CN109208381A - 一种淀粉基阳离子表面施胶剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及施胶剂领域,提供了一种淀粉基阳离子表面施胶剂及其制备方法。其原料按质量百分数计包括:淀粉8‑15%、阳离子醚化剂1‑3%、淀粉降粘剂1‑2%、单体混合物13‑26%、引发剂0.5‑1.5%、施胶增效剂1‑10%以及水50‑70%。其制备方法包括:将去离子水、淀粉、阳离子醚化剂混合升温、保温;再加入水、淀粉降粘剂,继续升温,保温;接着滴加单体混合物、引发剂,滴加完后保温;保温结束后降料温至60℃以下,加入施胶增效剂,保温;保温结束后降温、过滤、放料。通过本技术生产的产品阳离子度高、在纸张表面的留着率高、施胶效果好、环境适应性强。
Description
技术领域
本发明涉及施胶剂领域,具体而言,涉及一种淀粉基阳离子表面施胶剂及其制备方法。
背景技术
施胶剂是一种造纸添加剂,主要分为浆内施胶和表面施胶。在纸上施胶可提高纸张抗水、抗油和印刷适印性等性能。其中,阳离子表面施胶剂可以显著提高纸张的抗水性,从而提高其使用性能。由于阳离子苯丙乳液带有正电荷,能与带负电的淀粉形成静电吸附,提高其在纸张表面的留着率,从而提高其使用性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种淀粉基阳离子表面施胶剂,其阳离子度高,抗水性能好。
本发明的另一目的在于提供一种上述淀粉基阳离子表面施胶剂的制备方法,其制备方法简单,获得的淀粉基阳离子表面施胶剂的阳离子度高,抗水性能好。
本发明的实施例是这样实现的:
一种淀粉基阳离子表面施胶剂,其原料按质量百分数计包括:淀粉8-15%、阳离子醚化剂1-3%、淀粉降粘剂1-2%、单体混合物13-26%、引发剂0.5-1.5%、施胶增效剂1-10%以及去离子水50-70%。
优选地,其原料按质量百分数计包括:淀粉10-13%、阳离子醚化剂1.5-2.5%、淀粉降粘剂1-1.5%、单体混合物15-23%、引发剂0.8-1.2%、施胶增效剂3-8%以及去离子水60-70%。
一种淀粉基阳离子表面施胶剂的制备方法,其包括:将部分去离子水、淀粉、阳离子醚化剂混合升温、保温;再加入剩余部分的去离子水、淀粉降粘剂,继续升温,保温;接着滴加单体混合物、引发剂,滴加完后保温;保温结束后降料温至60℃以下,加入施胶增效剂,保温;保温结束后降温、过滤、放料。
本发明实施例的有益效果是:
本实施例提供的淀粉基阳离子表面施胶剂通过自制阳离子淀粉,其阳离子度相较现有技术中普通的阳离子淀粉(一般阳离子取代度0.03左右)的阳离子度高,本实施例中的高阳离子淀粉的阳离子度大约为0.15,本实施例中,将高阳离子淀粉作为表面施胶剂的乳化剂,能够大大提高其在纸张表面的留着率,同时增加了施胶增效剂,施胶增效剂属于高阳离子性物质,进一步提升了表面施胶剂的阳离子度。此外,本实施例通过特定的加工工艺,使得制备获得表面施胶剂具有较高的阳离子度、较好留着率以及极强的抗水性能,同时对纸张强度也有一定提高。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述,但是本领域技术人员将会理解,下列实施例仅用于说明本发明,而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的淀粉基阳离子表面施胶剂及其制备方法进行具体说明。
本实施例提供了一种淀粉基阳离子表面施胶剂,其原料按质量百分数计包括:淀粉8-15%、阳离子醚化剂1-3%、淀粉降粘剂1-2%、单体混合物13-26%、引发剂0.5-1.5%、施胶增效剂1-10%以及去离子水50-70%。
优选地,其原料按质量百分数计包括:淀粉10-13%、阳离子醚化剂1.5-2.5%、淀粉降粘剂1-1.5%、单体混合物15-23%、引发剂0.8-1.2%、施胶增效剂3-8%以及去离子水60-70%。
