CN110205871B - 一种松香中性施胶剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种松香中性施胶剂，包含以下重量份的成分：改性松香树脂50‑100份、分散剂2‑25份、表面活性剂2‑10份，其中，所述改性松香树脂是由松香中所含松香酸先用多元醇酯化，然后再用甲醛、不饱和酸通过双键加成来实现改性。本发明所述松香中性施胶剂在近中性条件具有较好的施胶性、分散性，同时对环境无污染，对人体无危害。同时，本发明还公开一种所述松香中性施胶剂的制备方法。

Description

一种松香中性施胶剂及其制备方法
技术领域
本发明属于施胶剂技术领域，具体涉及一种松香中性施胶剂及其制备方法。
背景技术
我国是松香生产大国，年产松香40万吨以上。松香资源丰富，开发研究松香的经济价值大，扩大松香应用范围是一个很有潜力的课题。松香胶目前仍是造纸用主要施胶剂，且已从皂化胶、强化胶、阴离子乳液松香胶发展到阳离子乳液松香胶第四代产品。同时施胶正从酸性向中性工艺转变。中性介质抄纸具有以下优点：成纸的耐久性能良好，设备腐蚀减少，能源消耗降低，废水污染降低，可利用碳酸钙填料，能提高纸张的强度和施胶度等。
过去，可作为在中性范围内使用的施胶剂，可以使用烷基烯酮二聚体(AKD),链烯基琥珀酸酐(ASA)系列施胶剂。随着废水再循环，造纸机的高速化，对于ASA系列而言，由于其水解物增多而引起的造纸机的污染成为问题，而对于AKD系列，其在表面施胶涂敷时，吸液控制困难，并且纸滑等，同样由于加水分解物引起造纸机的污染问题。
发明内容
基于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供松香中性施胶剂。所述松香中性施胶剂在近中性条件具有较好的施胶性、分散性，同时对环境无污染，对人体无危害。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种松香中性施胶剂，包含以下重量份的成分：改性松香树脂50-100份、分散剂2-25份、表面活性剂2-10份，其中，所述改性松香树脂是由松香中所含松香酸先用多元醇酯化，然后再用甲醛、不饱和酸通过双键加成来实现改性。
优选地，所述改性松香树脂中，多元醇中的羟基与松香酸中的羧基的数量比为(0.4-0.5)：1。申请人经过大量探索发现，当羟羧比为0.4-0.5范围内，所得反应物中松香酯的含量适中，在此比例制得的施胶剂在中性条件达到较为满意的施胶效果。
优选地，所述改性松香树脂为甲醛、不饱和酸改性的松香甘油酯，甲醛、不饱和酸改性的松香季戊四醇酯，甲醛、不饱和酸改性的松香三羟甲基丙烷树脂中的至少一种。
优选地，所述甲醛用量为松香质量的1-2％，所述不饱和酸用量为松香质量的8-10％。
以上所得反应物中松香酯，再采用在此比例的甲醛、不饱和酸加成改性，使得松香树脂的抗结晶性更好，增加亲水基团有利于树脂乳化稳定，得到的施胶剂在中性条件达到较为满意的施胶效果。
优选地，所述分散剂为醋酸乙烯酯丙烯酸酯共聚物盐、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物盐、干酪素、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇中的至少一种。
优选地，所述表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚硫酸盐、烷基酚聚氧乙烯醚磺酸琥珀酸酯盐、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、松香基乳化剂、司盘、吐温中的至少一种。
优选地，所述表面活性剂的重量份为2-5份。
优选地，所述不饱和酸为顺酐、富马酸中的至少一种。
同时，本发明还提供一种所述松香中性施胶剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将改性松香树脂加入到预乳化釜中，通入氮气，加热至130-180℃使树脂熔融，然后降温至120-150℃，加入表面活性剂，保温搅拌形成乳化树脂液；
(2)向乳化釜中加入水、分散剂，并加热到85-100℃，形成分散剂的水溶液；
(3)向步骤(2)得到的分散剂水溶液中加入步骤(1)所得乳化树脂液，并进行充分均质分散；
(4)将步骤(3)所得产物冷却至40℃以下，然后进行除菌、过滤、包装，得到所述松香中性施胶剂。
优选地，所述步骤(1)中的改性松香树脂通过以下方法制备所得：
将松香加热至160-180℃使松香熔融，然后加入多元醇，升温至230-250℃保温反应2-5小时，反应至酸值为80-100mgKOH/g；然后降温至130-160℃，加入聚甲醛，保温搅拌2小时；再升温到160-170℃，加入不饱和酸，再升温到200-220℃进行反应，然后降温、调节酸值，即得所述改性松香树脂。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明所述松香中性施胶剂在近中性条件具有较好的施胶性、分散性，同时对环境无污染，对人体无危害。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本发明所述松香中性施胶剂的一种实施例，本实施例所述松香中性施胶剂通过以下方法制备所得：
