CN106543358B - 一种阴离子液体akd中性施胶剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阴离子液体AKD中性施胶剂及其制备方法，涉及造纸施胶技术领域，其制备方法包括步骤一、将分散剂、水置于容器中后，开动搅拌，依次加入苯乙烯、丙烯酸酯类单体、丙烯酰胺、阴离子单体，用冰醋酸调节pH为酸性，搅拌混合升温，均匀滴加引发剂溶液，反应2‑3h后，冷却出料得到液体AKD专用阴离子乳化剂；步骤二、将阴离子乳化剂与液体AKD和水混合即得。本发明制备的阴离子液体AKD中性施胶剂与荧光增白剂配合应用在高白度文化纸中，在保证抗水效果的前提下避免了对纸张白度的不良影响，提高了高白度文化纸成纸质量。

Description

一种阴离子液体AKD中性施胶剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及造纸施胶技术领域，具体是一种阴离子液体AKD中性施胶剂及其制备方法。
背景技术
在高白度高级文化用纸中，增白剂是必不可少的添加剂，而造纸用的荧光增白剂大多属于阴离子直接性染料。随着造纸技术的发展，阳离子性化学品在造纸中的应用十分广泛，但是所有的阳离子性化学品都会对荧光增白剂的增白效果产生负面影响，如果处置不当即使少量的阳离子化学品都会严重影响纸张的白度。
为提高纸张白度同时要保证纸张抗水效果，必须要使用阴离子型的施胶剂。传统的阴离子型的施胶剂主要是阴离子松香胶，与荧光增白剂同时使用不会影响纸张白度，但是此类施胶剂对硫酸铝依赖性太强，只适应于酸性抄纸，而现阶段主要是中碱性的抄纸环境，因此传统的阴离子型松香胶基本上不再使用。为满足中碱性抄纸的环境，普遍开始应用阳离子型包括AKD类的中性施胶剂，但此类施胶剂会与荧光增白剂发生反应，影响纸张白度。
液体烷基烯酮二聚体（液体AKD），又名支链烷基烯酮二聚体，是国内新出现的新型造纸施胶剂，是常温下为液态的油状物质，该类施胶剂与传统的烷基烯酮二聚体（AKD）相比具有熟化速度快、施胶效率高、打滑系数小等优点从而引起了广泛的关注，但现有技术未涉及阴离子型液体AKD中性施胶剂及其制备方法。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种提高纸张白度同时要保证纸张抗水效果的阴离子液体AKD中性施胶剂及其制备方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种阴离子液体AKD中性施胶剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、制备阴离子乳化剂：按重量份计，将3-5份分散剂、60-70份水置于容器中后，开动搅拌，依次加入1-5份苯乙烯、1-5份丙烯酸酯类单体、5-10份丙烯酰胺、3-10份阴离子单体，用冰醋酸调节pH为酸性，搅拌混合0.5h后，升温至85-90℃，然后在1.5h内均匀滴加质量分数为0.3%-1%的引发剂溶液，之后，在95℃条件下保温反应2-3h后，冷却出料得到淡黄色透明的粘稠物即为液体AKD专用阴离子乳化剂，所述引发剂的用量为总单体质量的0.1%-0.3%，所述总单体为苯乙烯、丙烯酸酯类单体、丙烯酰胺、阴离子单体的总和；
步骤二、制备中性施胶剂：按照质量比2:（1~3）:（6~15）分别称取步骤一制备的阴离子乳化剂与液体AKD和水，将所述阴离子乳化剂与液体AKD和本步骤中所称取的水的质量的30%-60%混合后，置于15℃~40℃条件下搅拌10-20min后，按照5mL/s的速度加入剩余蒸馏水，混合后得到固含量为15-20%的阴离子液体AKD中性施胶剂。
本发明还具有以下附加技术特征：
所述1.5h为滴加引发剂所需时间。
优选的，步骤二中所述阴离子乳化剂与液体AKD和部分水按照质量比1：1：1混合。
优选的，所述丙烯酸酯类单体为（甲基）丙烯酸甲酯、（甲基）丙烯酸乙酯、l'l（甲基）丙烯酸丁酯、（甲基）丙烯酸异丁酯、（甲基）丙烯酸叔丁酯、（甲基）丙烯酸异辛酯、丙烯酸异癸酯、（甲基）丙烯酸异十二酯、（甲基）丙烯酸异十三酯、（甲基）丙烯酸异十四酯、（甲基）丙烯酸异十五酯、（甲基）丙烯酸异十六酯、（甲基）丙烯酸异十七酯、（甲基）丙烯酸异十八酯、（甲基）丙烯酸异十九酯、（甲基）丙烯酸异二十酯中的任两种或以上。
