CN108517717B - 一种结膜强度高粘结力优的乳化剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种结膜强度高粘结力优的乳化剂，由以下重量份配比的原料制成：乙二胺、环氧氯丙烷、聚氯化二甲基二烯丙基铵、玉米淀粉、阳离子聚丙烯酰胺、亚硫酸钠、烯基琥珀酸酐、烷基烯酮二聚体、羧甲基纤维素、磺酸酯、聚硅氧烷、石蜡微乳液、羧酸盐、PPE湿强剂和去离子水；该乳化剂呈乳白色，且粘度大，能够提高乳化剂的稳定性，此外PH值稳定，可在室温下长时间贮存，另外，该乳化剂应用到造纸工艺上，能够填充纸浆并粘结纸浆纤维，具有良好的结膜强度和粘结力，可使制得的纸张具有耐磨、抗酸碱和防水的性能。

Description

一种结膜强度高粘结力优的乳化剂及其制备方法

技术领域

本发明具体涉及一种结膜强度高粘结力优的乳化剂及其制备方法。

背景技术

乳化剂被广泛的用于纸浆造纸的粘结，在应用过程中，对乳化剂的性能要求越来越高。随着乳化剂应用工艺技术的改进和发展，要求乳化剂具有良好的工艺适用性，其中，最重要还是乳化剂的粘结性和纸张的抗水性。乳化剂应用于造纸中能明显提高纸张的表面强度，改善纸张的印刷适应性。常用的有阳离子分散松香胶，又简称为阳离子松香胶，其作为松香系列第三代产品，具有很多优点，如游离松香含量高,分散粒度细等优点，可节约松香用量50％左右，节约硫酸铝用量30％，同时可提高造纸工艺中上网pH值，减少白水污染,提高纸张施胶度、白度和强度。目前制备阳离子松香胶的工艺，主要为常温常压下相逆转法制备。采用该方法成功制备的松香胶的关键在于选取合适的乳化剂种类和制备工艺，只有当两者同时具备时，才能有效解决松香胶分散体系的稳定性这个难题。

此外，纸及纸制品是常用的印刷包装材料，广泛应用印刷包装行业之中。在纸及纸制品的生产过程中，不仅使用大量的植物纤维原料，还需要使用各种添加剂改善纸及纸制品的性能，满足纸及纸制品的物理机械性能及使用性能。目前，改善纸张强度性能的方法有：加入各种改性淀粉、加入各种合成的高分子聚合物等手段。改善纸张抗水性的方法有：加入松香类施胶剂及反应性施胶剂等手段。但是，以上两种方法分别从一个方面改善纸张的性能，而不能采用同时达到两种作用，如既具有改善纸张的强度性能，同时又具有改善纸张的抗水性能。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种能够填充纸浆并粘结纸浆纤维，具有良好的结膜强度和粘结力，可使制得的纸张具有耐磨、抗酸碱和防水的性能的乳化剂。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现。

一种结膜强度高粘结力优的乳化剂，由以下重量份配比的原料制成：乙二胺40-50份、环氧氯丙烷12-19份、聚氯化二甲基二烯丙基铵11-17份、玉米淀粉20-26份、阳离子聚丙烯酰胺8-12份、亚硫酸钠6-10份、烯基琥珀酸酐7-9份、烷基烯酮二聚体5-7份、羧甲基纤维素1-3份、磺酸酯6-8份、聚硅氧烷4-6份、石蜡微乳液2-4份、羧酸盐2-4份、PPE湿强剂2-3份和去离子水80-110份。

进一步的，所述结膜强度高粘结力优的乳化剂由以下重量份配比的原料制成：乙二胺50份、环氧氯丙烷12份、聚氯化二甲基二烯丙基铵11份、玉米淀粉20份、阳离子聚丙烯酰胺8份、亚硫酸钠6份、烯基琥珀酸酐7份、烷基烯酮二聚体5份、羧甲基纤维素1份、磺酸酯6份、聚硅氧烷4份、石蜡微乳液2份、羧酸盐2份、PPE湿强剂2-3份和去离子水80-110份。

