CN107524049A - 一种高能纸浆脱模剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于造纸材料脱模剂技术领域，具体说是一种高能纸浆脱模剂及其制备方法。该脱模剂各组成成分及其质量份数比为：改性植物油40~50份、蜂蜡20~30份、离子液体10~20份、草木灰溶液10~20份、杀菌剂3~5份、十二烷基磺酸钠5~10份。制备方法为先对植物油进行改性，再将其余的成分进行混合反应，即得到高能纸浆脱模剂。本发明的脱模剂对人体无害、环境友好，易生物降解，能够解决纸张生产过程的断头、掉粉、掉毛等问题，有效提高纸张质量，且对生产机械无腐蚀作用。

Description

一种高能纸浆脱模剂及其制备方法

技术领域

本发明属于造纸材料脱模剂技术领域，具体说是涉及一种高能纸浆脱模剂及其制备方法。

背景技术

在我国，单纯以木浆为原料的造纸厂很少，大都使用废纸为原料，废纸品种不同，其所含有的杂物也不同。在造纸行业中非木材纤维的大量使用，特别是废纸使用的比例增加，使得纸机中的黏着类异物增多，影响到纸机的有效工作，出现粘缸、粘干网的现象，纸张在生产过程中也出现断头、掉毛、掉粉、黑斑等问题，严重影响纸张的质量。为了提高纸张的生产质量，在造纸过程中常常添加一些加工助剂来改善纸张的性能和加工工艺，赋予纸张某些特殊性能。脱模剂是一种介于模具和成品之间的功能性物质,防止橡胶、塑料等弹性体和其他材料的模制品粘结到模具表面上,起到易于脱模的一类加工助剂。

随着科技的不断进步，在造纸行业中的设备技术也得到了提高。由于新型纸机抄造速度非常快，所以要获得理想的纸张剥离效果，许多企业选用矿物油或植物油乳液，与粘合剂一并配套使用，能起到起皱和有效的剥离效果。低速纸机一般粘缸不严重，可加一些柔软剂等助剂提高脱缸性，也可在浆内添加阳离子性高分子蜡类剥离剂，从而改善脱缸性能。常用的无机脱模剂有滑石粉、云母粉、硫代硫酸钠等，有机脱模剂包括糖类、皂类、甘油、石蜡等，这类脱膜剂膜垢多，且易腐蚀模具，聚合物类脱模剂有聚四氟乙烯、硅油等，这类脱模剂脱模效果好，可重复利用，但是价格较昂贵。具有润滑脱模作用的基础油，我国大部分采用矿物油作为基础油，矿物油价格低廉，能满足许多方面的性能，但是矿物基油不能被生物降解或者生物降解能力差，其在环境中慢慢积聚从而对生态环境造成污染和对人类的健康造成危害。目前大多数国际企业开始研究环境友好型绿色润滑油来取代传统的矿物基础油，达到无毒无污染，易自然降解不会对生态系统造成危害的目的。绿色润滑油成为矿物基油非常理想的替代品。目前，绿色润滑油主要是由改进的聚α-烯烃、合成脂、聚醚和植物油等基础油分别与添加剂调和而成。聚α-烯烃主要是瓦斯气或天然气经催化聚合等繁琐的化学反应合成出来的大分子组成的基础油，低粘度的聚α-烯烃基础油与高粘度的聚α-烯烃基础油相比比较容易降解，但整体而言聚α-烯烃基础油由于其水溶性大都不是很好，故其进入到环境中以后是不易被环境中的微生物降解的，也不会对生物有毒性和刺激作用，仍是绿色基础油。合成酯类油是有机酸与醇的酯化反应产物，合成脂在边界润滑方面具有很好的能力，由于和天然油脂的结构非常相似，都具有脂基结构，故其具有很好的生物降解性，是一种绿色润滑油，但是合成酯所用原料也大都是来自于矿物油，而且其价格相对于矿物油基润滑油、聚醚润滑油等较高。聚醚多元醇又简称为聚醚(PAG)，其是以含活性氢基团的化合物为起始剂，以环氧乙烷、环氧丙烷或者其混合物为单体进行开环聚合反应制得的聚合物。聚醚油在氧化安定性方面的表现力不是很好，聚醚产品的相容性也不是太好，其与矿物油以及合成油的相互溶解性较差，聚醚油传统的工业合成采用的是环氧乙烷、环氧丙烷均聚或共聚，追根溯源这些材料依然来自于矿物油。植物油植物油是天然有机化合物易生物降解性，本身又具有非常优异的润滑性，是理想的基础油，但是植物油是一种不饱和脂肪酸甘油酯，含有大量的碳碳双键，致使其氧化安定性比较差，会发生非常严重的氧化现象，且比矿物油更易起泡，这些缺陷因素限制了植物油的作为基础油的发展，对植物油进行改性，扩宽植物油的应用范围。