优选的，所述丙烯酸酯类混合单体为至少一种直链丙烯酸酯和至少一种带有支链丙烯酸酯的混合。
优选的，所述丙烯酸酯类单体为丙烯酸丁酯和丙烯酸叔丁酯按照质量比2:（1~5）混合。
进一步的，所述容器为三口烧瓶。
优选的，所述步骤一中升温温度为90℃。
优选的，所述步骤二中为置于35℃条件下搅拌。
优选的，所述阴离子单体为（甲基）丙烯酸、衣康酸、顺丁烯二酸酐、AMPS（2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸）、苯乙烯磺酸、乙烯磺酸、丙烯磺酸中的一种或几种。
优选的，所述分散剂为聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、木素磺酸钠、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酰胺中的一种或几种。
优选的，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠中的一种或几种。
优选的，所述pH值为3-6。
进一步的，所述pH值为4。
优选的，所述液体AKD的制备方法如下：
1）含有20-60wt%的支链烷基脂肪酸的混合物与酰化剂制得烷基脂肪酰氯；
2）在甲苯或苯溶剂中加入溶解量的聚胺并滴加步骤1）制得的烷基脂肪酰氯进行二聚反应，用无机酸处理并进行减压蒸馏后即得液体AKD。
本发明还提供上述的阴离子液体AKD中性施胶剂的制备方法所制备的阴离子液体AKD中性施胶剂。
本申请中（甲基）丙烯酸甲酯表示丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸甲酯，其他“（甲基）”意义相似。
本申请中所述的液体AKD常温下为液体，其熔点为-15-15℃，区别于熔点为50℃左右常温下为固体的AKD蜡粉。液体AKD的制备方法是：1）烷基脂肪酸的混合物（含有20-60wt%的支链脂肪酸）与酰化剂制得烷基脂肪酰氯；2）在甲苯或苯溶剂中加入溶解量的聚胺并滴加步骤1）制得的烷基脂肪酰氯进行二聚反应，用无机酸处理并进行减压蒸馏后得到液体AKD。
本发明和现有技术相比，其优点在于：
本发明制备的阴离子液体AKD中性施胶剂与荧光增白剂配合应用在高白度文化纸中，在保证抗水效果的前提下避免了对纸张白度的不良影响，提高了高白度文化纸成纸质量；
另外，现有技术中制备AKD中性施胶剂在乳化过程中需将乳化剂、（液体）AKD和水加热后经过高剪切甚至需要过均质机才能制得稳定的施胶剂乳液，而本发明的阴离子液体AKD专用高分子乳化剂对液体AKD具有很强的乳化能力，只需将乳化剂、液体AKD和水加热后经过简单的机械搅拌即可制得稳定的施胶剂乳液。
具体实施方式
以下公开本发明的一些实施例，本领域技术人员可以根据本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
实施例1
阴离子液体AKD中性施胶剂的制备方法，按照如下步骤：
1）将15g聚乙烯醇和350g蒸馏水加入到装有搅拌的三口烧瓶中；
2）向三口烧瓶中加入10g苯乙烯、5丙烯酸丁酯、5g丙烯酸叔丁酯、50g丙烯酰胺、20g丙烯酸；
3）用冰醋酸调节pH为3，搅拌混合0.5h后，升温至85℃；
4）1.5h内滴加30g过硫酸铵溶液（0.1%总单体质量）；
5）升温至95℃保温反应3h，冷却出料得到淡黄色的粘稠物即为液体AKD专用阴离子高分子乳化剂；
6）将50g液体AKD、50g液体AKD专用阴离子高分子乳化剂和50g蒸馏水加入到带有搅拌的三口烧瓶中；
7）升温至35℃；
8）调整转速为300r/min，将混合液搅拌15min；
9）按照5mL/s的速度加入剩余的150g蒸馏水出料即得到固含量为20%的新型阴离子液体AKD中性施胶剂1号。
实施例2
阴离子液体AKD中性施胶剂的制备方法，按照如下步骤：
1）将20g聚丙烯酸钠和350g蒸馏水加入到装有搅拌的三口烧瓶中；
