CN107286302A - 一种纸用柔软剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纸用柔软剂及其制备方法，属于造纸助剂制备技术领域。本发明将硬脂酸、催化剂和氯化亚砜加热反应，再加入二乙烯三胺等反应，得到产物后将其旋蒸制得干燥物，再将聚乙二醇和相转移催化剂混合后与环氧氯丙烷、氢氧化钠反应过滤，得到滤液后将其与4‑甲基吡啶、二氯甲烷等混合并旋蒸浓缩，得到浓缩液，最后将浓缩液、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、乳化剂等反应，即可得纸用柔软剂，本发明所得纸用柔软剂在具备较好软化纸张效果的同时，能赋予纸张较高的强度、较好的吸湿性能以及较强的抗静电性能，是一种理想的造纸助剂。

Description

一种纸用柔软剂及其制备方法

技术领域

本发明公开了一种纸用柔软剂及其制备方法，属于造纸助剂制备技术领域。

背景技术

纸张柔软剂是一种能够吸附于纤维上增加纸的柔软性能，使纸张手感舒适柔软的新型造纸助剂。过去，柔软剂主要用于纺织品，很少用于纸加工。对于卫生纸、面巾纸等皱纹纸需要有一定的柔软性能和手感，玻璃纸、蜡纸、无纺布等易折叠的纸也要求柔软，因此柔软剂在造纸工业上也开始采用。

常用的纸张柔软剂有三种：①聚合物型。以聚硅烷系列（有机硅等）为主。该类柔软剂使用效果好，但成本过高，因此实际应用中很难推广；②润滑型。该类加入到纸页中通过减少纤维的摩擦阻力，提高纸页的平滑度，使纸页具有平滑、真丝般手感，从而达到提高表面柔软度的目的。该类柔软剂有天然油脂（动植物油脂）、矿物油脂、乳化石蜡、蜂蜡等。该类柔软剂降低了纸张的吸湿性，因此实际应用性差；③表面活性剂型。可分为阴离子型、阳离子型、非离子型和两性离子型的柔软剂。其中脂肪族阳离子表面活性剂是是卫生纸制品柔软剂中用量最大的一类，目前使用的主要有：烷基季铵盐、咪唑啉季铵盐、酯基季铵盐等。由于阳电荷可与带负电荷的纤维结合，吸附在纤维表面，形成疏水基向外整齐排列着一层膜，使纤维之间的摩擦发生在相互滑动的疏水基之间。由于疏水基的亲油性，使摩擦系数大大降低，当人体接触纤维时，纤维与人体摩擦阻力下降，从而获得良好的手感，又由于该类表面活性剂能干扰发生在纸张纤维之间的氢键缔合来软化纸页，从而使纸张变得蓬松丰满，获得柔软手感。如2005年第5期《造纸科学与技术》发表的“一种咪哩琳季铵盐型纸张柔软剂的合成与应用”，它是以高碳链脂肪酸为原料，合成了一种既具有酞胺类柔软剂性能、又有季铵盐类柔软剂特点的新型纸张柔软剂一咪哇琳季铵盐化合物，该柔软剂成本低廉，具有良好的软化纸张效果。但是现在常用的柔软剂虽然能在一定程度上软化纸张，但是也存在一些缺陷，主要是柔软剂使用后会降低纸品的吸湿能力、抗静电能力，并且纸张强度也会降低，影响纸张使用性能。

因此，研发出一种在具备软化纸品能力的同时，又不影响纸张强度、吸湿性和抗静电能力的新型纸用柔软剂，成为造纸行业亟待解决的问题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题：针对现有纸用柔软剂使用后会降低纸品的吸湿能力和抗静电能力，同时还会降低纸张强度的缺陷，提供了一种纸用柔软剂及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种纸用柔软剂，包括以下重量份数的原料：

30～40份浓缩液、15～20份丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、1～3份乳化剂和20～30份丙三醇；

所述的浓缩液是由以下步骤得到的：

（1）将15～20g硬脂酸、3～5g催化剂和100～200mL氯化亚砜在120～130℃反应2～3h后，再加入8～12g二乙烯三胺和0.3～0.5g对甲苯磺酸，并升温至140～150℃，继续反应60～90min，得到产物，将产物浓缩至干，得到干燥物；（2）将30～40g聚乙二醇和3～5g相转移催化剂，在50～60℃混合后，再滴加15～20mL环氧氯丙烷，控制滴加速率为3～5mL/min，滴加结束后，升温至65～75℃，并加入1～3g氢氧化钠，反应45～55min，再降温至25～35℃并搅拌10～15min后过滤，得到滤液；

