CN108505396A - 一种造纸施胶剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种造纸施胶剂的制备方法，属于施胶剂领域。本发明取微晶纤维素、硫酸溶液混合，加入蒸馏水稀释，减压浓缩得浓缩物A；取二甲亚砜加入浓缩物A，加氢氧化钠、2,3‑环氧丙基三甲基氯化铵、无水乙醇离心，减压浓缩，得浓缩物B；取五水合硝酸氧锆、硅酸钠加蒸馏水、氨水和硝酸铵，抽滤取滤渣干燥煅烧，冷却得冷却物，取马来酸酐、1‑十六烷醇、丙酮，冷却物过滤，加入正庚烷干燥得干燥物；加入乙醇、1,3‑丙磺酸内酯旋转蒸发，得旋转蒸发物，加入蒸馏水、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、N‑羟甲基丙烯酰胺、亚硫酸氢钠、过硫酸钾得施胶剂基体液；取淀粉加入蒸馏水糊化，取施胶剂基体液、浓缩物B、糊化液、硫酸铝混合，得造纸施胶剂。

Description

一种造纸施胶剂的制备方法

技术领域

本发明属于施胶剂领域，具体涉及一种造纸施胶剂的制备方法。

背景技术

为了提高纸和纸板的表面强度防止水质液体的扩散和渗透，需要对纸和纸板进行施胶处理，添加的助剂称作造纸施胶剂。表面施胶是在纸或纸板的两面，以含一种或多种表面施胶剂的水分散液，在特定的设备中进行施胶的一种方法。表面施胶剂大多数是由对水有抵抗性的疏水基和对浆有亲和性的亲水基构成。疏水基有苯乙烯、烯烃、醋基等；亲水基有含有羧基（阴离子性）的马来酸、丙烯酸等以及含有氨基（阳离子性）的二甲基氨基丙烯酸醋等。当他们涂于纸张表面时，一部分表面施胶液将渗透在纸层中，填充纸页中的空隙；另一部分将留在纸页表面。在干燥过程中，由于聚合物的玻璃化温度低于环境温度，聚合物表现为热塑性。这样，聚合物粒子会在纤维表面伸展。此时，表面施胶剂中的阴离子集团（-COOR）被纸层内的硫酸铝或是阳离子性聚合物带有阳离子性活化了的部位吸附，而形成一层连续的膜，因而表现出施胶性。另外，表面施胶可以改善纸张的表面强度，内部结合程度，IGT拉毛速度、减少透气度、增加挺度、平滑度、改进印刷性，以及提高纸的耐脂、耐油性能等，赋予纸张优异的性能，适应目前造纸及印刷行业的发展需求，同时也符合发展的大趋势。

目前，一般造纸企业主要采用淀粉表面施胶，用量在30~80公斤/吨纸，虽然有一定效果，但是使用淀粉进行表面施胶时其粘度较差，抗水性不能满足要求，因此发明一种价格低廉、性能优异的造纸施胶剂，成为本发明迫切的任务。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前造纸施胶剂存在粘结力差，施胶强度低，施胶后抗水性能差的问题，提供一种造纸施胶剂的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：

一种造纸施胶剂的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：

（1）取微晶纤维素按质量不变1：10加入质量分数为60%的硫酸溶液，于45~50℃搅拌混合，得搅拌混合物，取搅拌混合物按质量比1：5加入蒸馏水稀释，离心，取上清液透析，旋转蒸发，减压浓缩，得浓缩物A；

（2）取二甲亚砜按质量比2：1加入浓缩物A，于60~65℃搅拌，得混合物，取混合物按质量比70~90：0.1~0.3：5~7加入氢氧化钠、2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，于60~70℃反应，得反应物，取反应物按质量比1：4加入无水乙醇，于200W超声30~40min，离心，取沉淀透析，减压浓缩，得浓缩物B，备用；

