CN108625224B - 一种木质素基环氧酚醛树脂类施胶剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种木质素基环氧酚醛树脂类施胶剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种木质素基环氧酚醛树脂类施胶剂及其制备方法和应用，该木质素基环氧酚醛树脂类施胶剂是由木质素、苯酚基单体、环氧类单体、甲醛类单体和强碱的混合的水溶液在65℃～75℃下反应1～3h，再加入强碱在80～95℃，反应1～3h，然后蒸馏除去环氧类单体，最后再向反应产物中加入甲醛和强碱，80℃反应1～3h，经冷却过滤后制得。本发明制得的木质素基环氧酚醛树脂类施胶剂，在使用了绿色环保的木质素作为主要原料的同时，使纸张具有了优良的耐水性和强度，克服了AKD作为施胶剂具有的施胶效果滞后的缺点。

Description

一种木质素基环氧酚醛树脂类施胶剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及造纸业助剂技术领域，尤其涉及一种木质素基环氧酚醛树脂类施胶剂及其制备方法和应用。
背景技术
木质素是自然界中可再生的一类芳香类资源，却成为造纸过程中的废弃物，大多被焚烧处理，这是一种极大的浪费。提高木质素的利用途径，减轻对石油类化学原料的依赖，对于21世纪绿色化学的发展具有重要意义。
施胶剂是一种造纸的添加剂，通过施胶工艺，可以赋予纸张一定的物理性能，防止一些流体的渗入和扩散，同时赋予纸和纸板抗墨、抗水、抗乳液、抗腐蚀等性能以提高其平滑度、强度和使用期。目前常用的AKD施胶剂具有成本较高，施胶性能滞后，助留用的淀粉易霉变等缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种木质素基环氧酚醛树脂类施胶剂及其制备方法和应用，该制备方法制得的木质素基环氧酚醛树脂类施胶剂可以提高纸张抗水性能，同时实现生物质资源的高效利用。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的第一个方面是提供一种木质素基环氧酚醛树脂类施胶剂，所述木质素基环氧酚醛树脂类施胶剂由木质素、苯酚基单体、环氧类单体、甲醛类单体和强碱的混合的水溶液进行缩聚反应而得。
进一步地，所述的木质素基环氧酚醛树脂类施胶剂的反应体系中各组分及重量份数如下：
Figure BDA0001655428420000011
Figure BDA0001655428420000021
进一步地，所述苯酚基单体为苯酚、甲苯酚或间苯二酚中的至少一种。
进一步地，所述环氧类单体为环氧氯丙烷或环氧丙烷中的至少一种。
进一步地，所述甲醛类单体为多聚甲醛或甲醛中的至少一种。
进一步地，所述强碱为氢氧化钠或氢氧化钾中的至少一种。
进一步地，所述木质素基环氧酚醛树脂类施胶剂的固含量为10％～50％。
本发明的第二个方面是提供一种如上述所述的木质素基环氧酚醛树脂类施胶剂的制备方法，具体包括如下步骤：
步骤一，在带有搅拌器的反应釜中投入苯酚基单体、木质素、环氧类单体与强碱加去离子水混合，升温至65℃～75℃反应1～3h；
步骤二，向反应釜中加入强碱，将温度升至80～95℃，反应1～3h；
步骤三，将产品过滤蒸馏后加入甲醛类单体和强碱，80℃～95℃反应1～3h分钟后，冷却至室温，即得成品。
本发明的第三个方面是提供一种如上述所述的木质素基环氧酚醛树脂类施胶剂在造纸施胶工艺中的应用。
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：
本发明提供的木质素基环氧酚醛树脂类施胶剂是一种新型的施胶剂，该施胶剂使用了可再生的生物质材料作为原料，符合绿色化学的要求；从性能来讲，木质素对纤维具有天然的亲和力，用木质素基环氧酚醛树脂类施胶剂在抄纸后的烘干过程可以迅速固化，环氧基的引入则改善了酚醛树脂固化后脆性较强的问题，增强了纸张的韧性和耐水性，克服了AKD作为施胶剂具有的施胶效果滞后的缺点。
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
木质素基环氧酚醛树脂类施胶剂的制备：
将苯酚100g，木质素100g、氢氧化钠10g、环氧氯丙烷50g溶于545g去离子水中，反应釜升温至65℃，反应1h，然后向反应釜中加入78g 32wt％氢氧化钠，温度升温至80℃，反应2h，过滤蒸馏，向反应釜内加入27g 37wt％甲醛和15g 32wt％氢氧化钠的水溶液，80℃反应3h，得到成品，固含量40.12％。
实施例2
木质素基环氧酚醛树脂类施胶剂的制备：
将甲苯酚200g、木质100g、氢氧化钾20g、环氧氯丙烷60g溶于780g去离子水中，反应釜升温至70℃，反应2h，然后向反应釜中加入15g氢氧化钠，温度升温至80℃，反应2h，过滤蒸馏，向反应釜内加入20g甲醛和15g氢氧化钠，90℃反应1h，得到成品，固含量30.23％。
实施例3
木质素基环氧酚醛树脂类施胶剂的制备：
将苯酚200g、木质素100g、氢氧化钠10g、环氧氯丙烷50g溶于1100g去离子水中，反应釜升温至75℃，反应3h，然后向反应釜中加入15g氢氧化钠，温度升温至80℃，反应3h，过滤蒸馏，向反应釜内加入20g甲醛和15g氢氧化钠，80℃反应3h，得到成品，固含量20.45％。
实施例4
木质素基环氧酚醛树脂类施胶剂的制备：
将甲苯酚200g、木质素100g、氢氧化钾20g、环氧氯丙烷60g溶于780g去离子水中，反应釜升温至70℃，反应1h，然后向反应釜中加入15g氢氧化钠，温度升温至80℃，反应1h，过滤蒸馏，向反应釜内加入20g多聚甲醛和15g氢氧化钠，95℃反应1h，得到成品，固含量32.52％。
实施例5
木质素基环氧酚醛树脂类施胶剂的制备：
将间苯二酚100g、木质素100g、氢氧化钠10g、环氧丙烷50g溶于545g去离子水中，反应釜升温至65℃，反应3h，然后向反应釜中加入78g 32wt％氢氧化钠的水溶液，温度升温至85℃，反应2h，过滤蒸馏，向反应釜内加入27g37wt％甲醛和15g 32wt％氢氧化钠的水溶液，80℃反应1h，得到成品，固含量41.23％。
应用效果对比：
将木质素基环氧酚醛树脂类施胶剂实施例1、2、3、4、5和市售AKD中性施胶剂(固含量为20％)进行相同条件下应用对比，其中抄造定量100g/m2，浆+硫酸铝(5Kg/t纸)+AKD(木质素基环氧酚醛树脂类施胶剂)+CPAM(300ppm)+微粒子(400ppm)，AKD添加量：15Kg/t纸(湿/干)，木质素酚醛胶添加量：15Kg/t纸(湿/干)。按照国家标准GB/T1540-2002，采用可勃(Cobb)值测试方法在翻转式可勃吸收性试验仪上进行纸张吸水性的测定，测定时间为60s，即Cobb60，以g/m2表示，实验结果如表1所示：
表1施胶剂施胶效果对比
施胶剂种类 Cobb60/g/m<sup>2</sup>
市售AKD中性施胶剂 114.0
实施例1 113.2
实施例2 100.1
实施例3 112.5
实施例4 107.5
实施例5 111.2
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 (6)