具体地,淀粉包括但不限于原生玉米淀粉、原生木薯淀粉、原生马铃薯淀粉、原生魔芋淀粉中的一种或几种;阳离子醚化剂包括但不限于3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、环氧丙基三甲基氯化铵中的一种或几种;淀粉降粘剂包括但不限于过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠、双氧水中的一种或几种;单体混合物包括苯乙烯类单体8-15%、丙烯酸酯类单体6-15%和阳离子单体0-1%;优选地,苯乙烯类单体包括但不限于苯乙烯和甲基苯乙烯中的一种或几种;优选地,丙烯酸酯类单体主要包括但不限于甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸叔丁酯和丙烯酸异辛酯中的一种或几种;优选地,阳离子单体包括但不限于丙烯酸二甲基氨基乙酯、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中的一种或几种;施胶增效剂包括但不限于聚二烯丙基二甲基氯化铵、聚甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、聚合氯化铝、硫酸铝中的一种或几种;引发剂包括但不限于双氧水、叔丁基过氧化氢中的一种或几种。
实施例的有益效果是,由于现有市场上阳离子淀粉的阳离子度普遍比较低,这是因为阳离子度越高,其吸湿性越强,这样会造成产品干燥制粉困难,即使能干燥也很容易潮解变质。只有在阳离子度较低的情况下其吸湿性才不会太强,才可以进行产品正常的生产、运输和储存。我们通过湿法获得的高阳离子度淀粉不需要干燥,直接使用,从而解决了高阳离子度淀粉干燥、运输、储存的难题。利用高阳离子度淀粉作为表面施胶剂的乳化剂,可以大大提高其在纸张表面的留着率,提高其施胶效果。
此外,在本技术中复配高阳离子度的施胶促进剂,其能够进一步提高表面施胶剂的阳离子度,从而提高其在纸张表面的留着率,提高施胶效果。由于高阳离子度的施胶促进剂能够与阴离子垃圾结合,从而减少阴离子垃圾对阳离子表面施胶剂的影响,从而提高阳离子表面施胶剂的应用效果和使用范围。
另一方面,本发明实施例还提供了一种淀粉基阳离子表面施胶剂的制备方法,其包括以下步骤:
S1、高阳离子淀粉的制备。
先将淀粉加去离子水调配至浓度为20-40%,接着用碱性物质调节pH值至10-12,然后加入阳离子醚化剂混合升温至35-50℃,接着保温5-12h。
S2、降低淀粉粘度。
将步骤S1获得的物料加到反应釜内,接着加入去离子水,加入淀粉降粘剂,继续升温至80-98℃保温降粘,经发明人研究发现,把淀粉液粘度降到20mpa.s以下,生产的表面施胶剂粘度稳定,产品粒径更小,施胶效果更佳。
S3、共聚反应
滴加单体混合物和引发剂,在0.5-2h内滴完单体混合物和引发剂,接着保温0.5-2h。
S4、加入施胶增效剂
料温在60℃以下,加入施胶增效剂,保温10-30分钟。
S5、降温,过滤,放料即为本产品。
本实施例提供的淀粉基阳离子表面施胶剂通过自制阳离子淀粉,其阳离子度相较现有技术中普通的阳离子淀粉(一般阳离子取代度0.03左右)的阳离子度高,本实施例中的高阳离子淀粉的阳离子度大约为0.15,本实施例中,将高阳离子淀粉作为表面施胶剂的乳化剂,能够大大提高其在纸张表面的留着率,同时增加了施胶增效剂,施胶增效剂属于高阳离子性物质,进一步提升了表面施胶剂的阳离子度。此外,本实施例通过特定的加工工艺,使得制备获得表面施胶剂具有较高的阳离子度、较好留着率以及极强的抗水性能,同时对纸张强度也有一定提高。
以下结合实施例对本发明的淀粉基阳离子表面施胶剂及其制备方法进一步进行阐述。
实施例1
本实施例提供了一种淀粉基阳离子表面施胶剂及其制备方法。