1)将1000重量份松香(软化点：77℃，酸值174.2mgKOH/g，加德纳色：7)装入带搅拌的四口烧瓶中，通入氮气，加热至160-180℃使松香熔融，然后加入38.5重量份99％甘油，OH/COOH为0.4，升温至230℃保温反应2-5小时，反应至酸值80-100mgKOH/g，降温到130℃，再加入20重量份多聚甲醛，保温搅拌2小时，升温到160℃，加入75重量份顺酐反应1小时，再用1小时升温到200℃，加入25重量份富马酸，于200-220℃反应2小时，然后降温至170℃，边搅拌边加入0.86重量份含量为50％的KOH溶液，得到软化点：115℃，酸值170，颜色7号色的改性松香树脂；
2)将50重量份改性松香树脂加入到预乳化釜中，通入氮气，加热至130-180℃使树脂熔融，然后降温至120-150℃，再加入1重量份壬基酚聚氧乙烯醚硫酸胺与1重量份烷基酚聚氧乙烯醚，保温搅拌1小时形成乳化树脂液；
3)向乳化釜中加入10重量份水与2重量份苯乙烯-丙烯酸共聚物钾盐分散剂，并加热到85-100℃形成分散剂的水溶液；
4)在搅拌的情况下向3)中的乳化釜里加入2)中的乳液，开启乳化釜的乳化机充分均质分散；
5)冷却至40℃以下，调节pH至6-8，再加入0.1-2重量份杀菌剂以除去乳液中的细菌使其对环境无污染，对人体无危害，按配比将剩余的水再加入釜中，过滤、包装。
最后所得产品旋转粘度510cps，乳液中粒子粒度为180纳米，静置30天无沉降
实施例2
本发明所述松香中性施胶剂的一种实施例，本实施例所述松香中性施胶剂通过以下方法制备所得：
1)将1000重量份松香(软化点：77℃，酸值174.2mgKOH/g,加德纳色：7)装入带搅拌的四口烧瓶中，通入氮气，加热至160-180℃使松香熔融，然后加入55.62重量份95％季戊四醇，OH/COOH为0.5，温至250℃保温反应2-5小时，反应至酸值80-100mgKOH/g，降温到160℃，再加入10重量份多聚甲醛，保温搅拌2小时，升温到160℃，加入50重量份顺酐反应1小时，再用1小时升温到200℃，加入50重量份富马酸，于200-220℃保温反应2小时，然后降温至170℃，边搅拌边加入0.86重量份含量为50％的KOH溶液,得到软化点：125℃，酸值185，颜色8号色的改性松香树脂；
2)将100重量份改性松香树脂加入到预乳化釜中，通入氮气，加热至130-180℃使树脂熔融，然后降温至120-150℃，再加入1重量份壬基酚聚氧乙烯醚硫酸胺与1重量份烷基酚聚氧乙烯醚，保温搅拌1小时形成乳化树脂液；
3)向乳化釜中加入19重量份水与15重量份醋酸乙烯酯丙烯酸共聚物钠盐，并加热到85-100℃形成分散剂的水溶液；
4)在搅拌的情况下向3)中的乳化釜里加入2)中的乳液，开启乳化釜的乳化机充分均质分散；
5)冷却至40℃以下，再加入1.5重量份杀菌剂异唑噻啉酮，再加入22重量份的水到釜中，过滤、包装。
最后所得产品旋转粘度650cps，乳液中粒子粒度为220纳米，静置30天无沉降
实施例3
本发明所述松香中性施胶剂的一种实施例，本实施例所述松香中性施胶剂通过以下方法制备所得：
1)将1000重量份松香(软化点：77℃，酸值174.2mgKOH/g,加德纳色：7)装入带搅拌的四口烧瓶中，通入氮气，加热至160-180℃使松香熔融，然后加入63.11重量份99％三羟甲基丙烷，OH/COOH为0.45，升温至230℃保温反应2-5小时，反应至酸值80-100mgKOH/g，降温到130℃，再加入20重量份多聚甲醛，保温搅拌2小时，升温到160℃，加入25重量份顺酐反应1小时，再用1小时升温到200℃，加入75重量份富马酸，于200-220℃反应2小时，然后降温至170℃，边搅拌边加入0.86重量份含量为50％的KOH溶液,得到软化点：125℃，酸值175，颜色7号色的改性松香树脂；
2)将100重量份改性松香树脂加入到预乳化釜中，通入氮气，加热至130-180℃使树脂熔融，然后降温至120-150℃，再加入2.5重量份壬基酚聚氧乙烯醚硫酸胺与2.5重量份松香基乳化剂，保温搅拌1小时形成乳化树脂液；
3)向乳化釜中加入19重量份水与15重量份聚乙烯吡咯烷酮，并加热到85-100℃形成分散剂的水溶液；
4)在搅拌的情况下向3)中的乳化釜里加入2)中的乳液，开启乳化釜的乳化机充分均质分散；
5)冷却至40℃以下，调节pH至6-8，再加入1.5重量份杀菌剂异唑噻啉酮，再加入22重量份的水到釜中，过滤、包装。
最后所得产品旋转粘度430cps，乳液中粒子粒度为200纳米，静置30天无沉降。
实施例4
本发明所述松香中性施胶剂的一种实施例，本实施例所述松香中性施胶剂通过以下方法制备所得：