（3）取五水合硝酸氧锆、硅酸钠按质量比1：2：10加入蒸馏水混合，再加入蒸馏水质量40~50%的氨水和蒸馏水质量20~30%的硝酸铵，静置，抽滤，取滤渣干燥，再置于500~550℃马弗炉中煅烧1~3h，冷却至室温，得冷却物，按质量份数计，取2~3份马来酸酐、3~5份1-十六烷醇、20~30份丙酮，0.2~0.5份冷却物，于80~85℃保温3~4h，过滤，取滤液按质量比1：5加入正庚烷，静置，取沉淀干燥，得干燥物；

（4）取干燥物按质量比1：6加入质量分数为60%的乙醇溶液混合，调节pH至6~7，于60~65℃保温，再加入干燥物质量20~30%的1,3-丙磺酸内酯，保温3~4h，旋转蒸发，得旋转蒸发物；

（5）取旋转蒸发物按质量比1：5加入蒸馏水混合，于55~60℃保温，得混合物A，按质量份数计，取15~20份混合物A、12~15份丙烯酸丁酯、12~18份甲基丙烯酸甲酯、15~20份苯乙烯、4~6份N-羟甲基丙烯酰胺、4~6份亚硫酸氢钠、3~4份过硫酸钾，于75~80℃保持3~5h，调节pH至8~9，得施胶剂基体液；

（6）取淀粉按质量比1：5加入蒸馏水，于80~90℃糊化30~40min，得糊化液，按质量份数计，取20~25份施胶剂基体液、15~20份步骤（2）备用的浓缩物B、60~70份糊化液、2~5份硫酸铝混合，于55~60℃搅拌混合2~3h，得造纸施胶剂。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

（1）本发明以微晶纤维素为原料，用酸法水解制备了纳米型微晶纤维素，由于其具有较大的比表面积、较高的结晶度和强度，用2,3-环氧丙基三甲基氯化铵对微晶纤维素进行阳离子改性不仅能使微晶纤维素呈现疏水性，颗粒在水中形成悬浮液进而构成双电子层，因此颗粒之间的排斥力增加了，增加了其在复合物体系中的分散性，其与施胶剂中添加的淀粉基物质结合，具有溶胀行为，使其能形成一种高保水性的凝胶，它能大大降低淀粉基复合薄膜的湿度敏感性，从而提升施胶纸的机械性能，另一方面纳米型微晶纤维素表面丰富的功能基团能够与淀粉基复合薄膜之间形成良好的界面粘附，从而提高其机械性能；

（2）用五水硝酸氧锆、硅酸钠为原料，合成一种酸催化剂，避免了工业生产中反应器的腐蚀问题，简化了工艺流程，添加至马来酸酐、十六醇和1,3-丙磺酸内酯中，合成乳化物质添加至造纸施胶剂基体液中，其能够有效地降低水的表面张力，具有较大的径粒，提高了施胶剂的稳定性，解决了造纸表面施胶剂中乳化剂在成膜过程中发生解吸的问题，添加至施胶剂中，加快聚合速率，提高固含量；

（3）本发明以丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯制备一种乳液型施胶剂主要成分，具有良好的成膜性，粘结力强，通过吸附或搭桥作用，使施胶剂与纤维之间紧密结合，在纸张表面形成了一种致密的网状模，这种交联结构的形成，使水不容易渗入，从而提高了纸张的抗水性，可以在纸张表面形成一层连续的膜覆盖，单根纤维之间的空隙被填充，从而提高了施胶强度。

具体实施方式

一种造纸施胶剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）取微晶纤维素按质量不变1：10加入质量分数为60%的硫酸溶液，于45~50℃搅拌混合2~3h，得搅拌混合物，取搅拌混合物按质量比1：5加入蒸馏水稀释，10000rpm离心15~20min，取上清液透析18~24h，旋转蒸发，减压浓缩，得浓缩物A；

（2）取二甲亚砜按质量比2：1加入浓缩物A，于60~65℃搅拌混合20~30min，得混合物，取混合物按质量比70~90：0.1~0.3：5~7加入氢氧化钠、2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，于60~70℃反应5~7h，得反应物，取反应物按质量比1：4加入无水乙醇，于200W超声30~40min，离心，取沉淀透析，减压浓缩，得浓缩物B，备用；