有关脱模剂的制备已有大量的材料报导,它需要根据不同的加工行业所采用的原材料和加工工艺进行实用性的配制,制成不同性能的脱模剂。但是这些脱模剂主要应用在橡胶、塑料、混凝土等行业，在造纸行业中应用较少。

中国专利申请号为201410048783.0的发明公开了一种高能纸浆脱模剂及其生产方法，该发明采用环烷基低粘度基础油和Enable460M 合成磺酸钠作为基础研究，经过高级润滑油调合过滤系统，再复配BK 六氢—三嗪杀菌剂、MBM 杀菌剂、T-405 硫化棉籽油、S2215C 通用乳化油精等多种添加剂，经搅拌，最后采用三乙醇胺辅助酸碱平衡调制，合成高能纸浆脱模剂解决纸张在生产过程中出现的纸张断头、掉毛、掉粉、有针孔及抄纸过程中的粘缸问题。该发明采用的环烷基低粘度基础油溶解性能良好，无毒无害等，但是原油还是为矿物油，且资源最为宝贵，资源较少。

发明内容

本发明提供了一种高能纸浆脱模剂及其制备方法，目的在于解决纸张在生产过程中出现的断头、掉毛、掉粉现象，有效提高纸张的平滑度、光泽度，强度，不引起纸张表面的黑斑产生、解决纸张上产生洞眼、麻坑点、透明点和半透明点等纸病，提高纸张质量，同时能够清洁烘缸表面，对烘缸和起皱刮刀具有良好保护作用，提高起皱刮刀的工作稳定性，延长刮刀使用寿命。

本发明的方案是通过这样子实现的：一种高能纸浆脱模剂，该高能纸浆脱模剂的各组成成分及其质量份数比为：改性植物油40~50份、蜂蜡20~30份、离子液体10~20份、草木灰溶液10~20份、杀菌剂3~5份、十二烷基磺酸钠5~10份。

本发明的技术原理是：植物油具有优异的润滑性、很好的生物降解性能，对环境无毒害的特点，采用绿色环保的植物油为基础油，能够避免使用矿物油等难以再生的能源，且矿物基润滑油不能被生物降解或者生物降解能力差，其在环境中慢慢积聚从而对生态环境造成污染和对人类的健康造成危害。对植物油进行改性，增强植物油的流动性能、氧化安定性和抗磨性能，主要采用对植物油进行环氧化改性，利用过氧羧酸氧化植物油中的碳碳双键，使其一个与氧原子结合形成环氧键，降低双键数目，提高植物油稳定性，加入低分子的乙醇对植物油进行异构化，可以降低植物油的粘度。同时蜂蜡也是具有异性的润滑性、熔点高、耐化学性的特点，同时以蜂蜡作为基础油，能够耐受烘缸的高温，还可以提高脱模剂中的其他组分的相溶性。离子液体是“绿色溶剂”，具有良好的渗透性和防腐性，离子液体的加入，能够使得脱模剂组分更好地相溶，还能增强纸张的白度，离子液体还能够与纸浆中带负电荷的纤维形成静电作用，从而增强纸张的强度，还可以防治纤维絮凝。阳离子液体还能够与浆料中的细小纤维结合，提高细小纤维的留着率，一定程度提高纸张强度。加入的杀菌剂为Dow杀菌剂7287、Dow杀菌剂8536、异噻唑啉酮类杀菌剂的混合，Dow杀菌剂迅速压抑生物的生长和生物高分子聚合物的合成，具有高效广谱性，使用剂量低、作用迅速、杀菌效果好，可生物降解，在环境中无持久性，容易清洁解毒，易溶于水中，相容性好，无表面作用，添加到脱模剂中加入杀菌剂能够杀死抄纸过程中的细菌、抑制细菌对纸张的污染。噻唑啉酮类杀菌剂具有抗菌能力强、应用剂量小、溶解性好且低毒性、低残留、易降解等优点，且高效广谱，能够快速杀生，迅速恢复系统效率，与纸浆中的其它物质的兼容性良好，与Dow杀菌剂混合使用，能够降低细菌的抗性，提高造纸过程中的杀菌效果。十二烷基磺酸钠具有优异的渗透、去污和乳化作用，使得脱模剂的各种成分相溶性好，使脱模剂处在乳化作用，稳定性高，十二烷基磺酸钠生物降解性能好，不会对环境造成污染。草木灰的加入，能够调节纸张生产过程中的酸碱度，使纸浆生产控制在中性偏酸，同时草木灰还具有杀菌作用，能够在纸张生产中起到杀菌作用。