1.一种木质素基环氧酚醛树脂类施胶剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，在带有搅拌器的反应釜中投入苯酚基单体、木质素、环氧类单体与强碱加去离子水混合，升温至65℃～75℃反应1～3h；
步骤二，向反应釜中加入强碱，将温度升至80～95℃，反应1～3h；
步骤三，将产品过滤蒸馏后加入甲醛类单体和强碱，80℃～95℃反应1～3h后，冷却至室温，即得成品；
所述制备方法制备的木质素基环氧酚醛树脂类施胶剂由木质素、苯酚基单体、环氧类单体、甲醛类单体和强碱的混合的水溶液进行缩聚反应而得；所述施胶剂各组分及重量份数如下：
Figure FDA0003485773420000011
2.根据权利要求1所述的木质素基环氧酚醛树脂类施胶剂的制备方法，其特征在于，所述苯酚基单体为苯酚、甲苯酚或间苯二酚中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的木质素基环氧酚醛树脂类施胶剂的制备方法，其特征在于，所述环氧类单体为环氧氯丙烷或环氧丙烷中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的木质素基环氧酚醛树脂类施胶剂的制备方法，其特征在于，所述甲醛类单体为多聚甲醛或甲醛中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的木质素基环氧酚醛树脂类施胶剂的制备方法，其特征在于，所述强碱为氢氧化钠或氢氧化钾中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的木质素基环氧酚醛树脂类施胶剂的制备方法，其特征在于，所述木质素基环氧酚醛树脂类施胶剂的固含量为10％～50％。
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