CN108547173A - 一种采用反相乳液聚合制备阴离子干强剂的方法 - Google Patents

一种采用反相乳液聚合制备阴离子干强剂的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种采用反相乳液聚合制备阴离子干强剂的方法，包括步骤：步骤一，将油溶剂和乳化剂混合，得到混合液A；步骤二，将丙烯酰胺、阴离子单体、功能性单体、反应抑制剂、交联剂、乙二胺四乙酸二钠和水混合，得到混合液B；步骤三，将混合液B加入混合液A中，乳化得稳定乳液；步骤四，向稳定乳液中加入引发剂进行反向乳液聚合，反应结束后得到阴离子干强剂。本发明方法制备的阴离子干强剂，具有粘度低、散热好、反应快、产物分子量分布窄的特点，可大幅度提高纸张抗张强度、内结合强度，其环压强度及耐破指数显著提高；且采用反相乳液聚合的工艺，有效的降低了反应过程中放热升温，大大降低了凝胶点的产生。

Description

一种采用反相乳液聚合制备阴离子干强剂的方法
技术领域
本发明涉及干强剂制备技术领域，具体涉及一种采用反相乳液聚合制备阴离子干强剂的方法。
背景技术
我国木材资源不足，造纸工业主要以麦草、芦苇、稻草、蔗渣、竹子、棉杆、龙须草等植物为原料，与木材相比，这些原料纤维短，强度差。我国目前的造纸工业正由酸性抄造系统向中性甚至弱碱性转变，高pH值下生产，可以使用更多种填料，但高填料含量会使纸的强度损失。另外，由于世界木桨短缺，废纸的二次利用逐渐受到重视，但纤维的多次重复利用会影响其强度。
综上，目前要想发展我国造纸工业，必须加强高效增强剂的开发应用，尤其是开发与草类纤维配套的草桨造纸增强剂。但现有干强剂不但配方搭配不合理、耗能高，而且其使用效果不理想。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提出一种采用反相乳液聚合制备阴离子干强剂的方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种采用反相乳液聚合制备阴离子干强剂的方法，具体包括如下步骤：
步骤一，将油溶剂和乳化剂混合，得到混合液A；
步骤二，将丙烯酰胺、阴离子单体、功能性单体、反应抑制剂、交联剂、乙二胺四乙酸二钠和水混合，得到混合液B；
步骤三，将混合液B加入混合液A中，乳化得稳定乳液；
步骤四，向所述稳定乳液中加入引发剂进行反向乳液聚合，反应结束后得到所述阴离子干强剂。
进一步地，在所述的采用反相乳液聚合制备阴离子干强剂的方法中，各组分的重量份数如下：
进一步地，所述油溶剂选自煤油、邻二甲苯、己烷、环己烷、正庚烷、异构石蜡、异链烷烃和汽油中的一种或几种。
进一步地，所述乳化剂选自Span20(山梨醇酐单月桂酸酯)、Span80(山梨醇酐单油酸醋)、Tween60(聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯)、Tween80(聚氧乙烯山梨醇酐单有酸酯)、十八烷醇基聚氧乙烯醚、异十三醇聚氧乙烯醚、苄基二甲基酚聚氧乙烯醚和辛基酚聚氧乙烯醚中的一种或几种。
进一步地，所述阴离子单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、富马酸、马来酸酐、乙烯基磺酸钠、乙烯基苯磺酸钠、烯丙基磺酸钠和甲基烯丙基磺酸钠等单体或其盐类中的一种或几种。
进一步地，所述功能性单体选自软单体、硬单体和疏水性单体中的一种或几种。
进一步优选地，所述功能性单体选自丙烯酸轻乙酯、丙烯酸轻丙酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸烷基酯和甲基丙烯酸烷基酯中的一种或几种。
进一步地，所述反应抑制剂选自亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠、硫代硫酸钠、正十二硫醇、叔十二硫醇、琉基乙酸、琉基乙醇和异丙醇中的一种或几种。
进一步地，所述交联剂选自甲基丙烯酸羟丙酯、二乙烯基苯、N-羟甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、亚甲基双丙烯酰胺、N,N一二烯丙基丙烯酰胺、N，N一二甲基丙烯酰胺二乙烯基单体和三乙烯基单体中的一种或几种。
