CN108690158A - 一种纸张湿强剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纸张湿强剂的制备方法，包括如下步骤：将苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸辛酯、异戊二烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯进行混合制备成混合单体；将混合单体与去离子水、入乳化剂和引发剂过硫酸钾一起进行预乳化，得到预乳化的混合单体乳液；往一带夹套搅拌釜中加入去离子水30重量份，预乳化的混合单体乳液15重量份，开启加热，当物料温度达到75℃～85℃时，恒温20分钟，然后开始缓慢加入上述剩下的预乳化的混合单体乳液，控制加入时间在2～4小时，预乳化的混合单体乳液加入完毕后开始升温，当物料温度达到90℃时恒温1小时，得到湿强剂乳液。

Description

一种纸张湿强剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种纸张湿强剂的制备方法，具体地说是一种纸张用湿强剂的制备方法。

背景技术

湿强度是指，在一定时间中，将纸张放到水中润湿后得到的纸张强度。普通纸被润湿后，只能保持其原来干强度的2%-10%左右。由于纸浆纤维具有高度的亲水性，易吸水，当纸与水接触时，在水的作用下，自身的平衡结构被破坏，因而使其湿强度比干强度明显降低。对于某些纸或纸板，因对湿强度有较高的要求，普通纸张自身的强度无法满足需求，就需在纸浆中加入一些增强纸张湿强度的添加剂，所加入的物质为增湿强剂。

通常纸的湿强度以纸的湿强度（干纸再湿后的强度）对干强度的比率来表示，强度性质常用抗张强度来表示。通过添加湿强剂，生产出保留50%以上干抗张强度的湿强纸是可能的。但大多数种类的湿强纸，当用水浸透后只能保留20%-40%的干抗张强度。某些种类的纸，例如卫生纸，如果他们不含湿强剂就可能一点湿强度都没有，因此，如果这类纸被浸透后能够保留10%-20%的干抗张强度，也被认为是湿强纸。

湿强纸也可以根据它们的湿强特性来分类，某些湿强处理仅仅使强度损失的速度变慢，这类纸被称为具有临时湿强度。另外一些湿强剂能赋予纸张持久湿强度，在普通使用条件下，这类纸的湿强度在长时期内保持不变。由此湿强剂可分为永久性湿强剂和临时性湿强剂。永久性湿强剂包括脲醛树脂（UF）、三聚氰胺甲醛树脂（MF）、聚酸胺环氧氯丙烷树脂（PAE）等；临时性湿强剂包括聚乙烯亚胺（PEI）、双醛淀粉（DAS）等。

应当指出，并非各种纸的湿强度越高越持久就越好，因为大多数种类的纸需要能够再制浆，因此所需要的湿强度取决于纸的用途。湿强剂最重要的应用是用于生产卫生用纸，包括手巾纸、餐巾纸、清洁布和面巾纸。包装纸是湿强剂应用的另一个重要方面，包括纸袋、手携纸袋、牛奶纸盒、冷冻包装、肉类包装和水果盘。湿强剂也用于各种特种纸，例如招贴纸、标签纸、贴面薄页纸、壁纸、砂纸、地图纸、滤纸、电绝缘纸、印相纸、钞票纸以及其他潮湿时需要保持一定强度的纸种。

UF和MF典型应用于钞票纸和层压纸，双醛淀粉典型用于特种纸，聚酰胺类湿强剂主要应用于薄页纸、纸巾、液体包装纸版、层压纸、滤纸和高级纸，聚胺类湿强剂主要用于容器纸板、薄页纸和纸巾，环氧化物类则主要用于钞票纸和特种纸。

湿强度助剂都是热固性树脂，在干燥加热时形成不溶性防水网络体，从而对纸页起到增湿强作用。其作用发展机理如下：（1）一般情况下，将小分子而易在水中溶解的低聚合物添加到抄纸过程中，其能在短时间内迅速进入至纤维的内部结构，并在一定条件下，低聚物缩合成高聚合物，高聚物树脂分子的基团与纤维羟基基团反应生成共价键，从而增强纸张的强度；（2）一些合成的高聚合物无法进入到纤维内部，沉积于纤维之间，与纤维结合成互穿网状结构，不仅能够局限纤维间的活动，也能够限制纤维的膨胀，降低纸页伸缩变形的可能性等作用，因此保护纸张在水分子中也具有一定强度；（3）而其余合成的高分子树脂广泛存在于纤维表面，经过固化后，使纸纤维拥有难以溶于水且性能稳定的优势，从而纸张会拥有良好的湿强效果。