进一步的，所述结膜强度高粘结力优的乳化剂由以下重量份配比的原料制成：乙二胺40份、环氧氯丙烷19份、聚氯化二甲基二烯丙基铵17份、玉米淀粉26份、阳离子聚丙烯酰胺12份、亚硫酸钠10份、烯基琥珀酸酐9份、烷基烯酮二聚体7份、羧甲基纤维素3份、磺酸酯8份、聚硅氧烷6份、石蜡微乳液4份、羧酸盐4份、PPE湿强剂3份和去离子水110份。

进一步的，所述结膜强度高粘结力优的乳化剂由以下重量份配比的原料制成：乙二胺45份、环氧氯丙烷15.5份、聚氯化二甲基二烯丙基铵14份、玉米淀粉23份、阳离子聚丙烯酰胺10份、亚硫酸钠8份、烯基琥珀酸酐8份、烷基烯酮二聚体6份、羧甲基纤维素2份、磺酸酯7份、聚硅氧烷5份、石蜡微乳液3份、羧酸盐3份、PPE湿强剂2.5份和去离子水95份。

本发明要解决的另一技术问题为提供一种结膜强度高粘结力优的乳化剂的制备方法，包括以下具体步骤：

1)取乙二胺40-50份、环氧氯丙烷12-19份、聚氯化二甲基二烯丙基铵11-17份、烯基琥珀酸酐7-9份、石蜡微乳液2-4份和PPE湿强剂2-3份添加到反应釜中，在室温下通过启动反应釜中的搅拌机以30rpm的转速条件下搅拌20min，使得上述乙二胺、环氧氯丙烷、聚氯化二甲基二烯丙基铵和石蜡微乳液简单混合，停止搅拌，制得第一混合乳液，备用；

2)取玉米淀粉20-26份、阳离子聚丙烯酰胺8-12份、亚硫酸钠6-10份、烷基烯酮二聚体5-7份、羧甲基纤维素1-3份、磺酸酯6-8份、聚硅氧烷4-6份和羧酸盐2-4份通过混拌机通过15rpm的速度进行混合搅拌，使得玉米淀粉、阳离子聚丙烯酰胺、亚硫酸钠、烷基烯酮二聚体、羧甲基纤维素、磺酸酯、聚硅氧烷和羧酸盐经过简单混合均匀，制得粉剂，备用；

3)将步骤2)中的混拌机由15rpm提升至40rpm，同时取去离子水80-110份添加到混拌机中，持续搅拌40分钟，使得粉剂完全溶于去离子水中，制得浆液，然后停止搅拌，使得浆液中的气泡消失，备用；

4)将步骤1)中的反应釜密封后充入氮气并加热升温至68-72℃，然后解除密封状态，启动搅拌机以20rpm的转速搅拌，然后在搅拌的过程中注入步骤3)制得的浆液，搅拌20分钟后，使得浆液与第一混合乳液混合制得第二混合胶液，备用；

5)将步骤4)的反应釜再次密封加热至95-97℃，保温0.5小时，最后解除密封状态，使得第二混合胶液在静置状态下冷却至30℃，备用；

6)将步骤5)冷却制得的第二混合乳液注入高剪切乳化机中，并将装有第二混合乳液的高剪切乳化机转移至室温为0-3℃的冷藏库内，并启动高剪切乳化机以5000rpm的转速进行高速剪切搅拌6-7小时，使得第二混合乳液在剪切搅拌的状态下乳化，即得。

