CN109610230A - 一种造纸用水性聚氨酯及其制备方法 - Google Patents

一种造纸用水性聚氨酯及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种造纸用水性聚氨酯及其制备方法。该制备方法包括：(1)在反应釜中加入20‑30份生物蜡，升温至60‑90℃，待生物蜡熔融之后，在氮气保护性气氛中，加入80‑100份己二酸聚酯多元醇、20‑40份异氰酸酯、1‑3份扩链剂、3‑5份催化剂、200‑300份水，500‑1000rpm，搅拌3‑5h；(2)待溶液中完全混合均匀，升高温度至90‑100℃，加入5‑10份有机硅树脂乳液、3‑5份氧化淀粉，1000‑1500rpm，搅拌5‑10小时；(3)加入中和剂1‑3份、抗氧化剂1‑3份、稳定剂1‑3份，500‑1000rpm，搅拌1‑2h；(4)降低温度至50℃，加入咪唑的丙酮溶液，进行—NCO基团的封闭反应，并检测—NCO含量直至封闭反应结束；(5)待所述反应结束后，降温至常温，即可以得到所述的造纸用水性聚氨酯。

Description

一种造纸用水性聚氨酯及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种造纸用助剂，具体涉及一种造纸用水性聚氨酯的制备，属于造纸技术领域。
背景技术
由于纸张纤维的基本结构均为聚合多元醇，含有大量的羟基，可与其他官能团反应，经聚氨酯化处理，不仅仅是对纸张的改性，同时也为进一步研发新材料打下基础，聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称，是分子链段中含－NHCOO－结构单元的高分子聚合物。聚氨酯的合成反应是氢转移的逐步聚合反应，也称加成聚合反应，－OH是其中必要的反应基团。纸张纤维中的纤维素、半纤维素和木素均为聚合多元醇，含有大量的羟基，可以与异氰酸酯类发生聚合反应，纸张纤维之间的羟基以氢键结合，这种氢键结合构成了纸张的物理强度，然而氢键结合不仅键能比较低，而且很容易被水分子破坏，表现为普通纸张的湿强度比较低。然而，由于甲苯－2，4二异氰酸酯是低分子化合物，不可能使距离较远的纤维交联在一起，一方面限制了其对纸张的增强作用，另一方面使一部分没有与纤维素反应的二异氰酸酯发生自聚，不但纸张起不到增强的作用，反而影响纸张的表面强度和手感。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种造纸用水性聚氨酯，以克服现有技术的不足。
本发明的另一目的在于提供一种造纸用水性聚氨酯的制备方法，其具有工艺简单，成本低廉等优点。
本发明的再一目的在于提供前述造纸用水性聚氨酯于纸制品处理中的应用。
为实现前述发明目的，本发明采取的技术方案如下：
一种造纸用水性聚氨酯，所述超造纸用水性聚氨酯包括如下重量份数的原料：20-30份生物蜡、80-100份己二酸聚酯多元醇、20-40份异氰酸酯、1-3份扩链剂、3-5份催化剂、200-300 份水、5-10份有机硅树脂乳液、3-5份氧化淀粉、中和剂1-3份、抗氧化剂1-3份、稳定剂1-3 份。
优选地，所述的生物蜡为棕榈蜡、虫白蜡、羊毛蜡、蜂蜡中的一种或者一种以上。
优选地，所述的异氰酸酯为TDI、MDI、HDI、TMXDI、IPDI中的一种或者一种以上。
优选地，所述的扩链剂为DMPA、N60、甘油、山梨醇，1，4-丁二醇、乙二醇、一缩二乙二醇、乙二胺、三羟甲基丙烷、新戊二醇中的一种或者一种以上。
优选地，所述的催化剂为糊精、麦芽糖、辛酸亚锡中的一种或者一种以上。
优选地，所述的中和剂为三乙醇胺、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或者一种以上。
优选地，所述的稳定剂为阳离子淀粉、木质素磺酸钠中的一种或者一种以上，所述的阳离子淀粉为玉米淀粉、马铃薯淀粉中的一种或者一种以上。
优选地，所述的抗氧化剂为茶多酚、植酸中的一种或者一种以上。
一种造纸用水性聚氨酯的制备方法，其包括：
(1)在反应釜中加入20-30份生物蜡，升温至60-90℃，待生物蜡熔融之后，在氮气保护性气氛中，加入80-100份己二酸聚酯多元醇、20-40份异氰酸酯、1-3份扩链剂、3-5份催化剂、200-300份水，500-1000rpm，搅拌3-5h；
(2)待溶液中完全混合均匀，升高温度至90-100℃，加入5-10份有机硅树脂乳液、3-5 份氧化淀粉，1000-1500rpm，搅拌5-10小时；
(3)加入中和剂1-3份、抗氧化剂1-3份、稳定剂1-3份，500-1000rpm，搅拌1-2h；
