；将乳液经冷却装置快速冷却至35℃后加入20％铝盐溶液500g，搅拌均匀，用酸将pH值调至3.0后出料，清洗反应装置。
实施例2
将200g松香和100g马来松香混合物加热熔融，保持温度在160℃左右；将20％的两性高分子乳化剂溶液25g加热至98℃，并在搅拌的条件下缓慢滴加至混合松香熔体中，滴完后继续乳化10分钟；将40％阳离子高分子乳化剂溶液250g加热至98℃，缓慢滴加至混合松香熔体中，滴完后继续乳化30分钟；将580g去离子水加热至98℃，先慢后快加入物料中，并将搅拌转速提升至2000转/分钟，待体系转相将搅拌转速降至100转/分钟；将乳液经冷却装置快速冷却至35℃后加入20％铝盐溶液500g，搅拌均匀，用酸将pH值调至3.0后出料，清洗反应装置。
实施例3
将200g松香和100g富马松香混合物加热熔融，保持温度在160℃左右；将20％的两性高分子乳化剂溶液30g加热至98℃，并在搅拌的条件下缓慢滴加至混合松香熔体中，滴完后继续乳化10分钟；将40％阳离子高分子乳化剂溶液350g加热至98℃，缓慢滴加至混合松香熔体中，滴完后继续乳化30分钟；将590g去离子水加热至98℃，先慢后快加入物料中，并将搅拌转速提升至2000转/分钟，待体系转相将搅拌转速降至100转/分钟；将乳液经冷却装置快速冷却至35℃后加入20％铝盐溶液500g，搅拌均匀，用酸将pH值调至3.0后出料，清洗反应装置。
对比实施例4
将200g松香和100g富马松香混合物加热熔融，保持温度在160℃左右；将20％的木质素磺酸钠溶液30g加热至98℃，并在搅拌的条件下缓慢滴加至混合松香熔体中，滴完后继续乳化10分钟；将40％阳离子高分子乳化剂溶液350g加热至98℃，缓慢滴加至混合松香熔体中，滴完后继续乳化30分钟；将590g去离子水加热至98℃，先慢后快加入物料中，并将搅拌转速提升至2000转/分钟，待体系转相将搅拌转速降至100转/分钟；将乳液经冷却装置快速冷却至35℃后加入20％铝盐溶液500g，搅拌均匀，用酸将pH值调至3.0后出料，清洗反应装置。
应用实施例
产品的粒径和Zeta电位分析由马尔文Zeta电位和粒径仪(Nano-ZS90)测定，稳定观察则是将每个样品各取三个密闭包装，然后置于25℃恒温烘箱静置观察。
样品 平均粒径(nm) Zeta电位(mV) 稳定时间
实施例1 505 30 半年不分层
实施例2 556 27 半年不分层
实施例3 490 32 半年不分层
对比实施例4 604 30 三个月不分层
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 (9)

1.一种高性能阳离子松香胶的制备方法，其特征在于，包括：
步骤1：将松香和强化松香混合物加热熔融，保持温度在150～190℃；
步骤2：将两性高分子乳化剂溶液加热至96℃以上，并在搅拌的条件下缓慢滴加至混合松香熔体中，滴完后继续乳化10分钟；
步骤3：将阳离子高分子乳化剂溶液加热至96℃以上，缓慢滴加至混合松香熔体中，滴完后继续乳化30分钟；
步骤4：将去离子水加热至96℃以上，先慢后快加入物料中，并将搅拌转速提升至1500转/分钟以上，待体系转相将搅拌转速降至100转/分钟以下；
步骤5：将乳液经冷却装置快速冷却至38℃以下后加入铝盐溶液，搅拌均匀，用酸将pH值调至2.5～3.5后出料，清洗反应装置，最终得到所述高性能阳离子松香胶；
各组分及其重量配比包括：
其中，所述的原料的重量分数均按照原料有效含量为100％计算，实际用量需按照原料的实际有效含量折算；
其中，所述两性高分子乳化剂总体带负电荷。
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述强化松香为富马松香、马来松香或两者混合物。
3.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，所述强化松香为占松香质量15％的富马酸或马来酸酐处理得到。
4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述两性高分子乳化剂为阴离子单体，阳离子单体以及非离子单体共聚物。
5.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，阴离子单体占总单体量的20～50％，阳离子单体为阴离子单体质量的20～50％，分子量为2000～60000。
6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述阳离子高分子乳化剂为高阳离子度乳化剂，包括聚酰胺多胺环氧氯丙烷及其衍生物，高阳离子度淀粉、阳离子单体均聚物或阳离子单体与少量非离子单体共聚物，分子量为2000～40000。
7.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述铝盐为硫酸铝、氯化铝、聚合氯化铝中的一种或者多种。
8.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述酸为硫酸、盐酸、磷酸中的一种或者多种。
9.一种如权利要求1-8任意一项所述制备方法制备得到的高性能阳离子松香胶。
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