1)将1000重量份松香(软化点：77℃，酸值174.2mgKOH/g,加德纳色：7)装入带搅拌的四口烧瓶中，通入氮气，加热至160-180℃使松香熔融，然后加入63.11重量份99％三羟甲基丙烷，OH/COOH为0.45，升温至250℃保温反应2-5小时，反应至酸值80-100mgKOH/g，降温到160℃，再加入15重量份多聚甲醛，保温搅拌2小时，升温到160℃，加入40重量份顺酐反应1小时，再用1小时升温到200℃，加入40重量份富马酸，于200-220℃反应2小时，然后降温至170℃，边搅拌边加入0.86重量份含量为50％的KOH溶液,得到软化点：125℃，酸值175，颜色7号色的改性松香树脂；
2)将75重量份改性松香树脂加入到预乳化釜中，通入氮气，加热至130-180℃使树脂熔融，然后降温至120-150℃，再加入10重量份烷基酚聚氧乙烯醚磺酸琥珀酸酯盐，保温搅拌1小时形成乳化树脂液；
3)向乳化釜中加入28重量份水与25重量份聚乙烯醇，并加热到85-100℃形成分散剂的水溶液；
4)在搅拌的情况下向3)中的乳化釜里加入2)中的乳液，开启乳化釜的乳化机充分均质分散；
5)冷却至40℃以下，调节pH至6-8，再加入1.5重量份杀菌剂异唑噻啉酮，再加入22重量份的水到釜中，过滤、包装。
最后所得产品旋转粘度500cps，乳液中粒子粒度为210纳米，静置30天无沉降。
实施例1-4所得的增粘乳液的旋转粘度均在400cps以上，乳液中粒子粒度均在300纳米以下，静置30天无沉降，其分散性较好；以2％铝盐+1％阳离子淀粉+15％碳酸钙(按顺序添加)的工艺条件下对针叶木浆进行施胶抄片，手抄片定量为70克/m2，在PH值6.5-7.5的范围内，纸张的施胶度达到了纸张质量要求(1mm以上)，说明本发明松香施胶剂在中性及近中性下具有较好的施胶性能。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.一种松香中性施胶剂，其特征在于，包含以下重量份的成分：改性松香树脂50-100份、分散剂2-25份、表面活性剂2-10份，其中，所述改性松香树脂是由松香中所含松香酸先用多元醇酯化至酸值为80-100mgKOH/g，然后再用甲醛、不饱和酸通过双键加成来实现改性，多元醇中的羟基与松香酸中的羧基的数量比为(0.4-0.5)：1，甲醛用量为松香质量的1-2％，不饱和酸用量为松香质量的8-10％。
2.如权利要求1所述的松香中性施胶剂，其特征在于，所述改性松香树脂为甲醛、不饱和酸改性的松香甘油酯，甲醛、不饱和酸改性的松香季戊四醇酯，甲醛、不饱和酸改性的松香三羟甲基丙烷树脂中的至少一种。
3.如权利要求1或2所述的松香中性施胶剂，其特征在于，所述分散剂为醋酸乙烯酯丙烯酸酯共聚物盐、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物盐、干酪素、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇中的至少一种。
4.如权利要求1或2所述的松香中性施胶剂，其特征在于，所述表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚硫酸盐、烷基酚聚氧乙烯醚磺酸琥珀酸酯盐、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、松香基乳化剂、司盘、吐温中的至少一种。
5.如权利要求1所述的松香中性施胶剂，其特征在于，所述表面活性剂的重量份为2-5份。
6.如权利要求1所述的松香中性施胶剂，其特征在于，所述不饱和酸为顺酐、富马酸中的至少一种。
7.一种如权利要求1～6任一项所述松香中性施胶剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将改性松香树脂加入到预乳化釜中，通入氮气，加热至130-180℃使树脂熔融，然后降温至120-150℃，加入表面活性剂，保温搅拌形成乳化树脂液；
(2)向乳化釜中加入水、分散剂，并加热到85-100℃，形成分散剂的水溶液；
(3)向步骤(2)得到的分散剂水溶液中加入步骤(1)所得乳化树脂液，并进行充分均质分散；
(4)将步骤(3)所得产物冷却至40℃以下，然后进行除菌、过滤、包装，得到所述松香中性施胶剂。
8.如权利要求7所述松香中性施胶剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的改性松香树脂通过以下方法制备所得：
将松香加热至160-180℃使松香熔融，然后加入多元醇，升温至230-250℃保温反应2-5小时，反应至酸值为80-100mgKOH/g；然后降温至130-160℃，加入聚甲醛，保温搅拌2小时；再升温到160-170℃，加入不饱和酸，再升温到200-220℃进行反应，然后降温、加碱调节酸值，即得所述改性松香树脂。
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