(4)降低温度至50℃，加入咪唑的丙酮溶液，进行—NCO基团的封闭反应，并检测—NCO 含量直至封闭反应结束；
(5)待所述反应结束后，降温至常温，即可以得到所述的造纸用水性聚氨酯。
优选的，所述的有机硅树脂乳液的制备方法为20-30份有机硅树脂，1-3份十二烷基苯磺酸钠、1-3份蔗糖酯、3-5滴玉米油、50-70份沸水，500-1000rpm，搅拌1-2h制得。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明的造纸用的水性聚氨酯是以水为介质的聚氨酯分散体系，具有不燃、无毒、不污染环境、节省能源及操作加工方便等优点，且成膜性比其他表面施胶剂好。
2.本发明的造纸用的水性聚氨酯是通过异氰酸酯基与纤维之间的羟基反应使纸张得到聚氨酯化，从而使得聚氨酯结构在纤维之间架桥，将氢键结合转化为化学键结合，使纸张的物理强度增强。
3.本发明的造纸用水性聚氨酯采用生物蜡，生物蜡表面含有羟基可以代替一部分聚酯多元醇与异氰酸酯反应，增加了交联度，增加了纸张性能。
4.本发明的造纸用水性聚氨酯加入了有机硅树脂乳液，有机硅树脂可以与异氰酸酯反应，增加交联度，而且有机硅树脂本身性能优异。
5.本发明的造纸用水性聚氨酯应用之后性能优异，抗张强度可以提高百分之二十以上，撕裂度提高20％以上，耐折次数提高20％以上。
6.本发明的造纸用水性聚氨酯稳定性好。
7.本发明的造纸用水性聚氨酯所用各种原料之间相互配伍、协同作用，共同组成性能优异的产品。
8.简化工艺，操作安全简单，易于工业化生产。
9.本发明的使用可收到良好的经济效益。
附图说明
图1为造纸用的水性聚氨酯的制备流程图。
具体实施方式
鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。下面结合若干实施案例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1：
(1)在反应釜中加入20份虫白蜡，升温至60℃，待虫白蜡熔融之后，在氮气保护性气氛中，加入80份己二酸聚酯多元醇、20份TDI、1份DMPA、3份辛酸亚锡、200份水，1000rpm，搅拌5h；
(2)待溶液中完全混合均匀，升高温度至90℃，加入5份有机硅树脂乳液、3份氧化淀粉，1000rpm，搅拌5小时；
(3)加入三乙醇胺1份、玉米淀粉1份、植酸1份，1000rpm，搅拌2h；
(4)降低温度至50℃，加入咪唑的丙酮溶液，进行—NCO基团的封闭反应，并检测—NCO 含量直至封闭反应结束；
(5)待所述反应结束后，降温至常温，即可以得到所述的造纸用水性聚氨酯。
实施例2：
(1)在反应釜中加入25份蜂蜡，升温至80℃，待蜂蜡熔融之后，在氮气保护性气氛中，加入90份己二酸聚酯多元醇、30份MDI、2份N60、4份糊精、250份水，800rpm，搅拌4h；
(2)待溶液中完全混合均匀，升高温度至100℃，加入8份有机硅树脂乳液、4份氧化淀粉，1500rpm，搅拌8小时；
(3)加入茶多酚2份、碳酸钠2份、马铃薯淀粉2份，800rpm，搅拌2h；
(4)降低温度至50℃，加入咪唑的丙酮溶液，进行—NCO基团的封闭反应，并检测—NCO 含量直至封闭反应结束；
(5)待所述反应结束后，降温至常温，即可以得到所述的造纸用水性聚氨酯。
实施例3：
(1)在反应釜中加入30份棕榈蜡，升温至90℃，待生物蜡熔融之后，在氮气保护性气氛中，加入100份己二酸聚酯多元醇、40份TMXDI、3份N60、5份麦芽糖、300份水，1000rpm，搅拌5h；
(2)待溶液中完全混合均匀，升高温度至100℃，加入10份有机硅树脂乳液、5份氧化淀粉，1500rpm，搅拌10小时；
(3)加入茶多酚3份、碳酸钠3份、马铃薯淀粉3份，1000rpm，搅拌2h；
(4)降低温度至50℃，加入咪唑的丙酮溶液，进行—NCO基团的封闭反应，并检测—NCO 含量直至封闭反应结束；
(5)待所述反应结束后，降温至常温，即可以得到所述的造纸用水性聚氨酯。
对照例1：
(1)在反应釜中加入80份己二酸聚酯多元醇、20份TDI、1份DMPA、3份辛酸亚锡、200份水，在氮气保护性气氛中，升温至60℃，1000rpm，搅拌5h；
(2)待溶液中完全混合均匀，升高温度至90℃，加入5份有机硅树脂乳液、3份氧化淀粉，1000rpm，搅拌5小时；
(3)加入三乙醇胺1份、玉米淀粉1份、植酸1份，1000rpm，搅拌2h；
(4)降低温度至50℃，加入咪唑的丙酮溶液，进行—NCO基团的封闭反应，并检测—NCO 含量直至封闭反应结束；(5)待所述反应结束后，降温至常温，即可以得到所述的造纸用水性聚氨酯。
对照例2：
