CN110950999A - 纱管纸干强剂及其制备方法 - Google Patents

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    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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Abstract

本发明提供了一种纱管纸干强剂,包括以下原料组分:阳离子淀粉0.5‑20份,具有不饱和双键的阳离子单体0.2‑10份,具有不饱和双键的阴离子单体0.05‑5份,丙烯酰胺1‑20份,分子量抑制剂0.001‑1份,交联剂0‑5份,引发剂0.001‑5份,终止剂0.001‑5份,水50‑120份。本发明的纱管纸干强剂能有效增加造纸浆料中纤维间的结合面积和结合强度,形成更多的氢键,显著地提高纱管纸的力学强度,达到良好的弹性和韧性要求。同时,本发明的纱管纸干强剂兼有辅助提高细小纤维和填料的留着率,辅助提升脱水速度,从而减少造纸生产中的资源流失,减轻造纸废水的处理压力。本发明的纱管纸干强剂在施用到纸张后,提升了耐折指数、耐破指数,并且环压强度有明显提高。

Description

纱管纸干强剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及造纸技术领域,具体涉及一种纱管纸干强剂及其制备方法。
背景技术
纱管纸主要应用于内核和管道的制作,例如工业管、地膜管、花炮管、纺织管、螺旋管、宝塔管、平行管、各种纸护角、纸箱、蜂窝纸板等等,是一种工业用纸,还有专供纺织工业制纸纱管和锥形纸筒用的。纱管纸板定量通常为85~510g/m2。纱管纸的纸质坚韧耐磨,纸面平滑均整,具有良好的耐水性,使用时能抵抗边缘压陷和承受车床加工。纱管纸与其它纸的主要技术指标不同之处是四高,分别是高定量、高厚度、高施胶度、高抗水性。纱管纸板在使用时应具备良好的弹性、韧性、较高的力学强度和抗水防潮的性能,以满足制造各种纱管的需求。由于原木浆纤维来源有限,纱管纸主要用废纸回收纤维和生浆纤维生产,在不添加增强助剂的情况下,很难达到良好的弹性、韧性和较高的力学强度。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明的目的之一是提供一种纱管纸干强剂。本发明的另一目的是提供一种纱管纸干强剂的制备方法。
本发明提供的纱管纸干强剂适用于湿部(浆内)添加,主要具有对纸张起增干强的作用,并对纤维脱水的速度和对细小纤维的留着有明显的辅助提升作用。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种纱管纸干强剂,包括以下原料组分:
Figure BDA0002321223010000011
优选地,所述纱管纸干强剂包括以下原料组分:
Figure BDA0002321223010000021
进一步地,所述阳离子淀粉为取代度≥0.07的阳离子淀粉。本文中使用的术语“取代度”(DS)是指每摩尔葡萄糖基上活性羟基被取代的摩尔数。更进一步地,所述阳离子淀粉的取代度为0.07~3。
进一步地,本文中使用的术语“具有不饱和双键的阳离子单体”与“具有不饱和双键的可聚合阳离子单体”可互换使用。
更进一步地,所述具有不饱和双键的阳离子单体包括丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵中的至少一种。作为可以替代的实施方案,所述具有不饱和双键的阳离子单体包括丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和/或甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。作为示例,所述具有不饱和双键的阳离子单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。作为示例,所述具有不饱和双键的阳离子单体为二甲基二烯丙基氯化铵。作为示例,所述具有不饱和双键的阳离子单体含有质量比为1~2:1的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。
进一步地,本文中使用的术语“具有不饱和双键的阴离子单体”与“具有不饱和双键的可聚合阴离子单体”可互换使用。
进一步地,所述具有不饱和双键的阴离子单体包括顺丁烯二酸、丙烯酸、衣康酸中的至少一种。作为示例,所述具有不饱和双键的阴离子单体为丙烯酸。作为示例,所述具有不饱和双键的阴离子单体为顺丁烯二酸。作为示例,所述具有不饱和双键的阴离子单体为衣康酸。可选地,所述具有不饱和双键的阴离子单体为质量比为0.5~2:1的顺丁烯二酸和衣康酸。可选地,所述具有不饱和双键的阴离子单体包含质量比为0.5~2:1的丙烯酸和衣康酸。
进一步地,所述引发剂包括过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、过氧化氢中的至少一种。
进一步地,所述分子量抑制剂包括十二硫醇、十八硫醇、异丙醇中的至少一种。