2）向三口烧瓶中加入10g苯乙烯、7.5g甲基丙烯酸丁酯、7.5g甲基丙烯酸异丁酯、60g丙烯酰胺、15g丙烯酸和5g衣康酸；
3）用冰醋酸调节pH为5，升温至90℃；
4）1.5h内滴加30g过硫酸铵溶液（0.1%总单体质量）；
5）升温至95℃保温反应2h，冷却出料得到淡黄色的粘稠物即为液体AKD专用阴离子高分子乳化剂；
6）将50g液体AKD、50g液体AKD专用阴离子高分子乳化剂和50g蒸馏水加入到带有搅拌的三口烧瓶中；
7）控制温度为30℃；
8）调整转速为300r/min，将混合液搅拌15min；
9）按照5mL/s的速度加入剩余的150g蒸馏水出料即得到固含量为20%的新型阴离子液体AKD中性施胶剂2号。
实施例3
阴离子液体AKD中性施胶剂的制备方法，按照如下步骤：
1）将20g聚乙二醇和350g蒸馏水加入到装有搅拌的三口烧瓶中；
2）向三口烧瓶中加入20g苯乙烯、5g丙烯酸乙酯、5g甲基丙烯酸异辛酯、50g丙烯酰胺、20g苯乙烯磺酸；
3）用冰醋酸调节pH为4，升温至85℃；
4）1.5h内滴加30g过硫酸铵溶液（0.1%总单体质量）；
5）升温至95℃保温反应2h，冷却出料得到淡黄色的粘稠物即为液体AKD专用阴离子高分子乳化剂；
6）将50g液体AKD、50g液体AKD专用阴离子高分子乳化剂和50g蒸馏水加入到带有搅拌的三口烧瓶中；
7）升温至35℃；
8）调整转速为300r/min，将混合液搅拌15min；
9）按照5mL/s的速度加入剩余的150g蒸馏水出料即得到固含量为20%的新型阴离子液体AKD中性施胶剂3号。
实施例4
阴离子液体AKD中性施胶剂的制备方法，按照如下步骤：
1）将25g木素磺酸钠和350g蒸馏水加入到装有搅拌的三口烧瓶中；
2）向三口烧瓶中加入25g苯乙烯、10g甲基丙烯酸丁酯、5g丙烯酸异癸酯、50g丙烯酰胺、25g乙烯磺酸；
3）用冰醋酸调节pH为3，升温至85℃；
4）1.5h内滴加30g过硫酸铵溶液（0.3%总单体质量）；
5）升温至95℃保温反应3h，冷却出料得到淡黄色的粘稠物即为液体AKD专用阴离子高分子乳化剂；
6）将50g液体AKD、50g液体AKD专用阴离子高分子乳化剂和50g蒸馏水加入到带有搅拌的三口烧瓶中；
7）升温至35℃；
8）调整转速为300r/min，将混合液搅拌15min；
9）按照5mL/s的速度加入剩余的150g蒸馏水出料即得到固含量为20%的新型阴离子液体AKD中性施胶剂4号。
实施例5
阴离子液体AKD中性施胶剂的制备方法，按照如下步骤：
1）将15g聚丙烯酰胺和350g蒸馏水加入到装有搅拌的三口烧瓶中；
2）向三口烧瓶中加入15g苯乙烯、10g丙烯酸丁酯、10g甲基丙烯酸异十八酯、35g丙烯酰胺、20gAMPS；
3）用冰醋酸调节pH为6，升温至90℃；
4）1.5h内滴加30g过硫酸铵溶液（0.1%总单体质量）；
5）升温至95℃保温反应3h，冷却出料得到淡黄色的粘稠物即为液体AKD专用阴离子高分子乳化剂；
6）将50g液体AKD、50g液体AKD专用阴离子高分子乳化剂和50g蒸馏水加入到带有搅拌的三口烧瓶中；
7）升温至35℃；
8）调整转速为300r/min，将混合液搅拌15min；
9）按照5mL/s的速度加入剩余的150g蒸馏水出料即得到固含量为20%的新型阴离子液体AKD中性施胶剂5号。
应用效果对比：
将新型阴离子液体AKD中性施胶剂1号、2号、3号、4号、5号和市售阳离子AKD中性施胶剂（固含量为20%）进行相同条件下应用对比，其中，采用浆料为打浆度42oSR的漂白硫酸盐阔叶木浆，二磺酸荧光增白剂用量为1.5%，六磺酸荧光增白剂用量为1%，施胶剂用量为0.3%，硫酸铝用量为0.02%，助留剂两性聚丙烯酰胺用量为0.04%，测试纸张双面表面吸水值和纸张白度。按照国家标准GB/T1540-2002，采用可勃（Cobb）值测试方法在翻转式可勃吸收性试验仪上进行纸张吸水性的测定，测定时间为60s，即Cobb60，以g/m2表示；纸张白度按照GB/T7974-2002进行测定，以%表示。实验结果如表1所示。