作为本发明的进一步改进，所述的离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑氯盐或1-乙基-3-甲基磷酸二甲酯盐中的一种或一种以上的组合。

作为本发明的进一步改进，所述的杀菌剂为Dow杀菌剂7287、Dow杀菌剂8536、异噻唑啉酮类杀菌剂的混合。

作为本发明的进一步改进，所述的改性植物油为菜籽油、蓖麻油、玉米油、大豆油中的一种或一种以上的组合改性得到。

一种制备高能纸浆脱模剂的方法，其步骤包括：

(1)植物油预改性：取70~85份植物油放入反应釜中，加入20~25份乙酸溶液和2~4份强酸性阳离子树脂催化剂，升高温度，同时缓慢滴加30%双氧水40~50份，滴加完双氧水后，保持温度在50~60℃反应4~6h，再用热碳酸钠溶液洗涤，后用饱和食盐水洗涤至中性，蒸发除水，再加入氢氧化钾乙醇溶液70~85份于反应釜中，在60~80℃的温度下反应30~60min，即得改性植物油；

(2)混合反应：将20~30份蜂蜡加入容器中加热至60~80℃熔化，然后加入改性植物油40~50份、离子液体10~20份、杀菌剂3~5份、十二烷基磺酸钠5~10份，混合搅拌5~20min，最后加入草木灰溶液10~20份调节酸碱度，混合搅拌5~20min即得高能纸浆脱模剂。

作为本发明的进一步改进，所述的高能纸浆脱模剂作为生产高档卫生纸、文化纸、轻质型纸、印花纸的加工脱模剂，能够改进纸张的断头、掉毛、掉粉、黑斑现象，有效提高纸张的平滑度、光泽度，强度，解决纸张上产生洞眼、麻坑点、透明点和半透明点等纸病，提高纸张质量。

本发明具备以下良好效果：

1.该脱模剂成本低、使用方法简单，使用量少，且可多次重复使用，稳定性强，无公害，对环境物污染。

2.改脱模剂可以改善纸张中成分之间的相容性，以使其不发生急剧的润滑性变换，提高纸张的强度，具有增塑作用。

3.该脱模剂对烘缸具有保护作用，能够清洁烘缸表面的污染物，起到防腐防锈作用，对烘缸和起皱刮刀具有良好的润滑作用，有效提高刮刀工作的稳定性，延长刮刀使用寿命。

4.加入该脱模剂，能够防止粘缸、糊缸、“黄边”现象发生，有效地解决纸张在生产过程中出现的断头、掉毛、掉粉现象，有效提高纸张的平滑度、光泽度，强度，不引起纸张表面的黑斑产生、解决纸张上产生洞眼、麻坑点、透明点和半透明点等纸病。

5.本发明制得的脱模剂具有良好的润滑性、稳定系，作用效果好，对人体无害，绿色环保，易生物降解，将其添加到纸浆生产过程，所得的纸张的亮度为85~90%，抗张指数为4.1~4.6N．m/g，柔软度为107~123N．m/g，所形成的洞眼少，产品的质量有效地提高，符合国家标准。