在纸张浸入水中的过程中，一般利用以下几种办法来保持本身一定的强度：一、通过增强表面交联，减少水分子浸入，加强和保护已形成的纤维共价键；二、通过添加助剂，从而结合成不溶于水的共价键；三、树脂与纤维交联得到网络结构。从而一般增湿强的反应机理包括以下两方面：第一方面为保护机理，也为限制或均交联；另一方面为增强机理，也称为新键或共交联。其中保护机理是指湿强剂分子之间进行化学反应生成共价键，会在纤维表面和空隙间，形成互穿网络结构，阻止水分子进入，则阻止纸页的强度降低；增强机理认为树脂与纤维间的羟基、羧基反应得到共价结合键，且加强了纤维间的氢键结合，从而增强湿强作用。

常见的湿强剂有聚乙烯亚胺（PEI）、脲醛树脂（UF）、聚酸胺环氧氯丙烷树脂（PAE）等，均具有良好的湿强效果，同时也存在一些缺点，如脲醛树脂（UF）和三聚氰胺甲醛树脂（MF），虽使用时间最早，但由于其含有游离甲醛，污染环境，限制其应用，近年来被各国禁用；PAE 湿强效果好，各国对其需求量与日俱增，但其价格昂贵，损纸不易降解，含有致癌物质有机氯等缺点；双醛淀粉（DAS）使用时间较早，但有对环境造成很大污染的碘化物排放，使用量趋于降低。

如今，传统湿强剂已不能满足人们的需要，为了更好地提高纸质，满足需求，各种新型湿强剂产品种类层出不穷。鉴于环保的要求，并考虑到湿部化学因素，如纸浆的接受性、pH值、固化温度、与其它助剂的相溶性、单程留着率、均匀分布性和抗干扰物的能力等，开发无污染高效湿强剂是今后势在必行的发展趋势。

现有新型环保交联体系多为与纤维反应型的交联体系，利用这些交联体系的新型湿强剂仍未商品化，是因为他们还各有缺点，如成本高、固化温度太高、使纸发脆等、固含低等。因此，这些新型环保交联体系还需深入研究，如向天然原料移植降低成本，改进聚合工艺增加分子量，开发可实用的工艺，研究再制浆性能等。

聚苯乙烯/甲基丙烯酸缩水甘油酯湿强剂可以替代现有的湿强剂，从而满足社会对环保的要求，乃至提高湿强剂的效能，减少湿强剂制备的成本。

中国专利CN201711102105.8公开了一种复合型造纸湿强剂及其制备方法，复合型湿强剂由以下成分按照重量比组成：脲醛树脂为5-9份、羧甲基纤维素钠为4-7份、醋酸钾为8-10份、对甲基苯磺酸为2-4份、聚乙二醇为4-6份、丙酮为5-8份、水为105-120份。本发明的复合型湿强剂具有较好的稳定性和干湿抗张强度，可以广泛应用于造纸行业中，提升产品的品质。

中国专利CN201510910583.6公开了一种造纸用湿强剂的制备方法，其中，包括以下步骤：首先，在氮气保护下，先将聚羧酸和多元胺搅拌混合，然后加入催化剂，在温度90—130℃下，反应2—4h，最后降温，得到聚酰胺多胺预聚物；其次，将二聚酸加入到步骤S1所得到的聚酰胺多胺预聚物中，在160—180℃下，反应5—9h，获得湿强剂中间体；然后，在室温下，向步骤S2所得到的湿强剂中间体中加水稀释，得到湿强剂中间体溶液，然后加入阳离子醚化剂，搅拌均匀后，缓慢加入环氧氯丙烷，升温至50—70℃，反应2—4h；最后，调节反应体系的pH值至2—3，即得所述湿强剂。本发明制得的湿强剂能够很好的提高纸张的湿强度，并且留着率高。

中国专利CN201510501729.1公开了一种造纸湿强剂的制备方法，制备方法包括如下步骤：（1）将多元胺、己二酸酯、二聚酸和催化剂在加热条件下聚合反应，获得聚酰胺聚胺预聚体水溶液。（2）在预聚体溶液中，加水、阳离子醚化剂和环氧氯丙烷，室温反应后再升温进行反应，最后加入酸调节pH值，获得固含量15～35%的造纸湿强剂。本发明所述的造纸湿强剂，其优点在于聚合过程温和、稳定可控，产品不易反应过度而凝胶，固含量较高；单体反应完全，产品聚合程度高和粘结性能好，产品质量效果好；产品固化温度较低，易熟化，抗水性好。