表1 施胶剂施胶效果对比。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种阴离子液体AKD中性施胶剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、制备阴离子乳化剂：按重量份计，将3-5份分散剂、60-70份水置于容器中后，开动搅拌，依次加入1-5份苯乙烯、1-5份丙烯酸酯类单体、5-10份丙烯酰胺、3-10份阴离子单体，用冰醋酸调节pH为酸性，搅拌混合0.5h后，升温至85-90℃，然后在1.5h内均匀滴加质量分数为0.3％-1％的引发剂溶液，之后，在95℃条件下保温反应2-3h后，冷却出料得到淡黄色透明的粘稠物即为液体AKD专用阴离子乳化剂，所述引发剂的用量为总单体质量的0.1％-0.3％，所述总单体为苯乙烯、丙烯酸酯类单体、丙烯酰胺、阴离子单体的总和；
步骤二、制备中性施胶剂：按照质量比2:(1～3):(6～15)分别称取步骤一制备的阴离子乳化剂与液体AKD和水，将所述阴离子乳化剂与液体AKD和本步骤中所称取的水的质量的30％-60％混合后，置于15℃～40℃条件下搅拌10-20min后，按照5mL/s的速度加入剩余蒸馏水，混合后得到固含量为15-20％的阴离子液体AKD中性施胶剂。
2.根据权利要求1所述的阴离子液体AKD中性施胶剂的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸酯类单体为(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、丙烯酸异癸酯、(甲基)丙烯酸异十二酯、(甲基)丙烯酸异十三酯、(甲基)丙烯酸异十四酯、(甲基)丙烯酸异十五酯、(甲基)丙烯酸异十六酯、(甲基)丙烯酸异十七酯、(甲基)丙烯酸异十八酯、(甲基)丙烯酸异十九酯、(甲基)丙烯酸异二十酯中的任两种或以上。
3.根据权利要求2所述的阴离子液体AKD中性施胶剂的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸酯类单体为至少一种直链丙烯酸酯和至少一种带有支链丙烯酸酯的混合。
4.根据权利要求2所述的阴离子液体AKD中性施胶剂的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸酯类单体为丙烯酸丁酯和丙烯酸叔丁酯按照质量比2:(1～5)混合。
5.根据权利要求1所述的阴离子液体AKD中性施胶剂的制备方法，其特征在于，所述阴离子单体为(甲基)丙烯酸、衣康酸、顺丁烯二酸酐、AMPS、苯乙烯磺酸、乙烯磺酸、丙烯磺酸中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的阴离子液体AKD中性施胶剂的制备方法，其特征在于，所述分散剂为聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、木素磺酸钠、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酰胺中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的阴离子液体AKD中性施胶剂的制备方法，其特征在于，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的阴离子液体AKD中性施胶剂的制备方法，其特征在于，所述pH值为3-6。
9.根据权利要求1所述的阴离子液体AKD中性施胶剂的制备方法，其特征在于，所述液体AKD的制备方法如下：
1)含有20-60wt％的支链烷基脂肪酸的混合物与酰化剂制得烷基脂肪酰氯；
2)在甲苯或苯溶剂中加入溶解量的聚胺并滴加步骤1)制得的烷基脂肪酰氯进行二聚反应，用无机酸处理并进行减压蒸馏后即得液体AKD。
10.权利要求1-9任一项所述的阴离子液体AKD中性施胶剂的制备方法所制备的阴离子液体AKD中性施胶剂。
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