本发明的有益效果是：通过以乙二胺、环氧氯丙烷、聚氯化二甲基二烯丙基铵、玉米淀粉、阳离子聚丙烯酰胺、亚硫酸钠、烯基琥珀酸酐、烷基烯酮二聚体、羧甲基纤维素、磺酸酯、聚硅氧烷、石蜡微乳液、羧酸盐、PPE湿强剂和去离子水作为主要原料，制得的乳化剂呈乳白色，且粘度大，能够提高乳化剂的稳定性，此外PH值稳定，可在室温下长时间贮存，另外，该乳化剂应用到造纸工艺上，能够填充纸浆并粘结纸浆纤维，具有良好的结膜强度和粘结力，可使制得的纸张具有耐磨、抗酸碱和防水的性能。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种结膜强度高粘结力优的乳化剂，乙二胺50份、环氧氯丙烷12份、聚氯化二甲基二烯丙基铵11份、玉米淀粉20份、阳离子聚丙烯酰胺8份、亚硫酸钠6份、烯基琥珀酸酐7份、烷基烯酮二聚体5份、羧甲基纤维素1份、磺酸酯6份、聚硅氧烷4份、石蜡微乳液2份、羧酸盐2份、PPE湿强剂2-3份和去离子水80-110份。

一种结膜强度高粘结力优的乳化剂的制备方法，包括以下具体步骤：

1)取乙二胺50份、环氧氯丙烷12份、聚氯化二甲基二烯丙基铵11份、烯基琥珀酸酐7份、石蜡微乳液2份和PPE湿强剂2份添加到反应釜中，在室温下通过启动反应釜中的搅拌机以30rpm的转速条件下搅拌20min，使得上述乙二胺、环氧氯丙烷、聚氯化二甲基二烯丙基铵和石蜡微乳液简单混合，停止搅拌，制得第一混合乳液，备用；

2)取玉米淀粉20份、阳离子聚丙烯酰胺8份、亚硫酸钠6份、烷基烯酮二聚体5份、羧甲基纤维素1份、磺酸酯6份、聚硅氧烷4份和羧酸盐2份通过混拌机通过15rpm的速度进行混合搅拌，使得玉米淀粉、阳离子聚丙烯酰胺、亚硫酸钠、烷基烯酮二聚体、羧甲基纤维素、磺酸酯、聚硅氧烷和羧酸盐经过简单混合均匀，制得粉剂，备用；

3)将步骤2)中的混拌机由15rpm提升至40rpm，同时取去离子水80-110份添加到混拌机中，持续搅拌40分钟，使得粉剂完全溶于去离子水中，制得浆液，然后停止搅拌，使得浆液中的气泡消失，备用；

4)将步骤1)中的反应釜密封后充入氮气并加热升温至68℃，然后解除密封状态，启动搅拌机以20rpm的转速搅拌，然后在搅拌的过程中注入步骤3)制得的浆液，搅拌20分钟后，使得浆液与第一混合乳液混合制得第二混合胶液，备用；

5)将步骤4)的反应釜再次密封加热至95℃，保温0.5小时，最后解除密封状态，使得第二混合胶液在静置状态下冷却至30℃，备用；

6)将步骤5)冷却制得的第二混合乳液注入高剪切乳化机中，并将装有第二混合乳液的高剪切乳化机转移至室温为0℃的冷藏库内，并启动高剪切乳化机以5000rpm的转速进行高速剪切搅拌6小时，使得第二混合乳液在剪切搅拌的状态下乳化，即得。

实施例2

一种结膜强度高粘结力优的乳化剂，乙二胺40份、环氧氯丙烷19份、聚氯化二甲基二烯丙基铵17份、玉米淀粉26份、阳离子聚丙烯酰胺12份、亚硫酸钠10份、烯基琥珀酸酐9份、烷基烯酮二聚体7份、羧甲基纤维素3份、磺酸酯8份、聚硅氧烷6份、石蜡微乳液4份、羧酸盐4份、PPE湿强剂3份和去离子水110份。

一种结膜强度高粘结力优的乳化剂的制备方法，包括以下具体步骤：

1)取乙二胺40份、环氧氯丙烷19份、聚氯化二甲基二烯丙基铵17份、烯基琥珀酸酐9份、石蜡微乳液4份和PPE湿强剂3份添加到反应釜中，在室温下通过启动反应釜中的搅拌机以30rpm的转速条件下搅拌20min，使得上述乙二胺、环氧氯丙烷、聚氯化二甲基二烯丙基铵和石蜡微乳液简单混合，停止搅拌，制得第一混合乳液，备用；

