CN110409217A - 一种高表强纸张表面施胶剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高表强纸张表面施胶剂，是以改性壳聚糖为有效成分。改性壳聚糖具有很好的成膜性，能和纸张纤维通过氢键进行连接。本发明的纸张表面施胶剂是一种能满足纸张表面施胶用的高性能、环保的产品。该产品与淀粉一起对原纸进行表面施胶，能显著改善表面强度，且未降低纸张的Cobb值。同时壳聚糖无毒、易降解、生物相容性好、易成膜、极强的抗菌性等优点。

Description

一种高表强纸张表面施胶剂
技术领域
本发明涉及造纸表面施胶剂领域，具体涉及一种高表强纸张表面施胶剂。
背景技术
表面施胶剂的加入可以改善纸页性能或增加纸或纸板的表面性能、强度及抗水性。
根据表面施胶剂的功能，我们可将其分为抗水类和增强类。抗水性的表面施胶剂可选用烷基烯酮二聚体(AKD)、苯乙烯马来酸酐共聚物等；增强类的可选用淀粉、甲基纤维素、聚乙烯醇等。
用于上述表面施胶的施胶剂要求：a)提高纸张的抗水性；b)增强纸张的表面性能c)熟化速度快，要求下机就熟。
现在最常用的表面施胶剂苯乙烯-丙烯酸酯胶乳施胶效果好，用量少，没有熟化期。例如中国专利CN 101148842A公开的一种施胶剂，是一种苯-丙胶乳型的施胶剂。但是需要加硫酸铝来加强与纤维之间的结合，操作比较复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种高表强纸张表面施胶剂，以解决背景技术存在的上述缺陷。
本发明是通过如下的技术方案实现的：
一种高表强纸张表面施胶剂，以改性壳聚糖为有效成分。
作为优选的技术方案，本发明高表强纸张表面施胶剂，还包括如下有效成分：非离子表面活性剂和多元醇。
优选的，所述改性壳聚糖占有效成分总重量的70-90％。
作为优选的技术方案，本发明高表强纸张表面施胶剂中，各组分的重量份数如下：
改性壳聚糖 70-90份、
非离子表面活性剂 5-20份、
多元醇 5-10份。
当然，根据产品实际使用的需要，还可在本发明配方中加入适量水以调节最终产品的固含量，例如可再加入300-900重量份的水。
进一步的，所述改性壳聚糖采用如下方法制备：
步骤一，将壳聚糖和醋酸水溶液混合；
步骤二，加入水杨醛进行反应；
步骤三，反应结束后加入硼氢化钠(NaBH4)反应，获得所述改性壳聚糖。
作为优选的技术方案，步骤一中，壳聚糖和醋酸水溶液需长时间充分混合，醋酸水溶液的浓度没有特别限定，例如可采用质量分数为2％的醋酸水溶液。
作为优选的技术方案，步骤二的反应温度为70-85℃，反应时间为6-8小时。
作为优选的技术方案，待步骤二的反应结束后先调整pH至7-8，然后再加入硼氢化钠进行反应，反应温度为70-85℃，时间为2-3小时。进一步优选的，硼氢化钠为水溶液，例如可采用10wt％的硼氢化钠水溶液。
作为优选的技术方案，所述非离子表面活性剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚、聚醚多元醇、聚乙烯吡咯烷酮、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯脂、脂肪胺聚氧乙稀醚中的至少一种。
作为优选的技术方案，所述多元醇选自季戊四醇、甘油、乙二醇、二缩二乙二醇、一缩二丙二醇、三羟甲基丙烷、聚醚多元醇(分子量小于1000)、1、4-丁二醇、新戊二醇中的至少一种。
本发明上述高表强纸张表面施胶剂的制备方法，包括如下步骤：将改性壳聚糖、非离子表面活性剂、多元醇和适量去离子水混合，获得所述高表强纸张表面施胶剂。所得施胶剂的固含量10wt％～25wt％，pH＝1～3。