进一步地,所述交联剂包括N,N-二甲基双丙烯酰胺、乙二醇二丙烯酸酯、甘油三甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯中的至少一种。
进一步地,所述终止剂包括亚硫酸氢钠、亚硫酸钠、抗坏血酸、硫代硫酸钠、硫代硫酸钾、硫酸亚铁中的至少一种。
进一步地,本发明还提供了所述纱管纸干强剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)将阳离子淀粉用部分水糊化,然后在40℃~70℃(例如50℃)保温至少0.5小时(例如1小时),得到阳离子淀粉液,备用;可选地,也可以将交联剂、引发剂、终止剂均配制成10%(质量)浓度溶液备用;
(2)在反应器中加入具有不饱和双键的阴离子单体、具有不饱和双键的阳离子单体、丙烯酰胺、剩余水,开动搅拌使物料混合均匀后,加入分子量抑制剂和交联剂,然后通入氮气,同时将物料升温至40~70℃,然后加入不超过一半的引发剂(例如三分之一,以总的引发剂计),引发聚合;
(3)聚合反应的自升温停止后(自升温过程中若温度超过约93℃须用循环水冷却保持温度不超过该温度),加入所述阳离子淀粉液,保温至少10分钟(例如30分钟)后加入剩余的引发剂,待黏度达到要求(例如黏度达到1500~8500mPa·s,例如5000mPa·s)后,加入终止剂终止反应,然后冷却出料。
如本文所使用的,“和/或”包括任何和一个或多个关联列出项的所有组合的术语。这里使用的术语仅用于描述具体实施例的,而不是意在限制本发明。如本文所使用的,单数形式“一”,“一个”,“一种”和“该”也意图包括复数形式,除非上下文另外明确指出。进一步理解,“包括”在本说明书中使用时,指定所陈述的特征,整数,步骤,操作,元素和/或组成,但不排除存在或附加一个或多个其它特征,整数,步骤,操作,元件,组成和/或它们的组合。
除非另有定义,本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本发明所属的技术领域中普通技术人员普遍理解的相同的含义。进一步理解,术语,诸如在常用词典中定义,解释与它们在相关领域的环境下的含义一致,并且不是理想化或过于正式的意义,除非这里明确地如此定义。
在此描述的示例性发明可以适当地缺少任何一种或多种要素限制,这里没有特别公开。因此,“包含”,“包括”,“含有”等的术语应被宽泛和非限制性地理解。另外,本文所使用的术语表达被用作描述,没有限制,并且在使用这些不包括任何等价特性的术语表达是无意的,只是描述它们的一部分特性,但是根据权利,在本发明的范围内各种修改是可能。因此,虽然本发明已通过优选实施例和任选特征被具体公开,在此公开的修改以体现的本发明的变化可能会被本领域的技术人员记录,并且这样的修改和变化会被认为在本发明的范围之内。
相对于现有技术,本发明的有益效果:
本发明的纱管纸干强剂能有效增加造纸浆料中纤维间的结合面积和结合强度,形成更多的氢键,显著地提高纱管纸的力学强度,达到良好的弹性和韧性要求。同时,本发明的纱管纸干强剂兼有辅助提高细小纤维和填料的留着率,辅助提升脱水速度,从而减少造纸生产中的资源流失,减轻造纸废水的处理压力,提升纸机车速。本发明的纱管纸干强剂在施用到纸张后,提升了耐折指数、耐破指数,并且环压强度有明显提高。
具体实施方式
为了更好的解释本发明,现结合以下具体实施例做进一步说明,但是本发明不限于具体实施例。
实施例1
一种纱管纸干强剂,通过以下步骤制得:
(1)将取代度为0.07的阳离子淀粉1.5g用纯水10g在50℃糊化后在此温度下保温1小时,得到阳离子淀粉液,备用;
(2)在反应器中投入顺丁烯二酸0.38g、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵4.0g、丙烯酰胺13g,水71g,开动搅拌使物料混合均匀后,加入分子量抑制剂0.07g和交联剂0.007g,然后通入氮气,同时将物料升温至65℃,然后加入引发剂0.01g,引发聚合;
(3)聚合反应的自升温停止后(自升温过程中若温度超过93℃须用循环水冷却保持温度不超过该温度),加入步骤(1)中所述阳离子淀粉液,保温30分钟后加入引发剂0.01g,继续保温30分钟,此时如若黏度未达到5000mPa·s的要求,继续加入剩下的引发剂0.01g,若已达到5000mPa·s的黏度,加入终止剂0.05g终止反应,然后冷却出料。
实施例2
一种纱管纸干强剂,通过以下步骤制得:
(1)将取代度为0.15的阳离子淀粉3.0g用纯水20g在50℃糊化后在此温度下保温1小时,得到阳离子淀粉液,备用;
(2)在反应器中投入顺丁烯二酸0.45g、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵3.2g、丙烯酰胺9.1g,水64.2g,开动搅拌使物料混合均匀后,加入分子量抑制剂0.045g和交联剂0.009g,然后通入氮气,同时将物料升温至65℃,然后加入引发剂0.01g,引发聚合;
(3)聚合反应的自升温停止后(自升温过程中若温度超过93℃须用循环水冷却保持温度不超过该温度),加入步骤(1)中所述阳离子淀粉液,保温30分钟后加入引发剂0.01g,继续保温30分钟,此时如若黏度未达到6000mPa·s的要求,继续加入剩下的引发剂0.01g,若已达到要求的黏度,加入终止剂0.04g终止反应,然后冷却出料。