具体实施方式

以下结合实施例描述本发明一种高能纸浆脱模剂及其制备方法，这些描述并不是对本发明内容作进一步的限定。

实施例1：

植物油预改性：取80份植物油放入反应釜中，加入20份乙酸溶液和2份强酸性阳离子树脂催化剂，升高温度，同时缓慢滴加30%双氧水43份，滴加完双氧水后，保持温度在60℃反应5.5h，再用热碳酸钠溶液洗涤，后用饱和食盐水洗涤至中性，蒸发除水，再加入氢氧化钾乙醇溶液70份于反应釜中，在75℃的温度下反应30min，即得改性植物油；

混合反应：将30份蜂蜡加入容器中加热至75℃熔化，然后加入改性植物油48份、离子液体18份、杀菌剂4份、十二烷基磺酸钠5份，混合搅拌15min，最后加入草木灰溶液20份调节酸碱度，混合搅拌16min即得高能纸浆脱模剂。

实施例2：

植物油预改性：取70份植物油放入反应釜中，加入21份乙酸溶液和4份强酸性阳离子树脂催化剂，升高温度，同时缓慢滴加30%双氧水45份，滴加完双氧水后，保持温度在50℃反应6h，再用热碳酸钠溶液洗涤，后用饱和食盐水洗涤至中性，蒸发除水，再加入氢氧化钾乙醇溶液75份于反应釜中，在60℃的温度下反应40min，即得改性植物油；

混合反应：将22份蜂蜡加入容器中加热至60℃熔化，然后加入改性植物油45份、离子液体15份、杀菌剂3份、十二烷基磺酸钠10份，混合搅拌5min，最后加入草木灰溶液10份调节酸碱度，混合搅拌20min即得高能纸浆脱模剂。

实施例3：

植物油预改性：取85份植物油放入反应釜中，加入23份乙酸溶液和3份强酸性阳离子树脂催化剂，升高温度，同时缓慢滴加30%双氧水50份，滴加完双氧水后，保持温度在52℃反应4h，再用热碳酸钠溶液洗涤，后用饱和食盐水洗涤至中性，蒸发除水，再加入氢氧化钾乙醇溶液75份于反应釜中，在80℃的温度下反应50min，即得改性植物油；

混合反应：将20份蜂蜡加入容器中加热至80℃熔化，然后加入改性植物油50份、离子液体10份、杀菌剂5份、十二烷基磺酸钠8份，混合搅拌20min，最后加入草木灰溶液12份调节酸碱度，混合搅拌8min即得高能纸浆脱模剂。

实施例4：

植物油预改性：取80份植物油放入反应釜中，加入25份乙酸溶液和4份强酸性阳离子树脂催化剂，升高温度，同时缓慢滴加30%双氧水48份，滴加完双氧水后，保持温度在55℃反应5h，再用热碳酸钠溶液洗涤，后用饱和食盐水洗涤至中性，蒸发除水，再加入氢氧化钾乙醇溶液80份于反应釜中，在65℃的温度下反应60min，即得改性植物油；

混合反应：将28份蜂蜡加入容器中加热至65℃熔化，然后加入改性植物油42份、离子液体12份、杀菌剂4份、十二烷基磺酸钠9份，混合搅拌10min，最后加入草木灰溶液15份调节酸碱度，混合搅拌5min即得高能纸浆脱模剂。

实施例5：

植物油预改性：取75份植物油放入反应釜中，加入24份乙酸溶液和2份强酸性阳离子树脂催化剂，升高温度，同时缓慢滴加30%双氧水40份，滴加完双氧水后，保持温度在58℃反应4.5h，再用热碳酸钠溶液洗涤，后用饱和食盐水洗涤至中性，蒸发除水，再加入氢氧化钾乙醇溶液85份于反应釜中，在70℃的温度下反应55min，即得改性植物油；

混合反应：将25份蜂蜡加入容器中加热至70℃熔化，然后加入改性植物油40份、离子液体20份、杀菌剂5份、十二烷基磺酸钠7份，混合搅拌18min，最后加入草木灰溶液18份调节酸碱度，混合搅拌12min即得高能纸浆脱模剂。