中国专利CN201510121022.8公开了一种湿强剂、其制备方法及应用，将聚羧酸和多元胺在催化剂的存在下，在100℃~140℃下反应0.5~2h，获得聚酰胺多胺预聚物，将二元羧酸加入到聚酰胺多胺预聚物中，在150℃~190℃，反应4~10h，获得湿强剂中间体，调整湿强剂中间体的固含量为20%~30%，在30℃~50℃下，加入交联单体和引发剂，在50℃~60℃下反应0.5~1h，获得聚合物，将聚合物降温至30℃~35℃，加入环氧氯丙烷，升温至60℃~80℃，反应2~6h，调整反应体系的pH为2~4，即得湿强剂。本发明中的湿强剂支链多、分子量高、阴阳电荷分布均衡、留着率高、熟化速率快。

本发明的目标是制备高效的湿强剂，选用甲基丙烯酸缩水甘油酯作为环氧功能单体，赋予聚合物一定的反应性，使合成的湿强剂能与纤维中的亲核基团发生交联反应；选用苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯作为硬单体，它们能够提供优秀的憎水性，且能提高结构强度、膜层内聚力和耐磨性，选用玻璃化温度较低的丙烯酸辛酯、异戊二烯作为软单体，赋予共聚物良好的柔韧性，使纸张不会脆化。

发明内容

本发明的目的是提供一种湿强剂的制备方法，以解决现有技术存在的上述问题。

本发明的一种纸张湿强剂的制备方法包括如下步骤：

一种纸张湿强剂的制备方法，包括如下步骤：将苯乙烯20～25重量份、甲基丙烯酸甲酯15～20重量份、丙烯酸辛酯15～20重量份、异戊二烯15～20重量份、甲基丙烯酸缩水甘油酯15～20重量份进行混合制备成混合单体；

将去离子水100～120重量份加入到搅拌槽中，开启搅拌，加入乳化剂CO436 0.8～1.2重量份，充分搅拌使乳化剂分散均匀；然后向搅拌槽中缓慢加入混合单体，充分搅拌使混合单体乳化形成乳液，混合单体加入完毕后再加入引发剂过硫酸钾0.5～1.0重量份，充分搅拌使引发剂过硫酸钾溶解，最后得到预乳化的混合单体乳液；

往一带夹套搅拌釜中加入去离子水30重量份，开启搅拌，再加入上述预乳化的混合单体乳液15重量份，开启加热，当物料温度达到75℃～85℃时，恒温20分钟，然后开始缓慢加入上述剩下的预乳化的混合单体乳液，控制加入时间在2～4小时，预乳化的混合单体乳液加入完毕后开始升温，当物料温度达到90℃时恒温1小时，得到湿强剂乳液。

具体实施方式

实施例1

将苯乙烯25kg、甲基丙烯酸甲酯20kg、丙烯酸辛酯20 kg、异戊二烯20kg、甲基丙烯酸缩水甘油酯15kg进行混合制备成混合单体；将去离子水100kg加入到搅拌槽中，开启搅拌，加入乳化剂CO436 1.2kg，充分搅拌使乳化剂分散均匀；然后向搅拌槽中缓慢加入混合单体，充分搅拌使混合单体乳化形成乳液，混合单体加入完毕后再加入引发剂过硫酸钾1.0kg，充分搅拌使引发剂过硫酸钾溶解，最后得到预乳化的混合单体乳液；往一带夹套搅拌釜中加入去离子水30kg，开启搅拌，再加入上述预乳化的混合单体乳液15kg，开启加热，当物料温度达到85℃时，恒温20分钟，然后开始缓慢加入上述剩下的预乳化的混合单体乳液，控制加入时间在3小时，预乳化的混合单体乳液加入完毕后开始升温，当物料温度达到90℃时恒温1小时，得到湿强剂乳液。

实施例2

将苯乙烯20kg、甲基丙烯酸甲酯18kg、丙烯酸辛酯15 kg、异戊二烯15kg、甲基丙烯酸缩水甘油酯20kg进行混合制备成混合单体；将去离子水115kg加入到搅拌槽中，开启搅拌，加入乳化剂CO436 1.1kg，充分搅拌使乳化剂分散均匀；然后向搅拌槽中缓慢加入混合单体，充分搅拌使混合单体乳化形成乳液，混合单体加入完毕后再加入引发剂过硫酸钾0.9kg，充分搅拌使引发剂过硫酸钾溶解，最后得到预乳化的混合单体乳液；往一带夹套搅拌釜中加入去离子水30kg，开启搅拌，再加入上述预乳化的混合单体乳液15kg，开启加热，当物料温度达到82℃时，恒温20分钟，然后开始缓慢加入上述剩下的预乳化的混合单体乳液，控制加入时间在2.5小时，预乳化的混合单体乳液加入完毕后开始升温，当物料温度达到90℃时恒温1小时，得到湿强剂乳液。