本发明纸张用表面施胶剂的制备方法中，本发明人发现在用改性壳聚糖作为表面施胶剂时，能大幅度提高表面施胶的效果，增强纸张表面强度的同时并未降低纸张的Cobb值。这是因为改性壳聚糖具有很好的成膜性，能和纸张纤维通过氢键进行连接。同时，在本发明中添加上述非离子表面活性剂水溶液和多元醇时，可以增加改性壳聚糖在水中的溶解性，同时因为含有大量极性基团也能够与纸张表面纤维的羟基形成氢键作用，同时也能与淀粉中的大量羟基、羧基结合，可以加强纸张表面施胶剂基料与纤维、淀粉相互之间的作用，也能够增强纸张的表面强度。
本发明的纸张表面施胶剂是一种能满足纸张表面施胶用的高性能、环保的产品。该产品与淀粉一起对原纸进行表面施胶，能显著改善表面强度，且未降低纸张的Cobb值。同时壳聚糖无毒、易降解、生物相容性好、易成膜、极强的抗菌性等优点。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行阐述，但并不限制本发明。
实施例1：
1、改性壳聚糖的制备：
在带有冷凝器、滴加装置、搅拌器、温度计的1000ml四口烧瓶中，加入32克壳聚糖，200克质量分数2％的醋酸溶液，搅拌溶解过夜。加入50克水杨醛，80℃反应6h。调整pH＝7-8，加入50克10％的NaBH4水溶液，继续搅拌2-3h。
2、纸张用表面施胶剂的制备：
在带有冷凝器、滴加装置、搅拌器、温度计的1000ml四口烧瓶中，加入200克改性壳聚糖，384克去离子水，升温至80℃溶解，降温至45℃。慢慢滴加73克25wt％十八烷基聚氧乙烯(10)醚水溶液，0.5hr滴加完成。加入24.3克25wt％甘油水溶液，搅拌0.5hr后经100目滤网过滤得表面施胶剂，pH＝2.27，固含量＝25.2％。
实施例2
1、改性壳聚糖的制备：
在带有冷凝器、滴加装置、搅拌器、温度计的1000ml四口烧瓶中，加入32克壳聚糖，200克质量分数2％的醋酸溶液，搅拌溶解过夜。加入60克水杨醛，85℃反应6h。调整pH＝7-8，加入70克10％的NaBH4水溶液，继续搅拌2-3h。
2、纸张用表面施胶剂的制备：
在带有冷凝器、滴加装置、搅拌器、温度计的1000ml四口烧瓶中，加入100克改性壳聚糖，265克去离子水，升温至80℃溶解，降温至45℃。慢慢滴加42.95克20wt％十八烷基聚氧乙烯(15)醚水溶液，0.5hr滴加完成。加入19.52克20wt％季戊四醇水溶液，搅拌0.5hr后经100目滤网过滤得表面施胶剂，pH＝2.31，固含量＝20.5％。
实施例3
1、改性壳聚糖的制备：
在带有冷凝器、滴加装置、搅拌器、温度计的1000ml四口烧瓶中，加入42克壳聚糖，200克质量分数2％的醋酸溶液，搅拌溶解过夜。加入60克水杨醛，85℃反应6h。调整pH＝7-8，加入70克10％的NaBH4水溶液，继续搅拌2-3h。
2、纸张用表面施胶剂的制备：
在带有冷凝器、滴加装置、搅拌器、温度计的1000ml四口烧瓶中，加入100克改性壳聚糖，265克去离子水，升温至80℃溶解，降温至45℃。慢慢滴加42.95克20wt％AOE-9水溶液，0.5hr滴加完成。加入19.52克20wt％三羟基丙烷水溶液，搅拌0.5hr后经100目滤网过滤得表面施胶剂，pH＝2.35，固含量＝21.0％。
实施例4
1、改性壳聚糖的制备：
在带有冷凝器、滴加装置、搅拌器、温度计的1000ml四口烧瓶中，加入42克壳聚糖，200克质量分数2％的醋酸溶液，搅拌溶解过夜。加入60克水杨醛，70℃反应8h。调整pH＝7-8，加入70克10％的NaBH4水溶液，继续搅拌2-3h。
2、纸张用表面施胶剂的制备：
在带有冷凝器、滴加装置、搅拌器、温度计的1000ml四口烧瓶中，加入100克改性壳聚糖，265克去离子水，升温至80℃溶解，降温至45℃。慢慢滴加37.5克20wt％AOE-9水溶液，0.5hr滴加完成。加入18.7克20wt％三羟基丙烷水溶液，搅拌0.5hr后经100目滤网过滤得表面施胶剂，pH＝2.35，固含量＝21.0％。
实施例5
1、改性壳聚糖的制备：
