CN109629335A - 一种生活用纸湿强剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生活用纸湿强剂，按质量份数计，包括：多乙烯多胺20‑80份、有机二元酸30‑90份、环氧氯丙烷10‑40份、丙烯酰胺0‑20份、阳离子单体5‑20份、偶联剂1‑10份、交联剂1‑10份。本发明还公开了一种生活用纸湿强剂的制备方法，包括：将多乙烯多胺与有机二元酸混合反应，得到聚酰胺多胺预聚体；将聚酰胺多胺预聚体与环氧氯丙烷、丙烯酰胺、阳离子单体、引发剂、偶联剂、交联剂混合反应后制得湿强剂。本发明一种生活用纸湿强剂及其制备方法，反应温和，稳定可控；通过加入丙烯酰胺参加反应，能够有效地降低PAE产品中有机氯的残留量；制得的湿强剂能够明显的提高生活用纸的湿强度，并且留着率高。

Description

一种生活用纸湿强剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及水性聚合物领域，特别涉及一种生活用纸湿强剂及其制备方法。
背景技术
目前，造纸工业中抄造生活用纸的原材料已经从原生木浆逐渐转化为废纸浆与木浆配抄或者全为废纸浆。聚酰胺多胺环氧氯丙烷(PAE)做湿强剂有很强的适用性，但是在PAE的生产过程中会伴随着有毒副产物产生，这些副产物是由未反应的环氧氯丙烷水解或酸解生成的1,3-二氯-2-丙醇(DCP)和3-氯-1,2-丙二醇(CPD)以及少量残留的环氧氯丙烷。用于生活用纸中的湿强剂必须具有环保性，若将PAE用在生产生活用纸中必须降低副产物的量使其达到环保要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种生活用纸湿强剂及其制备方法，能够有效地降低产品中有机氯的残留量，制得的湿强剂能明显地提高生活用纸的湿强度。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种生活用纸湿强剂，所述湿强剂按质量份数计，包括：多乙烯多胺20-80份、有机二元酸30-90份、环氧氯丙烷10-40份、丙烯酰胺0-20份、阳离子单体5-20份、偶联剂1-10份、交联剂1-10份。
优选地，所述阳离子单体由甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)、二甲基二烯丙基氯化铵(DADMAC)、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵(DMBZ)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)、丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵(DABZ)、甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵(MAPTAC)、丙烯酰丙基三甲基氯化铵(APTAC)中的一种或一种以上组成。
优选地，所述阳离子单体的结构单元的摩尔百分数为5％-100％。对于不同要求的生活用纸，对应性的调整阳离子单体的种类和含量。
优选地，所述多乙烯多胺由二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的一种或一种以上组成。
优选地，所述有机二元酸由丁二酸、戊二酸、己二酸、顺丁烯二酸、马来酸酐中的一种或一种以上组成。
优选地，所述偶联剂由甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)、乙烯基三甲氧基硅烷(A171)、乙烯基三乙氧基硅烷(A151)、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷(A172)中的一种或一种以上组成。
优选地，所述交联剂由乙二醛、戊二醛、己二醛中的一种或一种以上组成。
一种生活用纸湿强剂的制备方法，用于制备上述生活用纸湿强剂，所述方法包括：将多乙烯多胺与有机二元酸混合反应，得到聚酰胺多胺预聚体；将所述聚酰胺多胺预聚体与环氧氯丙烷、丙烯酰胺、阳离子单体、引发剂、偶联剂、交联剂混合反应后制得湿强剂。
优选地，所述多乙烯多胺与所述有机二元酸混合反应的温度为140-180℃，反应时间为3-6h；反应时加入0.5％-1％的催化剂，所述催化剂为浓硫酸或对甲苯磺酸。这里的数值范围是指催化剂加入后在反应体系中的质量占比。
所述聚酰胺多胺预聚体与所述环氧氯丙烷、丙烯酰胺、阳离子单体、引发剂、偶联剂、交联剂混合反应的温度为60-100℃，反应时间为2-6h；所述引发剂为过硫酸铵(APS)或过硫酸钾(KPS)。丙烯酰胺和阳离子单体在引发剂作用下，发生自由基聚合反应。例如：丙烯酰胺与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵共聚物、丙烯酰胺与二甲基二烯丙基氯化铵共聚物、丙烯酰胺与甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵共聚物、丙烯酰胺与丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵共聚物、丙烯酰胺与丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵共聚物、丙烯酰胺与甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵共聚物、丙烯酰胺与丙烯酰丙基三甲基氯化铵共聚物、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵均聚物、二甲基二烯丙基氯化铵均聚物、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵均聚物等。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明一种生活用纸湿强剂及其制备方法，反应温和，稳定可控；通过加入丙烯酰胺参加反应，能够有效地降低PAE产品中有机氯的残留量；制得的湿强剂能够明显的提高生活用纸的湿强度，并且留着率高。