2)取玉米淀粉26份、阳离子聚丙烯酰胺12份、亚硫酸钠10份、烷基烯酮二聚体7份、羧甲基纤维素3份、磺酸酯8份、聚硅氧烷4-6份和羧酸盐2-4份通过混拌机通过15rpm的速度进行混合搅拌，使得玉米淀粉、阳离子聚丙烯酰胺、亚硫酸钠、烷基烯酮二聚体、羧甲基纤维素、磺酸酯、聚硅氧烷和羧酸盐经过简单混合均匀，制得粉剂，备用；

3)将步骤2)中的混拌机由15rpm提升至40rpm，同时取去离子水80-110份添加到混拌机中，持续搅拌40分钟，使得粉剂完全溶于去离子水中，制得浆液，然后停止搅拌，使得浆液中的气泡消失，备用；

4)将步骤1)中的反应釜密封后充入氮气并加热升温至72℃，然后解除密封状态，启动搅拌机以20rpm的转速搅拌，然后在搅拌的过程中注入步骤3)制得的浆液，搅拌20分钟后，使得浆液与第一混合乳液混合制得第二混合胶液，备用；

5)将步骤4)的反应釜再次密封加热至97℃，保温0.5小时，最后解除密封状态，使得第二混合胶液在静置状态下冷却至30℃，备用；

6)将步骤5)冷却制得的第二混合乳液注入高剪切乳化机中，并将装有第二混合乳液的高剪切乳化机转移至室温为3℃的冷藏库内，并启动高剪切乳化机以5000rpm的转速进行高速剪切搅拌7小时，使得第二混合乳液在剪切搅拌的状态下乳化，即得。

实施例3

一种结膜强度高粘结力优的乳化剂，乙二胺45份、环氧氯丙烷15.5份、聚氯化二甲基二烯丙基铵14份、玉米淀粉23份、阳离子聚丙烯酰胺10份、亚硫酸钠8份、烯基琥珀酸酐8份、烷基烯酮二聚体6份、羧甲基纤维素2份、磺酸酯7份、聚硅氧烷5份、石蜡微乳液3份、羧酸盐3份、PPE湿强剂2.5份和去离子水95份。

一种结膜强度高粘结力优的乳化剂的制备方法，包括以下具体步骤：

1)取乙二胺45份、环氧氯丙烷15.5份、聚氯化二甲基二烯丙基铵14份、烯基琥珀酸酐8份、石蜡微乳液3份和PPE湿强剂2.5份添加到反应釜中，在室温下通过启动反应釜中的搅拌机以30rpm的转速条件下搅拌20min，使得上述乙二胺、环氧氯丙烷、聚氯化二甲基二烯丙基铵和石蜡微乳液简单混合，停止搅拌，制得第一混合乳液，备用；

2)取玉米淀粉23份、阳离子聚丙烯酰胺10份、亚硫酸钠8份、烷基烯酮二聚体6份、羧甲基纤维素2份、磺酸酯7份、聚硅氧烷5份和羧酸盐3份通过混拌机通过15rpm的速度进行混合搅拌，使得玉米淀粉、阳离子聚丙烯酰胺、亚硫酸钠、烷基烯酮二聚体、羧甲基纤维素、磺酸酯、聚硅氧烷和羧酸盐经过简单混合均匀，制得粉剂，备用；

3)将步骤2)中的混拌机由15rpm提升至40rpm，同时取去离子水95份添加到混拌机中，持续搅拌40分钟，使得粉剂完全溶于去离子水中，制得浆液，然后停止搅拌，使得浆液中的气泡消失，备用；

4)将步骤1)中的反应釜密封后充入氮气并加热升温至70℃，然后解除密封状态，启动搅拌机以20rpm的转速搅拌，然后在搅拌的过程中注入步骤3)制得的浆液，搅拌20分钟后，使得浆液与第一混合乳液混合制得第二混合胶液，备用；

5)将步骤4)的反应釜再次密封加热至96℃，保温0.5小时，最后解除密封状态，使得第二混合胶液在静置状态下冷却至30℃，备用；

6)将步骤5)冷却制得的第二混合乳液注入高剪切乳化机中，并将装有第二混合乳液的高剪切乳化机转移至室温为1.5℃的冷藏库内，并启动高剪切乳化机以5000rpm的转速进行高速剪切搅拌6.5小时，使得第二混合乳液在剪切搅拌的状态下乳化，即得。