根据以上实施例的步骤方法制备该高能纸浆脱模剂，并将该脱模剂兑水，兑换成3%浓度的水乳液，对其性能进行测定，将本发明的脱模剂的性能参数如下表所示：

表1 脱模剂性能指标

将以上实施例制备得到的高能纸浆脱模剂分别添加到纸浆池中，以市场上购买到的普通的剥离剂作为对照添加到纸浆池中，添加量为2.5kg/吨绝干浆，按照卫生纸的生产工艺进行生产。测定得到的产品各项性能，生产的产品质量标准参照GB 20810-2006《卫生纸（含卫生纸原纸）》的相关技术指标，测定结果如下表所示：

表2纸产品的技术指标

本发明上述实施例方案仅是对本发明的说明而不能限制本发明，权利要求中指出了本发明产品组成成分、成范围，而上述的说明并未指出本发明参数的范围，因此，在与本发明的权利要求书相当的分比例、制备方法参数的含义和范围内的任何改变，都应当认为是包括在权利要求书的范围内。

本发明是经过多位纸张生产研究技术人员长期工作经验积累，并通过创造性劳动创作而出，本发明制得的脱模剂具有良好的润滑性、稳定系，作用效果好，对人体无害，绿色环保，易生物降解，将其添加到纸浆生产过程，所得的纸张的亮度为85~90%，抗张指数为4.1~4.6N．m/g，柔软度为107~123N．m/g，所形成的洞眼少，产品的质量有效地提高，符合国家标准。

Claims (4)

1.一种高能纸浆脱模剂，其特征是，该高能纸浆脱模剂的各组成成分及其质量份数比为：改性植物油40~50份、蜂蜡20~30份、离子液体10~20份、草木灰溶液10~20份、杀菌剂3~5份、十二烷基磺酸钠5~10份；

所述的离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑氯盐或1-乙基-3-甲基磷酸二甲酯盐中的一种或一种以上的组合；

所述的杀菌剂为Dow杀菌剂7287、Dow杀菌剂8536、异噻唑啉酮类杀菌剂的混合；

所述的改性植物油主要由以下步骤制得：取70~85份植物油放入反应釜中，加入20~25份乙酸溶液和2~4份强酸性阳离子树脂催化剂，升高温度，同时缓慢滴加30%双氧水40~50份，滴加完双氧水后，保持温度在50~60℃反应4~6h，再用热碳酸钠溶液洗涤，后用饱和食盐水洗涤至中性，蒸发除水，再加入氢氧化钾乙醇溶液70~85份于反应釜中，在60~80℃的温度下反应30~60min，即得改性植物油。

2.根据权利要求1所述的一种高能纸浆脱模剂，其特征是，所述的改性植物油由菜籽油、蓖麻油、玉米油、大豆油中的一种或一种以上的组合改性得到。

3.一种制备权利要求1~2任一项所述的高能纸浆脱模剂的方法，其特征是，制备方法步骤包括：

步骤1）植物油预改性：取70~85份植物油放入反应釜中，加入20~25份乙酸溶液和2~4份强酸性阳离子树脂催化剂，升高温度，同时缓慢滴加30%双氧水40~50份，滴加完双氧水后，保持温度在50~60℃反应4~6h，再用热碳酸钠溶液洗涤，后用饱和食盐水洗涤至中性，蒸发除水，再加入氢氧化钾乙醇溶液70~85份于反应釜中，在60~80℃的温度下反应30~60min，即得改性植物油；

步骤2）混合反应：将20~30份蜂蜡加入容器中加热至60~80℃熔化，然后加入改性植物油40~50份、离子液体10~20份、杀菌剂3~5份、十二烷基磺酸钠5~10份，混合搅拌5~20min，最后加入草木灰溶液10~20份调节酸碱度，混合搅拌5~20min即得高能纸浆脱模剂。

4.如权利要求1~2任一所述的一种高能纸浆脱模剂作为纸浆加工过程中的应用，其特征是，所述的高能纸浆脱模剂作为生产高档卫生纸、文化纸、轻质型纸、印花纸的加工脱模剂。