进一步地，所述引发剂选自过硫酸钾、过硫酸铵、过溴酸钠、过氧化氢、过氧化环己酮、过氧化二苯甲酰和叔丁基过氧化氢中的一种或几种。
进一步地，本发明制备方法中水的用量没有特别限定，本领域技术人员应能根据各组分的分散混合情况、乳液聚合的充分性以及最终产品的固含量需要进行调节；优选的，水的用量为50-150份。
进一步优选地，步骤一中将油溶剂和乳化剂混合后，加热到45-55℃，使乳化剂完全溶于油溶剂中。
进一步优选地，步骤三的乳化时间为0.1-1小时。
进一步优选地，步骤四中反向乳液聚合的反应温度为50-75℃，反应时间为2-4小时。
本发明采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
(1)本发明方法采用一定的单体配比及合理工艺后，可以得到大幅度提高纸张抗张强度、内结合强度的阴离子干强剂，同时其环压强度及耐破指数显著提高；
(2)本发明方法制备的阴离子干强剂具有粘度低、散热好、反应快、产物分子量分布窄的特点；
(3)采用反相乳液聚合的工艺，有效的降低了反应过程中放热升温，大大降低了凝胶点的产生。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限制本发明范围。
实施例1
将500份煤油、5份Span20加入到反应釜中，加热到50度，使Span20完全溶于煤油中；将80份丙烯酰胺、15份丙烯酸、7份丙烯酸烷基酯、0.3份亚硫酸氢钠、1份双丙酮丙烯酰胺、0.3份乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)溶解于适量水中得到一定浓度的水溶液，并快速加入反应釜中，继续搅拌乳化1h，待得到稳定的乳液后，加入一定量的用适量水溶解的过硫酸钾，过硫酸钾用量0.15份，在反应釜中恒温(70℃)反应4h，反应结束后即得到均匀稳定的聚合乳液产品，经过破乳处理后，得到固体阴离子干强剂。
实施例2
将500份己烷、5份Span80加入到反应釜中，加热到50度，使Span80完全溶于己烷中；将80份丙烯酰胺、15份衣康酸、7份甲基丙烯酸甲酯、0.3份硫代硫酸钠、1份N,N一二烯丙基丙烯酰胺、0.3份乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)溶解于适量水中得到一定浓度的水溶液，并快速加入反应釜中，继续搅拌乳化1h，待得到稳定的乳液后，加入一定量的用适量水溶解的过硫酸钾，过硫酸钾用量0.1份，在反应釜中恒温(70℃)反应4h，反应结束后即得到均匀稳定的聚合乳液产品，经过破乳处理后，得到固体阴离子干强剂。
实施例3
将400份煤油、4份Span20加入到反应釜中，加热到50度，使Span20完全溶于煤油中；将64份丙烯酰胺、12份丙烯酸、5.6份丙烯酸烷基酯、0.25份亚硫酸氢钠、0.8份双丙酮丙烯酰胺、0.24份乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)溶解于适量水中得到一定浓度的水溶液，并快速加入反应釜中，继续搅拌乳化1h，待得到稳定的乳液后，加入一定量的用适量水溶解的过硫酸钾，过硫酸钾用量0.2份，在反应釜中恒温(70℃)反应4h，反应结束后即得到均匀稳定的聚合乳液产品，经过破乳处理后，得到固体阴离子干强剂。
对比例
在反应釜中依次加入水405g、丙烯酰胺120g、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化按16g、亚甲基双丙烯酰胺0.08g、疏基乙醇1g、丙烯酸轻丙酯4g、丙烯酸乙酯2g和二苯甲酮1g搅拌均匀，将反应釜反复抽真空通氮2-3次，然后维持通氮，将反应釜温度升至85℃，加入过氧化钠，基本保持恒温的情况下反应1.5小时，之后开始每隔20分钟取样进行粘度测试，粘度达到4500mP*S后停止反应，加入液碱(32％)1.5g调节pH至4-6，最后加入对苯二酚0.02g，加水调节固含量至20士1％，制得干强剂。
应用实施例
1、设计抄造定量150g/m2；
2、加料顺序为：浆+阴离子干强剂+APAM(300ppm)+微粒子(400ppm)；