在带有冷凝器、滴加装置、搅拌器、温度计的1000ml四口烧瓶中，加入42克壳聚糖，200克质量分数2％的醋酸溶液，搅拌溶解过夜。加入60克水杨醛，70℃反应8h。调整pH＝7-8，加入70克10％的NaBH4水溶液，继续搅拌2-3h。
2、纸张用表面施胶剂的制备：
在带有冷凝器、滴加装置、搅拌器、温度计的1000ml四口烧瓶中，加入100克改性壳聚糖，384克去离子水，升温至80℃溶解，降温至45℃。慢慢滴加54.07克15wt％SE-10水溶液，0.5hr滴加完成。加入30.2克15wt％一缩二丙甲醇水溶液，搅拌0.5hr后经100目滤网过滤得表面施胶剂，pH＝2.4，固含量＝14.3％。
实施例6
在瓦楞纸上表面施胶：
对比例：按中国专利CN101148842A实施例3的方法制备的施胶剂，固含量为20wt％，用去离子水稀释至15wt％。
将实施例1～5配方制备的施胶剂，用去离子水稀释至15wt％。
施胶液的配制：配制500克10wt％氧化淀粉水溶液，升温至90℃，糊化20分钟，降温至40℃，再加入对比例与实施例1～5配方制备的施胶剂(氧化淀粉(干)∶施胶剂(湿)＝50∶3)，再加水稀释至8wt％。
Cobb值测定：
采用杭州轻通博科自动化技术有限公司的XSH型可勃吸收性测定仪按GB/T1540-1989方法检测待测纸样。
表面强度测定：
采用杭州轻通博科自动化技术有限公司的CT300A压缩强度测试仪检测待测纸样。
在薄页纸上表面施胶：
使用对比例和实施例1～5配方配制的施胶液在薄页纸上使用上述胶料，在实验室小型施胶机上，以相同的施胶量(单面1.3g/m2)分别进行单面施胶，施胶后的纸样以相同的温度、时间(150℃*20s)在上光机上进行干燥，纸样熟化5min后进行测定。测定结果见表1所示。
表1产品性能指标
从上述应用结果可以看出：使用本发明的表面施胶剂，与对比例相比，不但能较好提高纸张的表面强度，而且不降低Cobb值。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种高表强纸张表面施胶剂，其特征在于，是以改性壳聚糖为有效成分。
2.如权利要求1所述的高表强纸张表面施胶剂，其特征在于，还包括如下有效成分：非离子表面活性剂和多元醇。
3.如权利要求2所述的高表强纸张表面施胶剂，其特征在于，所述改性壳聚糖占有效成分总重量的70-90％。
4.如权利要求3所述的高表强纸张表面施胶剂，其特征在于，各组分的重量份数如下：
改性壳聚糖 70-90份、
非离子表面活性剂 5-20份、
多元醇 5-10份。
5.如权利要求4所述的高表强纸张表面施胶剂，其特征在于，还包括300-900重量份的水。
6.如权利要求1-5任一项所述的高表强纸张表面施胶剂，其特征在于，所述改性壳聚糖采用如下方法制备：
步骤一，将壳聚糖和醋酸水溶液混合；
步骤二，加入水杨醛进行反应；
步骤三，反应结束后加入硼氢化钠(NaBH4)反应，获得所述改性壳聚糖。
7.如权利要求5所述的高表强纸张表面施胶剂，其特征在于，步骤二的反应温度为70-85℃，反应时间为6-8小时。
8.如权利要求5所述的高表强纸张表面施胶剂，其特征在于，待步骤二的反应结束后先调整pH至7-8，然后再加入硼氢化钠进行反应，反应温度为70-85℃，时间为2-3小时。
9.如权利要求4所述的高表强纸张表面施胶剂，其特征在于，所述非离子表面活性剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚、聚醚多元醇、聚乙烯吡咯烷酮、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯脂、脂肪胺聚氧乙稀醚中的至少一种。
10.如权利要求4所述的高表强纸张表面施胶剂，其特征在于，所述多元醇选自季戊四醇、甘油、乙二醇、二缩二乙二醇、一缩二丙二醇、三羟甲基丙烷、聚醚多元醇、1、4-丁二醇、新戊二醇中的至少一种。
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