（3）将20～30mL滤液和0.1～0.3g4-甲基吡啶在0～5℃混合后，于氮气保护状态下，再加入80～100mL二氯甲烷和0.1～0.3mL三乙胺，继续搅拌混合后，再加入8～12mL2-溴异丁酰溴，并升温至25～30℃，反应3～4h后浓缩，得到浓缩液。

所述的乳化剂为乳化剂OP-10、吐温-80、乳化剂1631中的一种或几种。

所述的催化剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基苯胺、己内酰胺中的一种或几种。

所述的相转移催化剂为吡啶、四丁基氯化铵、四丁基硫酸氢铵中的一种或几种。

一种纸用柔软剂的制备方法，具体制备步骤为：

（1）按重量份数配比，进行取原料；

（2）将原料加入到反应釜中，在80～90℃下反应1～2h后，再自然冷却至室温，得到纸用柔软剂。

本发明的有益效果是：

本发明首先将硬脂酸与氯化亚砜反应生成硬脂酸酰氯，再将硬脂酸酰氯与二乙烯三胺反应，得到含有碳碳双键的硬脂酸二乙烯酰胺，然后将聚乙二醇和环氧氯丙烷反应，得到聚乙二醇缩水甘油醚，随后利用聚乙二醇缩水甘油醚的开环反应将聚乙二醇缩水甘油醚和含有碳碳双键的硬脂酸二乙烯酰胺酰胺结合起来，得到大分子引发剂，再利用大分子引发剂引发丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵进行自由基聚合，得到嵌段式聚合物，嵌段式聚合物中含有的聚乙二醇链段具有吸湿和抗静电特性，因此在聚合物中嵌入聚乙二醇可提高纸张的吸湿性和抗静电性，同时嵌段式聚合物中的酰胺基团能够与纤维素分子的羟基形成氢键缔合，增强柔软剂分子对纤维的吸附能力，从而减小了纤维分子间的作用力，而嵌段式聚合物中的阳离子季铵盐基团能够通过电荷作用与纤维素分子进行结合，进一步使柔软剂分子结合于纤维间，大幅度降低纤维间的静摩擦系数，使纤维之间易于滑动，从而使纸张柔软性得到改善，同时嵌段式聚合物可与纸张中的无机盐离子、纤维以及其他有机高分子发生静电桥梁作用，对纸张的强度具有一定的增强作用。

具体实施方式

取15～20g硬脂酸、3～5g催化剂和100～200mL氯化亚砜加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将三口烧瓶置于油浴锅中，控制油浴温度为120～130℃搅拌反应2～3h后，再向三口烧瓶中加入8～12g二乙烯三胺和0.3～0.5g对甲苯磺酸，并升温至140～150℃，继续搅拌反应60～90min，反应结束后，得到产物，将产物倒入旋转蒸发仪中，旋蒸浓缩至干，得到干燥物，再取30～40g聚乙二醇和3～5g相转移催化剂加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将三口烧瓶置于水浴锅中，控制水浴温度为50～60℃，搅拌混合3～5min后，再向三口烧瓶中滴加15～20mL环氧氯丙烷，控制滴加速率为3～5mL/min，待滴加完毕后，升温至65～75℃，并向三口烧瓶中加入1～3g氢氧化钠，搅拌反应45～55min，再降温至25～35℃，并搅拌混合10～15min后过滤，得到滤液，将20～30mL滤液和0.1～0.3g4-甲基吡啶加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将三口烧瓶置于冰水浴锅中，控制冰水浴温度为0～5℃，搅拌混合1～3min后，向三口烧瓶中通入氮气40～50min，控制氮气通入速率为8～12mL/min，于氮气保护状态下向三口烧瓶中加入80～100mL二氯甲烷和0.1～0.3mL三乙胺，搅拌混合5～10min后，再向三口烧瓶中加入8～12mL2-溴异丁酰溴，并升温至25～30℃，搅拌反应3～4h后倒入旋转蒸发仪中，旋蒸浓缩25～30min，得到浓缩液，最后按重量份数计，取30～40份浓缩液、15～20份丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、1～3份乳化剂和20～30份丙三醇加入到反应釜中，在80～90℃下搅拌反应1～2h后，再自然冷却至室温，得到纸用柔软剂。所述的催化剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基苯胺、己内酰胺中的一种或几种。所述的相转移催化剂为吡啶、四丁基氯化铵、四丁基硫酸氢铵中的一种或几种。所述的乳化剂为乳化剂OP-10、吐温-80、乳化剂1631中的一种或几种。