（3）取五水合硝酸氧锆、硅酸钠按质量比1：2：10加入蒸馏水混合，再加入蒸馏水质量40~50%的质量分数为25%的氨水和蒸馏水质量20~30%的硝酸铵，静置4~6h，抽滤，取滤渣干燥，再置于500~550℃马弗炉中煅烧1~3h，冷却至室温，得冷却物，按质量份数计，取2~3份马来酸酐、3~5份1-十六烷醇、20~30份丙酮，0.2~0.5份冷却物，于80~85℃保温3~4h，过滤，取滤液按质量比1：5加入正庚烷，静置4~6h，取沉淀干燥，得干燥物；

（4）取干燥物按质量比1：6加入质量分数为60%的乙醇溶液混合，调节pH至6~7，于60~65℃保温40~50min，再加入干燥物质量20~30%的1,3-丙磺酸内酯，保温3~4h，旋转蒸发，得旋转蒸发物；

（5）取旋转蒸发物按质量比1：5加入蒸馏水混合，于55~60℃保温10~15min，得混合物A，按质量份数计，取15~20份混合物A、12~15份丙烯酸丁酯、12~18份甲基丙烯酸甲酯、15~20份苯乙烯、4~6份N-羟甲基丙烯酰胺、4~6份亚硫酸氢钠、3~4份过硫酸钾，于75~80℃保持3~5h，调节pH至8~9，得施胶剂基体液；

（6）取淀粉按质量比1：5加入蒸馏水，于80~90℃糊化30~40min，得糊化液，按质量份数计，取20~25份施胶剂基体液、15~20份步骤（2）备用的浓缩物B、60~70份糊化液、2~5份硫酸铝混合，于55~60℃搅拌混合2~3h，得造纸施胶剂。

一种造纸施胶剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）取微晶纤维素按质量不变1：10加入质量分数为60%的硫酸溶液，于45℃搅拌混合2h，得搅拌混合物，取搅拌混合物按质量比1：5加入蒸馏水稀释，10000rpm离心15min，取上清液透析18h，旋转蒸发，减压浓缩，得浓缩物A；

（2）取二甲亚砜按质量比2：1加入浓缩物A，于60℃搅拌混合20min，得混合物，取混合物按质量比7：0.1：5加入氢氧化钠、2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，于60℃反应5h，得反应物，取反应物按质量比1：4加入无水乙醇，于200W超声30min，离心，取沉淀透析，减压浓缩，得浓缩物B，备用；

（3）取五水合硝酸氧锆、硅酸钠按质量比1：2：10加入蒸馏水混合，再加入蒸馏水质量40%的质量分数为25%的氨水和蒸馏水质量20%的硝酸铵，静置4h，抽滤，取滤渣干燥，再置于500℃马弗炉中煅烧1h，冷却至室温，得冷却物，按质量份数计，取2份马来酸酐、3份1-十六烷醇、20份丙酮，0.2份冷却物，于80℃保温3h，过滤，取滤液按质量比1：5加入正庚烷，静置4h，取沉淀干燥，得干燥物；

（4）取干燥物按质量比1：6加入质量分数为60%的乙醇溶液混合，调节pH至6，于60℃保温40min，再加入干燥物质量20%的1,3-丙磺酸内酯，保温3h，旋转蒸发，得旋转蒸发物；

（5）取旋转蒸发物按质量比1：5加入蒸馏水混合，于55℃保温10min，得混合物A，按质量份数计，取15份混合物A、12份丙烯酸丁酯、12份甲基丙烯酸甲酯、15份苯乙烯、4份N-羟甲基丙烯酰胺、4份亚硫酸氢钠、3份过硫酸钾，于75℃保持3h，调节pH至8，得施胶剂基体液；