具体实施方式
下面结合具体的实施例来对本发明的技术方案作进一步的阐述。
实施例1
本实施例提供了一种生活用纸湿强剂，其制备方法如下：
S1.将224.1g二乙烯三胺(DETA)加入装有温度计、搅拌器的四颈烧瓶中，搅拌均匀；
S2.向装有二乙烯三胺的四颈烧瓶中加入301.7g己二酸(AA)和1％催化剂浓硫酸，升温至170℃，在氮气保护下搅拌反应4h；
S3.降温至室温，向聚酰胺多胺预聚体中加水稀释，取一定质量的稀释后的聚酰胺多胺预聚体然后加入环氧氯丙烷、丙烯酰胺、阳离子单体、1％引发剂过硫酸铵、偶联剂甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、交联剂乙二醛，混合反应温度为70℃，反应时间3h；
S4.反应结束后加水稀释，调节pH＝4，即得生活用纸湿强剂。
实施例2
本实施例提供了一种生活用纸湿强剂，其制备方法如下：
S1.将238.2g三乙烯四胺(TETA)加入装有温度计、搅拌器的四颈烧瓶中，搅拌均匀；
S2.向装有三乙烯四胺的四颈烧瓶中加入298.6g丁二酸(AA)和1％催化剂对甲苯磺酸，升温至180℃，在氮气保护下搅拌反应3h；
S3.降温至室温，向聚酰胺多胺预聚体中加水稀释，取一定质量的稀释后的聚酰胺多胺预聚体然后加入环氧氯丙烷、丙烯酰胺、阳离子单体、1％引发剂过硫酸钾、偶联剂乙烯基三乙氧基硅烷、交联剂戊二醛、混合反应温度为60℃，反应时间4h；
S4.反应结束后加水稀释，调节pH＝4，即得生活用纸湿强剂。
实施例3-30
实施例3-20分别提供了一种生活用纸湿强剂，其制备方法与实施例1基本类似，其与实施例1的区别在于反应物的种类及用量、反应温度、时间等。具体制备方法可参照实施例1进行，具体反应参数如表1所示。有机氯含量的测定，用异丙醇的氢氧化钾溶液使PAE副产物中的氯醇基皂化，再用异丙醇的盐酸溶液滴定过量的碱，测试结果如表1所示。根据国家标准GB/T 465.2-2008的方法测试纸张浸水后的抗张强度,测试结果如表2所示。
表1.制备生活用纸湿强剂的反应参数
如表1所示，本发明所制备的PAE中的有机氯含量为1％左右(占树脂溶质的质量)，而市售商品PAE中有机氯含量为8％-10％。为了达到生活用纸的环保要求，本发明通过采用丙烯酰胺这类有机胺处理产品PAE的办法降低有机氯含量，残余的环氧氯丙烷和副产物有机氯会与有机胺反应生成稳定的无害可溶有机物。
表2.生活用纸湿强剂评估结果
如表1、表2所示，实施例22-41使用本发明所制备的PAE较空白样实施例21能明显地提高纸张的湿强性能，且测试纸张表面平整，断面整洁。综合表1中有机氯含量测试结果，本发明所制备的PAE能明显地提高生活用纸的湿强度，有效降低有机氯的残量，并且制备方法操作简单，对生产设备要求较低，适合工业化大规模生产。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种生活用纸湿强剂，其特征在于：所述湿强剂按质量份数计，包括：多乙烯多胺20-80份、有机二元酸30-90份、环氧氯丙烷10-40份、丙烯酰胺0-20份、阳离子单体5-20份、偶联剂1-10份、交联剂1-10份。
2.根据权利要求1所述的一种生活用纸湿强剂，其特征在于：所述阳离子单体由甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DMC）、二甲基二烯丙基氯化铵（DADMAC）、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵（DMBZ）、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DAC）、丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵（DABZ）、甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵（MAPTAC）、丙烯酰丙基三甲基氯化铵（APTAC）中的一种或一种以上组成。
3.根据权利要求1所述的一种生活用纸湿强剂，其特征在于：所述阳离子单体的结构单元的摩尔百分数为5%-100%。
4.根据权利要求1所述的一种生活用纸湿强剂，其特征在于：所述多乙烯多胺由二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的一种或一种以上组成。
5.根据权利要求1所述的一种生活用纸湿强剂，其特征在于：所述有机二元酸由丁二酸、戊二酸、己二酸、顺丁烯二酸、马来酸酐中的一种或一种以上组成。
6.根据权利要求1所述的一种生活用纸湿强剂，其特征在于：所述偶联剂由甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）、乙烯基三甲氧基硅烷（A171）、乙烯基三乙氧基硅烷（A151）、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷（A172）中的一种或一种以上组成。
7.根据权利要求1所述的一种生活用纸湿强剂，其特征在于：所述交联剂由乙二醛、戊二醛、己二醛中的一种或一种以上组成。
8.一种生活用纸湿强剂的制备方法，用于制备如权利要求1-7中任一项所述的生活用纸湿强剂，其特征在于：所述方法包括：将多乙烯多胺与有机二元酸混合反应，得到聚酰胺多胺预聚体；将所述聚酰胺多胺预聚体与环氧氯丙烷、丙烯酰胺、阳离子单体、引发剂、偶联剂、交联剂混合反应后制得湿强剂。
9.根据权利要求8所述的一种生活用纸湿强剂的制备方法，其特征在于：所述多乙烯多胺与所述有机二元酸混合反应的温度为140-180oC，反应时间为3-6h；反应时加入0.5%-1%的催化剂，所述催化剂为浓硫酸或对甲苯磺酸。
10.根据权利要求8所述的一种生活用纸湿强剂的制备方法，其特征在于：所述聚酰胺多胺预聚体与所述环氧氯丙烷、丙烯酰胺、阳离子单体、引发剂、偶联剂、交联剂混合反应的温度为60-100℃，反应时间为2-6h；所述引发剂为过硫酸铵（APS）或过硫酸钾（KPS）。
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