实例1

取15g硬脂酸、3gN,N-二甲基甲酰胺和100mL氯化亚砜加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将三口烧瓶置于油浴锅中，控制油浴温度为120℃搅拌反应2h后，再向三口烧瓶中加入8g二乙烯三胺和0.3g对甲苯磺酸，并升温至140℃，继续搅拌反应60min，反应结束后，得到产物，将产物倒入旋转蒸发仪中，旋蒸浓缩至干，得到干燥物，再取30g聚乙二醇和3g吡啶加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将三口烧瓶置于水浴锅中，控制水浴温度为50℃，搅拌混合3min后，再向三口烧瓶中滴加15mL环氧氯丙烷，控制滴加速率为3mL/min，待滴加完毕后，升温至65℃，并向三口烧瓶中加入1g氢氧化钠，搅拌反应45min，再降温至25℃，并搅拌混合10min后过滤，得到滤液，将20mL滤液和0.1g4-甲基吡啶加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将三口烧瓶置于冰水浴锅中，控制冰水浴温度为0℃，搅拌混合1min后，向三口烧瓶中通入氮气40min，控制氮气通入速率为8mL/min，于氮气保护状态下向三口烧瓶中加入80mL二氯甲烷和0.1mL三乙胺，搅拌混合5min后，再向三口烧瓶中加入8mL2-溴异丁酰溴，并升温至25℃，搅拌反应3h后倒入旋转蒸发仪中，旋蒸浓缩25min，得到浓缩液，最后按重量份数计，取30份浓缩液、15份丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、1份乳化剂OP-10和20份丙三醇加入到反应釜中，在80℃下搅拌反应1h后，再自然冷却至室温，得到纸用柔软剂。

实例2

取18g硬脂酸、4gN,N-二甲基苯胺和150mL氯化亚砜加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将三口烧瓶置于油浴锅中，控制油浴温度为125℃搅拌反应2h后，再向三口烧瓶中加入10g二乙烯三胺和0.4g对甲苯磺酸，并升温至145℃，继续搅拌反应75min，反应结束后，得到产物，将产物倒入旋转蒸发仪中，旋蒸浓缩至干，得到干燥物，再取35g聚乙二醇和4g四丁基氯化铵加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将三口烧瓶置于水浴锅中，控制水浴温度为55℃，搅拌混合4min后，再向三口烧瓶中滴加18mL环氧氯丙烷，控制滴加速率为4mL/min，待滴加完毕后，升温至70℃，并向三口烧瓶中加入2g氢氧化钠，搅拌反应50min，再降温至30℃，并搅拌混合13min后过滤，得到滤液，将25mL滤液和0.2g4-甲基吡啶加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将三口烧瓶置于冰水浴锅中，控制冰水浴温度为3℃，搅拌混合2min后，向三口烧瓶中通入氮气50min，控制氮气通入速率为10mL/min，于氮气保护状态下向三口烧瓶中加入90mL二氯甲烷和0.2mL三乙胺，搅拌混合8min后，再向三口烧瓶中加入10mL2-溴异丁酰溴，并升温至28℃，搅拌反应3h后倒入旋转蒸发仪中，旋蒸浓缩28min，得到浓缩液，最后按重量份数计，取35份浓缩液、18份丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、2份吐温-80和25份丙三醇加入到反应釜中，在85℃下搅拌反应1h后，再自然冷却至室温，得到纸用柔软剂。