3、阴离子干强剂的添加量：1.6‰、2.4‰、3.2‰(干/干)按15％固含量折10.7、16、21.3Kg/t纸(湿/干)；
4、称取浆料，加入阴离子干强剂搅拌2分钟，再加入APAM、微粒子各搅拌2分钟，用LABTECH73-62半自动纸页成型器抄纸、LABTECH73-50标准纸页压榨机压榨后，自然风干，然后检测纸张的定量、抗张强度、环压强度、耐折度、内结合强度、耐破度，其结果见表1所示：
表1
从上述表1中应用结果可以看出，使用本发明制备的阴离子干强剂，在抗张强度、抗张指数、环压强度、环压指数、耐破度、耐破指数、内结合强度都要好于对比例，很大程度提升了阴离子干强剂增强效果，对废纸的二次利用有重要作用。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种采用反相乳液聚合制备阴离子干强剂的方法，其特征在于，包括步骤：
步骤一，将油溶剂和乳化剂混合，得到混合液A；
步骤二，将丙烯酰胺、阴离子单体、功能性单体、反应抑制剂、交联剂、乙二胺四乙酸二钠和水混合，得到混合液B；
步骤三，将混合液B加入混合液A中，乳化得稳定乳液；
步骤四，向所述稳定乳液中加入引发剂进行反向乳液聚合，反应结束后得到所述阴离子干强剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，各组分的重量份数如下：
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述油溶剂选自煤油、邻二甲苯、己烷、环己烷、正庚烷、异构石蜡、异链烷烃和汽油中的一种或几种；所述乳化剂选自山梨醇酐单月桂酸酯、山梨醇酐单油酸醋、聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐单有酸酯、十八烷醇基聚氧乙烯醚、异十三醇聚氧乙烯醚、苄基二甲基酚聚氧乙烯醚和辛基酚聚氧乙烯醚中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述阴离子单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、富马酸、马来酸酐、乙烯基磺酸钠、乙烯基苯磺酸钠、烯丙基磺酸钠和甲基烯丙基磺酸钠等单体或其盐类中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述功能性单体选自软单体、硬单体和疏水性单体中的一种或几种。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述功能性单体选自丙烯酸轻乙酯、丙烯酸轻丙酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸烷基酯和甲基丙烯酸烷基酯中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述反应抑制剂选自亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠、硫代硫酸钠、正十二硫醇、叔十二硫醇、琉基乙酸、琉基乙醇和异丙醇中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述交联剂选自甲基丙烯酸羟丙酯、二乙烯基苯、N-羟甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、亚甲基双丙烯酰胺、N,N一二烯丙基丙烯酰胺、N,N一二甲基丙烯酰胺二乙烯基单体和三乙烯基单体中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂选自过硫酸钾、过硫酸铵、过溴酸钠、过氧化氢、过氧化环己酮、过氧化二苯甲酰和叔丁基过氧化氢中的一种或几种。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤一中将油溶剂和乳化剂混合后，加热到45-55℃，使乳化剂完全溶于油溶剂中；步骤三的乳化时间为0.1-1小时；步骤四中反向乳液聚合的反应温度为50-75℃，反应时间为2-4小时。
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