实验例：

采用蒸熟的木薯淀粉制得的浆液作作为对照组一、采用混合有碳酸钙填料的蒸煮木薯粉制得的浆液作为对照组二和本申请的乳化剂为实验品同时进行实验以及质量检测。

得到的数据如下表所示：

指标	对照组一	对照组二	实验组
				外观	乳白色	乳白色	乳白色
固含量(％)	57	51	32.3
				PH值	4	3.5	3
粘度mPa.s	〈36	〈50	〈50
				离子性	无	无	阳离子

实验对象：采用三分等量的纤维纸浆，分别采用对照组一、对照组二和实验组中的材料进行混合乳化施胶，并制得的纸张厚度、面积相同，通过实验得到三组不同纸张的数据，具体结果如下表所示：

上述纤维的质量检测数据如下表所示：

结合上表，对比对照组一、对照组二和申请的乳化剂在相同的实验方法下所得的数据，本发明的乳化剂所得的数据皆优于对照组一和对照组二。

因此，本发明采用专用双子乳化剂，代替了普通的非离子乳化剂。由于双子乳化剂是由磺酸酯和羧酸盐这两种两种表面活性剂聚合而成，形成了一个长链并且多支链的高分子聚合物，具有不同的电荷基团，形成类似阴阳离子互配的乳化体系，从而具有强烈的空间位阻，能够使松香溶液形成稳定的体系。由于该双子乳化剂的乳化性能和稳定性能优越，因此，只需添加单独一种乳化剂，既减少了反应时间，又简化了制备工艺，还降低了生产成本；使得制造出的阳离子松香胶与传统常温常压相逆转法制备的阳离子松香胶相比，其粒度细，泡沫小，白度高，稳定性更好。

此外，双子表面活性剂特殊的结构决定它比传统表面活性剂具有更优良的性能。它具有两个亲水基和疏水基，通过联接基团将两部分连接，联接基团有化学键作用，降低了两极性间的静电排斥力及其水化层间的作用力，使得双子表面活性剂具有低CMC特性。与单烷烃链和单离子头基组成的普通表面活性剂相比，双子表面活性剂具有如下特征性质：

(1)易吸附在气/液表面，有效地降低水的表面张力；

(2)易聚集生成胶团，有更低的临界胶束浓度；

(3)具有很低的Kraff点；

(4)与普通表面活性剂间的复配能产生更大的协同效应；

(5)具有良好的钙皂分散性能；

(6)优良的润湿性能。

本发明的有益效果是：通过以乙二胺、环氧氯丙烷、聚氯化二甲基二烯丙基铵、玉米淀粉、阳离子聚丙烯酰胺、亚硫酸钠、烯基琥珀酸酐、烷基烯酮二聚体、羧甲基纤维素、磺酸酯、聚硅氧烷、石蜡微乳液、羧酸盐、PPE湿强剂和去离子水作为主要原料，制得的乳化剂呈乳白色，且粘度大，能够提高乳化剂的稳定性，此外PH值稳定，可在室温下长时间贮存，另外，该乳化剂应用到造纸工艺上，能够填充纸浆并粘结纸浆纤维，具有良好的结膜强度和粘结力，可使制得的纸张具有耐磨、抗酸碱和防水的性能。

当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (4)

1.一种结膜强度高粘结力优的乳化剂，其特征在于：由以下重量份配比的原料制成：乙二胺40-50份、环氧氯丙烷12-19份、聚氯化二甲基二烯丙基铵11-17份、玉米淀粉20-26份、阳离子聚丙烯酰胺8-12份、亚硫酸钠6-10份、烯基琥珀酸酐7-9份、烷基烯酮二聚体5-7份、羧甲基纤维素1-3份、磺酸酯6-8份、聚硅氧烷4-6份、石蜡微乳液2-4份、羧酸盐2-4份、PPE湿强剂2-3份和去离子水80-110份；所述结膜强度高粘结力优的乳化剂的制备方法，包括以下具体步骤：