实例3

取20g硬脂酸、5g己内酰胺和200mL氯化亚砜加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将三口烧瓶置于油浴锅中，控制油浴温度为130℃搅拌反应3h后，再向三口烧瓶中加入12g二乙烯三胺和0.5g对甲苯磺酸，并升温至150℃，继续搅拌反应90min，反应结束后，得到产物，将产物倒入旋转蒸发仪中，旋蒸浓缩至干，得到干燥物，再取40g聚乙二醇和5g四丁基硫酸氢铵加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将三口烧瓶置于水浴锅中，控制水浴温度为60℃，搅拌混合5min后，再向三口烧瓶中滴加20mL环氧氯丙烷，控制滴加速率为5mL/min，待滴加完毕后，升温至75℃，并向三口烧瓶中加入3g氢氧化钠，搅拌反应55min，再降温至35℃，并搅拌混合15min后过滤，得到滤液，将30mL滤液和0.3g4-甲基吡啶加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将三口烧瓶置于冰水浴锅中，控制冰水浴温度为5℃，搅拌混合3min后，向三口烧瓶中通入氮气45min，控制氮气通入速率为12mL/min，于氮气保护状态下向三口烧瓶中加入100mL二氯甲烷和0.3mL三乙胺，搅拌混合10min后，再向三口烧瓶中加入12mL2-溴异丁酰溴，并升温至30℃，搅拌反应4h后倒入旋转蒸发仪中，旋蒸浓缩30min，得到浓缩液，最后按重量份数计，取40份浓缩液、20份丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、3份乳化剂1631和30份丙三醇加入到反应釜中，在90℃下搅拌反应2h后，再自然冷却至室温，得到纸用柔软剂。

对比例：重庆市某工业助剂有限公司生产的纸用柔软剂。

按照表1工艺条件，分别将本发明实例1～3制得的纸用柔软剂和对比例的纸用柔软剂加入纸浆中，随后利用抄片器将纸浆抄制成纸，再对纸张性能进行检测，其检测结果如表2所示：

表1

项目名称	工艺条件
		浆种及配比	20%针叶木浆、80%阔叶木浆
打浆度	30°SR
		抄纸定量	40g/m2
纸用柔软剂用量（以木浆质量为基准）	0.15%
		干燥条件（转鼓式干燥机）	100℃、100s

表2

检测项目	柔软度（mN）	抗张强度（kN/m）	横向吸水性（mm/100s）	纸张柔软效果	静电电压（V）
						未添加柔软剂的纸张	996	0.82	23	1	＞12
实例1	667	0.83	23	1.49	＜12
						实例2	652	0.85	24	1.53	＜12
实例3	634	0.89	26	1.57	＜12
						对比例1	828	0.78	16	1.2	＞12

柔软度：按GB/T8942《纸张柔软度的测定法》测得纸张压入狭缝所需力，即为纸张柔软度。

柔软效果=未加柔软剂的纸页柔软度/添加柔软剂的纸页柔软度。

Claims (5)

1.一种纸用柔软剂，其特征在于，包括以下重量份数的原料：

30～40份浓缩液、15～20份丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、1～3份乳化剂和20～30份丙三醇；

所述的浓缩液是由以下步骤得到的：

（1）将15～20g硬脂酸、3～5g催化剂和100～200mL氯化亚砜在120～130℃反应2～3h后，再加入8～12g二乙烯三胺和0.3～0.5g对甲苯磺酸，并升温至140～150℃，继续反应60～90min，得到产物，将产物浓缩至干，得到干燥物；（2）将30～40g聚乙二醇和3～5g相转移催化剂，在50～60℃混合后，再滴加15～20mL环氧氯丙烷，控制滴加速率为3～5mL/min，滴加结束后，升温至65～75℃，并加入1～3g氢氧化钠，反应45～55min，再降温至25～35℃并搅拌10～15min后过滤，得到滤液；

（3）将20～30mL滤液和0.1～0.3g4-甲基吡啶在0～5℃混合后，于氮气保护状态下，再加入80～100mL二氯甲烷和0.1～0.3mL三乙胺，继续搅拌混合后，再加入8～12mL2-溴异丁酰溴，并升温至25～30℃，反应3～4h后浓缩，得到浓缩液。

2.根据权利要求1中所述的一种纸用柔软剂，其特征在于，所述的乳化剂为乳化剂OP-10、吐温-80、乳化剂1631中的一种或几种。

3.根据权利要求1中所述的一种纸用柔软剂，其特征在于，所述的催化剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基苯胺、己内酰胺中的一种或几种。

4.根据权利要求1中所述的一种纸用柔软剂，其特征在于，所述的相转移催化剂为吡啶、四丁基氯化铵、四丁基硫酸氢铵中的一种或几种。

5.权利要求1～4中任意一项所述的一种纸用柔软剂的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：

（1）按重量份数配比，进行取原料；

（2）将原料加入到反应釜中，在80～90℃下反应1～2h后，再自然冷却至室温，得到纸用柔软剂。