在带有冷凝管、搅拌桨的四口圆底烧瓶中加入306g去离子水,加入原生木薯淀粉60g,开动搅拌,加入3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵8g,用30%的氢氧化钠溶液调节溶液pH值为11,升料温为40℃,保温8小时,加入过硫酸铵6g,升温到92℃保温2小时至淀粉液粘度为18mpa.s,降温到料温为85℃,开始同时滴加50g苯乙烯和40g丙烯酸丁酯的混合液以及10%的双氧水溶液5g,混合单体在80分钟滴完,双氧水在85分钟滴完,滴完后在85℃保温一小时,降温到60℃,加入聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液25g,搅拌20分钟,过滤,放料即为本品。
固含量:30.1%,粘度:16mpa.s,pH值:2.12。
实施例2
在带有冷凝管、搅拌桨的四口圆底烧瓶中加入311g去离子水,加入原生玉米淀粉45g,开动搅拌,加入环氧丙基三甲基氯化铵6g,用30%的氢氧化钠溶液调节溶液pH值为12,升料温为42℃,保温10小时,加入过硫酸钾10g,升温到92℃保温2.5小时15mpa.s,降温到料温为85℃,开始同时滴加53g苯乙烯、40g丙烯酸丁酯、1g甲基丙烯酸氨基乙酯的混合液以及10%的双氧水溶液3g,混合单体在75分钟滴完,双氧水在80分钟滴完,滴完后在85℃保温一小时,降温到60℃,加入硫酸铝溶液5g,搅拌20分钟,过滤,放料即为本品。
固含量:30.5%,粘度:12mpa.s,pH值:2.64
实施例3
在带有冷凝管、搅拌桨的四口圆底烧瓶中加入284g去离子水,加入原生马铃薯淀粉75g,开动搅拌,加入3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵7g和环氧丙基三甲基氯化铵8g,用30%的氢氧化钠溶液调节溶液pH值为10,升料温为45℃,保温8小时,加入过硫酸铵5g,升温到98℃保温3小时12mpa.s,降温到料温为82℃,开始同时滴加40g苯乙烯、25g丙烯酸丁酯、5g甲基丙烯酸氨基乙酯的混合液以及10%的双氧水溶液6g,混合单体在75分钟滴完,双氧水在80分钟滴完,滴完后在85℃保温一小时,降温到60℃,加入聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵45g,搅拌20分钟,过滤,放料即为本品。
固含量:30.6%,粘度:10mpa.s,pH值:2.34
对比实验
一、组分的选择对苯丙乳液的性质的影响
对比例1将实施例1的淀粉换成低阳离子度的阳离子淀粉。
对比例2:将实施例1中的施胶增效剂省略。
二、制备工艺参数对苯丙乳液的性质的影响
对比例3:将实施例1中的淀粉和阳离子醚化剂的混合升温温度改变为20℃;
对比例4:将实施例1中的淀粉和阳离子醚化剂的混合升温温度改变为60℃;
对比例5:将实施例1中的加入淀粉降粘剂后的升温温度改变为70℃;
对比例6:将实施例1中的加入淀粉降粘剂后的升温温度改变为100℃;
对比例7:将实施例1中的调节pH值至8。
将上述实施例1、2、3,对比例1-7获得的阳离子表面施胶剂分别在150g/m2牛皮原纸上进行与表面施胶淀粉一起涂布,涂布量为2g/m2,涂布后在100℃的烘箱内烘300s,取出,冷却至室温,分别对Cobb值、耐破强度进行检测,测定结果请参阅表1。
表1.不同参数或工艺对施胶剂的性质的影响
附:Cobb值越低表明抗水性越好;耐破指数越高,表明耐破强度越好。
从表1可以看出,本实施例中,通过自制高阳离子度淀粉,并将高阳离子淀粉作为表面施胶剂的乳化剂,能够大大提高其在纸张表面的留着率和施胶效果,同时增加施胶增效剂,施胶增效剂属于高阳离子性物质,进一步提升了表面施胶剂的阳离子度。从而提高表面施胶剂的留着率和施胶效果。
二、组分含量对淀粉基阳离子表面施胶剂的性质的影响
通过改变实施例1中各组分的含量(具体含量如表2)以获得对比例8-14。
表2.各个示例的组分的质量百分数
将上述实施例1,对比例8-14获得的阳离子表面施胶剂分别在150g/m2牛皮原纸上进行与表面施胶淀粉一起涂布,涂布量为2g/m2,涂布后在100℃的烘箱内烘300s,取出,冷却至室温,分别对Cobb值、耐破强度进行检测,测定结果请参阅表3。
表3.不同组分含量对施胶剂的性质的影响
从表3可以看出:从综合使用性能来看,本技术优选的用量范围具有先进性。