1)取乙二胺40-50份、环氧氯丙烷12-19份、聚氯化二甲基二烯丙基铵11-17份、烯基琥珀酸酐7-9份、石蜡微乳液2-4份和PPE湿强剂2-3份添加到反应釜中，在室温下通过启动反应釜中的搅拌机以30rpm的转速条件下搅拌20min，使得上述乙二胺、环氧氯丙烷、聚氯化二甲基二烯丙基铵和石蜡微乳液简单混合，停止搅拌，制得第一混合乳液，备用；

2)取玉米淀粉20-26份、阳离子聚丙烯酰胺8-12份、亚硫酸钠6-10份、烷基烯酮二聚体5-7份、羧甲基纤维素1-3份、磺酸酯6-8份、聚硅氧烷4-6份和羧酸盐2-4份通过混拌机通过15rpm的速度进行混合搅拌，使得玉米淀粉、阳离子聚丙烯酰胺、亚硫酸钠、烷基烯酮二聚体、羧甲基纤维素、磺酸酯、聚硅氧烷和羧酸盐经过简单混合均匀，制得粉剂，备用；

3)将步骤2)中的混拌机由15rpm提升至40rpm，同时取去离子水80-110份添加到混拌机中，持续搅拌40分钟，使得粉剂完全溶于去离子水中，制得浆液，然后停止搅拌，使得浆液中的气泡消失，备用；

4)将步骤1)中的反应釜密封后充入氮气并加热升温至68-72℃，然后解除密封状态，启动搅拌机以20rpm的转速搅拌，然后在搅拌的过程中注入步骤3)制得的浆液，搅拌20分钟后，使得浆液与第一混合乳液混合制得第二混合胶液，备用；

5)将步骤4)的反应釜再次密封加热至95-97℃，保温0.5小时，最后解除密封状态，使得第二混合胶液在静置状态下冷却至30℃，备用；

6)将步骤5)冷却制得的第二混合乳液注入高剪切乳化机中，并将装有第二混合乳液的高剪切乳化机转移至室温为0-3℃的冷藏库内，并启动高剪切乳化机以5000rpm的转速进行高速剪切搅拌6-7小时，使得第二混合乳液在剪切搅拌的状态下乳化，即得。

2.如权利要求1所述的一种结膜强度高粘结力优的乳化剂，其特征在于：由以下重量份配比的原料制成：乙二胺50份、环氧氯丙烷12份、聚氯化二甲基二烯丙基铵11份、玉米淀粉20份、阳离子聚丙烯酰胺8份、亚硫酸钠6份、烯基琥珀酸酐7份、烷基烯酮二聚体5份、羧甲基纤维素1份、磺酸酯6份、聚硅氧烷4份、石蜡微乳液2份、羧酸盐2份、PPE湿强剂2-3份和去离子水80-110份。

3.如权利要求1所述的一种结膜强度高粘结力优的乳化剂，其特征在于：由以下重量份配比的原料制成：乙二胺40份、环氧氯丙烷19份、聚氯化二甲基二烯丙基铵17份、玉米淀粉26份、阳离子聚丙烯酰胺12份、亚硫酸钠10份、烯基琥珀酸酐9份、烷基烯酮二聚体7份、羧甲基纤维素3份、磺酸酯8份、聚硅氧烷6份、石蜡微乳液4份、羧酸盐4份、PPE湿强剂3份和去离子水110份。

4.如权利要求1所述的一种结膜强度高粘结力优的乳化剂，其特征在于：由以下重量份配比的原料制成：乙二胺45份、环氧氯丙烷15.5份、聚氯化二甲基二烯丙基铵14份、玉米淀粉23份、阳离子聚丙烯酰胺10份、亚硫酸钠8份、烯基琥珀酸酐8份、烷基烯酮二聚体6份、羧甲基纤维素2份、磺酸酯7份、聚硅氧烷5份、石蜡微乳液3份、羧酸盐3份、PPE湿强剂2.5份和去离子水95份。