实施例3

将苯乙烯20kg、甲基丙烯酸甲酯15kg、丙烯酸辛酯18 kg、异戊二烯17kg、甲基丙烯酸缩水甘油酯15kg进行混合制备成混合单体；将去离子水100kg加入到搅拌槽中，开启搅拌，加入乳化剂CO436 0.8kg，充分搅拌使乳化剂分散均匀；然后向搅拌槽中缓慢加入混合单体，充分搅拌使混合单体乳化形成乳液，混合单体加入完毕后再加入引发剂过硫酸钾0.5kg，充分搅拌使引发剂过硫酸钾溶解，最后得到预乳化的混合单体乳液；往一带夹套搅拌釜中加入去离子水30kg，开启搅拌，再加入上述预乳化的混合单体乳液15kg，开启加热，当物料温度达到75℃℃时，恒温20分钟，然后开始缓慢加入上述剩下的预乳化的混合单体乳液，控制加入时间在2小时，预乳化的混合单体乳液加入完毕后开始升温，当物料温度达到90℃时恒温1小时，得到湿强剂乳液。

实施例4

将苯乙烯22kg、甲基丙烯酸甲酯16kg、丙烯酸辛酯20 kg、异戊二烯15kg、甲基丙烯酸缩水甘油酯20kg进行混合制备成混合单体；将去离子水120kg加入到搅拌槽中，开启搅拌，加入乳化剂CO436 1.2kg，充分搅拌使乳化剂分散均匀；然后向搅拌槽中缓慢加入混合单体，充分搅拌使混合单体乳化形成乳液，混合单体加入完毕后再加入引发剂过硫酸钾1.0kg，充分搅拌使引发剂过硫酸钾溶解，最后得到预乳化的混合单体乳液；往一带夹套搅拌釜中加入去离子水30kg，开启搅拌，再加入上述预乳化的混合单体乳液15kg，开启加热，当物料温度达到85℃时，恒温20分钟，然后开始缓慢加入上述剩下的预乳化的混合单体乳液，控制加入时间在4小时，预乳化的混合单体乳液加入完毕后开始升温，当物料温度达到90℃时恒温1小时，得到湿强剂乳液。

实施例5

将苯乙烯21kg、甲基丙烯酸甲酯18kg、丙烯酸辛酯20 kg、异戊二烯17kg、甲基丙烯酸缩水甘油酯18kg进行混合制备成混合单体；将去离子水110kg加入到搅拌槽中，开启搅拌，加入乳化剂CO436 1.0kg，充分搅拌使乳化剂分散均匀；然后向搅拌槽中缓慢加入混合单体，充分搅拌使混合单体乳化形成乳液，混合单体加入完毕后再加入引发剂过硫酸钾0.8kg，充分搅拌使引发剂过硫酸钾溶解，最后得到预乳化的混合单体乳液；往一带夹套搅拌釜中加入去离子水30kg，开启搅拌，再加入上述预乳化的混合单体乳液15kg，开启加热，当物料温度达到80℃时，恒温20分钟，然后开始缓慢加入上述剩下的预乳化的混合单体乳液，控制加入时间在3小时，预乳化的混合单体乳液加入完毕后开始升温，当物料温度达到90℃时恒温1小时，得到湿强剂乳液。

Claims (1)

1.一种纸张湿强剂的制备方法，包括如下步骤：将苯乙烯20～25重量份、甲基丙烯酸甲酯15～20重量份、丙烯酸辛酯15～20重量份、异戊二烯15～20重量份、甲基丙烯酸缩水甘油酯15～20重量份进行混合制备成混合单体；

将去离子水100～120重量份加入到搅拌槽中，开启搅拌，加入乳化剂CO436 0.8～1.2重量份，充分搅拌使乳化剂分散均匀；然后向搅拌槽中缓慢加入混合单体，充分搅拌使混合单体乳化形成乳液，混合单体加入完毕后再加入引发剂过硫酸钾0.5～1.0重量份，充分搅拌使引发剂过硫酸钾溶解，最后得到预乳化的混合单体乳液；

往一带夹套搅拌釜中加入去离子水30重量份，开启搅拌，再加入上述预乳化的混合单体乳液15重量份，开启加热，当物料温度达到75℃～85℃时，恒温20分钟，然后开始缓慢加入上述剩下的预乳化的混合单体乳液，控制加入时间在2～4小时，预乳化的混合单体乳液加入完毕后开始升温，当物料温度达到90℃时恒温1小时，得到湿强剂乳液。