以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种淀粉基阳离子表面施胶剂,其特征在于,其原料按质量百分数计包括:淀粉8-15%、阳离子醚化剂1-3%、淀粉降粘剂1-2%、单体混合物13-26%、引发剂0.5-1.5%、施胶增效剂1-10%以及去离子水50-70%;
优选地,其原料按质量百分数计包括:淀粉10-13%、阳离子醚化剂1.5-2.5%、淀粉降粘剂1-1.5%、单体混合物15-23%、引发剂0.8-1.2%、施胶增效剂3-8%以及去离子水60-70%。
2.根据权利要求1所述的淀粉基阳离子表面施胶剂,其特征在于,所述淀粉包括原生玉米淀粉、原生木薯淀粉、原生马铃薯淀粉、原生魔芋淀粉中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的淀粉基阳离子表面施胶剂,其特征在于,所述阳离子醚化剂包括3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵和环氧丙基三甲基氯化铵中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的淀粉基阳离子表面施胶剂,其特征在于,所述淀粉降粘剂包括过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠、双氧水中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的淀粉基阳离子表面施胶剂,其特征在于,所述单体混合物包括苯乙烯类单体8-15%、丙烯酸酯类单体5-10%和阳离子单体0-1%;
优选地,所述苯乙烯类单体包括苯乙烯和甲基苯乙烯中的一种或几种;
优选地,所述丙烯酸酯类单体主要包括甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸叔丁酯和丙烯酸异辛酯中的一种或几种;
优选地,所述阳离子单体包括丙烯酸二甲基氨基乙酯、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的淀粉基阳离子表面施胶剂,其特征在于,所述施胶增效剂包括聚二烯丙基二甲基氯化铵、聚甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、聚合氯化铝、硫酸铝中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的淀粉基阳离子表面施胶剂,其特征在于,所述引发剂包括双氧水、叔丁基过氧化氢中的一种或几种。
8.一种根据权利要求1-7任一项所述的淀粉基阳离子表面施胶剂的制备方法,其特征在于,其包括将部分所述去离子水、所述淀粉、所述阳离子醚化剂混合升温、保温;再加入剩余部分的所述去离子水、所述淀粉降粘剂,继续升温,保温;接着滴加所述单体混合物、所述引发剂,滴加完后保温;保温结束后降料温至60℃以下,加入所述施胶增效剂,保温;保温结束后降温、过滤、放料。
9.根据权利要求8所述的淀粉基阳离子表面施胶剂的制备方法,其特征在于,在将所述淀粉与所述阳离子醚化剂混合升温之前,先将所述淀粉加水调配至浓度为20-40%,接着调节pH值至10-12;
优选地,对所述淀粉与所述水形成的乳液与所述阳离子醚化剂混合升温至30-45℃,接着保温5-12h;
优选地,用氢氧化钠、氢氧化钾溶液调节物料pH。
10.根据权利要求8所述的淀粉基阳离子表面施胶剂的制备方法,其特征在于,加入所述去离子水以及所述淀粉降粘剂后,继续升温至80-98℃,接着保温至所述淀粉粘度在20mpa.s以下,接着降温至物料温度至80-88℃,接着滴加所述单体混合物和所述引发剂;
优选地,在0.5-2h内滴完所述单体混合物和所述引发剂,接着保温0.5-2h;
优选地,降料温至60℃以下,加入所述施胶增效剂后,保温10-30分钟。
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