（6）取淀粉按质量比1：5加入蒸馏水，于80℃糊化30min，得糊化液，按质量份数计，取20份施胶剂基体液、15份步骤（2）备用的浓缩物B、60份糊化液、2份硫酸铝混合，于55℃搅拌混合2h，得造纸施胶剂。

一种造纸施胶剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）取微晶纤维素按质量不变1：10加入质量分数为60%的硫酸溶液，于50℃搅拌混合3h，得搅拌混合物，取搅拌混合物按质量比1：5加入蒸馏水稀释，10000rpm离心20min，取上清液透析24h，旋转蒸发，减压浓缩，得浓缩物A；

（2）取二甲亚砜按质量比2：1加入浓缩物A，于65℃搅拌混合30min，得混合物，取混合物按质量比90：0.3：7加入氢氧化钠、2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，于70℃反应7h，得反应物，取反应物按质量比1：4加入无水乙醇，于200W超声40min，离心，取沉淀透析，减压浓缩，得浓缩物B，备用；

（3）取五水合硝酸氧锆、硅酸钠按质量比1：2：10加入蒸馏水混合，再加入蒸馏水质量50%的质量分数为25%的氨水和蒸馏水质量30%的硝酸铵，静置6h，抽滤，取滤渣干燥，再置于550℃马弗炉中煅烧3h，冷却至室温，得冷却物，按质量份数计，取3份马来酸酐、5份1-十六烷醇、30份丙酮，0.5份冷却物，于85℃保温4h，过滤，取滤液按质量比1：5加入正庚烷，静置6h，取沉淀干燥，得干燥物；

（4）取干燥物按质量比1：6加入质量分数为60%的乙醇溶液混合，调节pH至7，于65℃保温50min，再加入干燥物质量30%的1,3-丙磺酸内酯，保温4h，旋转蒸发，得旋转蒸发物；

（5）取旋转蒸发物按质量比1：5加入蒸馏水混合，于60℃保温15min，得混合物A，按质量份数计，取20份混合物A、15份丙烯酸丁酯、18份甲基丙烯酸甲酯、20份苯乙烯、6份N-羟甲基丙烯酰胺、6份亚硫酸氢钠、4份过硫酸钾，于80℃保持5h，调节pH至9，得施胶剂基体液；

（6）取淀粉按质量比1：5加入蒸馏水，于90℃糊化40min，得糊化液，按质量份数计，取25份施胶剂基体液、20份步骤（2）备用的浓缩物B、70份糊化液、5份硫酸铝混合，于60℃搅拌混合3h，得造纸施胶剂。

一种造纸施胶剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）取微晶纤维素按质量不变1：10加入质量分数为60%的硫酸溶液，于47℃搅拌混合2.5h，得搅拌混合物，取搅拌混合物按质量比1：5加入蒸馏水稀释，10000rpm离心17.5min，取上清液透析21h，旋转蒸发，减压浓缩，得浓缩物A；

（2）取二甲亚砜按质量比2：1加入浓缩物A，于63℃搅拌混合25min，得混合物，取混合物按质量比80：0.2：6加入氢氧化钠、2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，于65℃反应6h，得反应物，取反应物按质量比1：4加入无水乙醇，于200W超声35min，离心，取沉淀透析，减压浓缩，得浓缩物B，备用；

（3）取五水合硝酸氧锆、硅酸钠按质量比1：2：10加入蒸馏水混合，再加入蒸馏水质量45%的质量分数为25%的氨水和蒸馏水质量25%的硝酸铵，静置5h，抽滤，取滤渣干燥，再置于525℃马弗炉中煅烧2h，冷却至室温，得冷却物，按质量份数计，取2.5份马来酸酐、4份1-十六烷醇、25份丙酮，0.35份冷却物，于83℃保温3.5h，过滤，取滤液按质量比1：5加入正庚烷，静置5h，取沉淀干燥，得干燥物；

（4）取干燥物按质量比1：6加入质量分数为60%的乙醇溶液混合，调节pH至6.5，于63℃保温45min，再加入干燥物质量25%的1,3-丙磺酸内酯，保温3.5h，旋转蒸发，得旋转蒸发物；