(1)在反应釜中加入25份蜂蜡，升温至80℃，待蜂蜡熔融之后，在氮气保护性气氛中，加入90份己二酸聚酯多元醇、30份MDI、2份N60、4份糊精、250份水，800rpm，搅拌4h；
(2)待溶液中完全混合均匀，升高温度至100℃，加入4份氧化淀粉，1500rpm，搅拌8小时；
(3)加入茶多酚2份、碳酸钠2份、马铃薯淀粉2份，800rpm，搅拌2h；
(4)降低温度至50℃，加入咪唑的丙酮溶液，进行—NCO基团的封闭反应，并检测—NCO 含量直至封闭反应结束；
(5)待所述反应结束后，降温至常温，即可以得到所述的造纸用水性聚氨酯。
对照例3：
(1)在反应釜中加入30份棕榈蜡，升温至90℃，待生物蜡熔融之后，在氮气保护性气氛中，加入100份己二酸聚酯多元醇、40份TMXDI、5份麦芽糖、300份水，1000rpm，搅拌5h；
(2)待溶液中完全混合均匀，升高温度至100℃，加入10份有机硅树脂乳液、5份氧化淀粉，1500rpm，搅拌10小时；
(3)加入茶多酚3份、碳酸钠3份、马铃薯淀粉3份，1000rpm，搅拌2h；
(4)降低温度至50℃，加入咪唑的丙酮溶液，进行—NCO基团的封闭反应，并检测—NCO 含量直至封闭反应结束；
(5)待所述反应结束后，降温至常温，即可以得到所述的造纸用水性聚氨酯。
上述列举的各种实施例，在不矛盾的前提下，可以相互组合实施，本领域技术人员可结合上文对实施例的解释，作为对不同实施例中的技术特征进行组合的依据。
测试例
定量按照涂布量为8g/m2设计，在相同条件下，实施例1.2.3和对照例1.2.3各表涂15 张，检测同一物理指标时，确保试样的成纸定量相同，以保证实验的准确性，实验过程在同条件下进行，检测结果如下：
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种造纸用水性聚氨酯，其特征在于：所述造纸用水性聚氨酯包括如下重量份数的原料：20-30份生物蜡、80-100份己二酸聚酯多元醇、20-40份异氰酸酯、1-3份扩链剂、3-5份催化剂、200-300份水、5-10份有机硅树脂乳液、3-5份氧化淀粉、中和剂1-3份、抗氧化剂1-3份、稳定剂1-3份。
2.根据权利要求1所述的造纸用水性聚氨酯的制备方法，其特征在于所述的生物蜡为棕榈蜡、虫白蜡、羊毛蜡、蜂蜡中的一种或者一种以上。
3.根据权利要求1所述的造纸用水性聚氨酯的制备方法，其特征在于所述的异氰酸酯为TDI、MDI、、HDI、TMXDI、IPDI中的一种或者一种以上。
4.根据权利要求1所述的造纸用水性聚氨酯的制备方法，其特征在于所述的扩链剂为DMPA、N60、甘油、山梨醇，1，4-丁二醇、乙二醇、一缩二乙二醇、乙二胺、三羟甲基丙烷、新戊二醇中的一种或者一种以上。
5.根据权利要求1所述的造纸用水性聚氨酯的制备方法，其特征在于所述的催化剂为糊精、麦芽糖、辛酸亚锡中的一种或者一种以上。
6.根据权利要求1所述的造纸用水性聚氨酯的制备方法，其特征在于所述的中和剂为三乙醇胺、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或者一种以上。
7.根据权利要求1所述的造纸用水性聚氨酯的制备方法，其特征在于所述的稳定剂为阳离子淀粉、木质素磺酸钠中的一种或者一种以上，所述的阳离子淀粉为玉米淀粉、马铃薯淀粉中的一种或者一种以上。
8.根据权利要求1所述的造纸用水性聚氨酯的制备方法，其特征在于所述的抗氧化剂为茶多酚、植酸中的一种或者一种以上。
9.如权利要求1所述造纸用水性聚氨酯的制备方法，其特征在于包括：
(1)在反应釜中加入20-30份生物蜡，升温至60-90℃，待生物蜡熔融之后，在氮气保护性气氛中，加入80-100份己二酸聚酯多元醇、20-40份异氰酸酯、1-3份扩链剂、3-5份催化剂、200-300份水，500-1000rpm，搅拌3-5h；
(2)待溶液中完全混合均匀，升高温度至90-100℃，加入5-10份有机硅树脂乳液、3-5份氧化淀粉，1000-1500rpm，搅拌5-10小时；
(3)加入中和剂1-3份、抗氧化剂1-3份、稳定剂1-3份，500-1000rpm，搅拌1-2h；
(4)降低温度至50℃，加入咪唑的丙酮溶液，进行—NCO基团的封闭反应，并检测—NCO含量直至封闭反应结束；
(5)待所述反应结束后，降温至常温，即可以得到所述的造纸用水性聚氨酯。
10.如权利要求9所述造纸用水性聚氨酯的制备方法，其特征在于：所述的有机硅树脂乳液的制备方法为20-30份有机硅树脂，1-3份十二烷基苯磺酸钠、1-3份蔗糖酯、3-5滴玉米油、50-70份沸水，500-1000rpm，搅拌1-2h制得。
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