（5）取旋转蒸发物按质量比1：5加入蒸馏水混合，于57℃保温12.5min，得混合物A，按质量份数计，取17.5份混合物A、13.5份丙烯酸丁酯、15份甲基丙烯酸甲酯、17.5份苯乙烯、5份N-羟甲基丙烯酰胺、5份亚硫酸氢钠、3.5份过硫酸钾，于77℃保持4h，调节pH至8.5，得施胶剂基体液；

（6）取淀粉按质量比1：5加入蒸馏水，于85℃糊化35min，得糊化液，按质量份数计，取22.5份施胶剂基体液、17.5份步骤（2）备用的浓缩物B、65份糊化液、3.5份硫酸铝混合，于57℃搅拌混合2.5h，得造纸施胶剂。

对比例：荆州市某公司生产的造纸施胶剂。

将实施例以及对比例所制得的造纸施胶剂分别进行粘接性能测试，再放入水中浸泡24小时之后拿到室外放置，观察开裂情况，测试结果见表1。

表1：

测试项目	实施例1	实施例2	实施例3	对比例
					粘度mpa·s	8784	8976	9101	6120~6147
初粘时间min	27	29	27	18~24
					剥离强度N/mm	1.87	1.82	1.88	1.14~1.28
开裂情况	无开裂	无开裂	轻微开裂	开裂严重

实验证明，本发明所制备的造纸施胶剂具有更强的粘接性，在使用中所表示出来的综合性能也更好，值得大力推广使用。

Claims (1)

1.一种造纸施胶剂的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：

（1）取微晶纤维素按质量不变1：10加入质量分数为60%的硫酸溶液，于45~50℃搅拌混合，得搅拌混合物，取搅拌混合物按质量比1：5加入蒸馏水稀释，离心，取上清液透析，旋转蒸发，减压浓缩，得浓缩物A；

（2）取二甲亚砜按质量比2：1加入浓缩物A，于60~65℃搅拌，得混合物，取混合物按质量比70~90：0.1~0.3：5~7加入氢氧化钠、2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，于60~70℃反应，得反应物，取反应物按质量比1：4加入无水乙醇，于200W超声30~40min，离心，取沉淀透析，减压浓缩，得浓缩物B，备用；

（3）取五水合硝酸氧锆、硅酸钠按质量比1：2：10加入蒸馏水混合，再加入蒸馏水质量40~50%的氨水和蒸馏水质量20~30%的硝酸铵，静置，抽滤，取滤渣干燥，再置于500~550℃马弗炉中煅烧1~3h，冷却至室温，得冷却物，按质量份数计，取2~3份马来酸酐、3~5份1-十六烷醇、20~30份丙酮，0.2~0.5份冷却物，于80~85℃保温3~4h，过滤，取滤液按质量比1：5加入正庚烷，静置，取沉淀干燥，得干燥物；

（4）取干燥物按质量比1：6加入质量分数为60%的乙醇溶液混合，调节pH至6~7，于60~65℃保温，再加入干燥物质量20~30%的1,3-丙磺酸内酯，保温3~4h，旋转蒸发，得旋转蒸发物；

（5）取旋转蒸发物按质量比1：5加入蒸馏水混合，于55~60℃保温，得混合物A，按质量份数计，取15~20份混合物A、12~15份丙烯酸丁酯、12~18份甲基丙烯酸甲酯、15~20份苯乙烯、4~6份N-羟甲基丙烯酰胺、4~6份亚硫酸氢钠、3~4份过硫酸钾，于75~80℃保持3~5h，调节pH至8~9，得施胶剂基体液；

（6）取淀粉按质量比1：5加入蒸馏水，于80~90℃糊化30~40min，得糊化液，按质量份数计，取20~25份施胶剂基体液、15~20份步骤（2）备用的浓缩物B、60~70份糊化液、2~5份硫酸铝混合，于55~60℃搅拌混合2~3h，得造纸施胶剂。