实施例3
一种纱管纸干强剂,通过以下步骤制得:
(1)将取代度为0.3的阳离子淀粉4.5g用20g纯水在50℃糊化后在此温度保温1小时,得到阳离子淀粉液,备用;
(2)在反应器中投入顺丁烯二酸0.51g、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵3.1g、丙烯酰胺12.1g,水59.7g,开动搅拌使物料混合均匀后,加入分子量抑制剂0.061g和交联剂0.008g,然后通入氮气,同时将物料升温至65℃,然后加入引发剂0.012g,引发聚合;
(3)聚合反应的自升温停止后(自升温过程中若温度超过93℃须用循环水冷却保持温度不超过该温度),加入步骤(1)中所述阳离子淀粉液,保温30分钟后加入引发剂0.012g,继续保温30分钟,此时如若黏度未达到4000mPa·s的要求,继续加入剩下的引发剂0.012g,若已达到要求的黏度,加入终止剂0.05g终止反应,然后冷却出料。
实施例4
一种纱管纸干强剂,通过以下步骤制得:
(1)将取代度为0.5的阳离子淀粉7.5g用30g纯水在50℃糊化后在此温度下保温1小时,得到阳离子淀粉液,备用;
(2)在反应器中投入丙烯酸0.75g、二甲基二烯丙基氯化铵1.2g、丙烯酰胺11.0g,水49.5g,开动搅拌使物料混合均匀后,加入分子量抑制剂0.061g和甘油三甲基丙烯酸酯0.008g,然后通入氮气,同时将物料升温至65℃,然后加入引发剂0.015g,引发聚合;
(3)聚合反应的自升温停止后(自升温过程中若温度超过93℃须用循环水冷却保持温度不超过该温度),加入步骤(1)中所述阳离子淀粉液,保温30分钟后加入引发剂0.015g,继续保温30分钟,此时如若黏度未达到3000mPa·s的要求,继续加入剩下的引发剂0.015g,若已达到要求的黏度,加入终止剂0.05g终止反应,然后冷却出料。
实施例5
一种纱管纸干强剂,通过以下步骤制得:
(1)将取代度为1的阳离子淀粉10.5g用30g纯水在50℃糊化后在此温度下保温1小时,得到阳离子淀粉液,备用;
(2)在反应器中投入衣康酸1.4g、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵2.5g、丙烯酰胺4.0g,水51.5g,开动搅拌使物料混合均匀后,加入分子量抑制剂0.03g和聚乙二醇二甲基丙烯酸酯0.01g,然后通入氮气,同时将物料升温至65℃,然后加入引发剂0.2g,引发聚合;
(3)聚合反应的自升温停止后(自升温过程中若温度超过93℃须用循环水冷却保持温度不超过该温度),加入步骤(1)中所述阳离子淀粉液,保温30分钟后加入引发剂0.2g,继续保温30分钟,此时如若黏度未达到7000mPa·s的要求,继续加入剩下的引发剂0.2g,若已达到要求的黏度,加入硫代硫酸钠0.03g终止反应,然后冷却出料。
实施例样品的性能测试:
取某纸厂的纱管纸纸浆,配浆:面底浆30%(质量),芯浆70%,0流失时定量120g/m2,清水抄片,经过二级压榨后烘干,然后放置室内平衡24小时,再检测耐破性能、耐折性能、环压性能。滤水性能在添加了添加物之后在抄片之前检测。
添加的添加物、顺序及添加量,测试结果列于表1。
表1:
Figure BDA0002321223010000061
注:粉体PAM助留剂先用水溶解成适合的浓度后再使用。
从测试数据可以看出,与对比样(市售同类产品)相比,耐破性能/耐折性能/环压性能明显优于对比样。此外,本发明还发现随着取代度≥0.07的阳离子淀粉的添加比例增大,在耐破性能和耐折性能基本保持不变或者不但没有下降反而还有提升的情况下,环压性能显著提升。
以上所述仅为本发明的具体实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明作的等效变换,或直接或间接运用在其它相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围之中。

Claims (10)

1.一种纱管纸干强剂,其特征在于,包括以下质量份数的原料组分:
Figure FDA0002321223000000011
2.根据权利要求1所述的纱管纸干强剂,其特征在于,所述纱管纸干强剂包括以下质量份数的原料组分:
Figure FDA0002321223000000012
3.根据权利要求1或2所述的纱管纸干强剂,其特征在于,所述阳离子淀粉为取代度≥0.07的阳离子淀粉。
4.根据权利要求1或2所述的纱管纸干强剂,其特征在于,所述具有不饱和双键的阳离子单体包括丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵中的至少一种。
5.根据权利要求1或2所述的纱管纸干强剂,其特征在于,所述具有不饱和双键的阴离子单体包括顺丁烯二酸、丙烯酸、衣康酸中的至少一种。
6.根据权利要求1或2所述的纱管纸干强剂,其特征在于,所述引发剂包括过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、过氧化氢中的至少一种。
7.根据权利要求1或2所述的纱管纸干强剂,其特征在于,所述分子量抑制剂包括十二硫醇、十八硫醇、异丙醇中的至少一种。
8.根据权利要求1或2所述的纱管纸干强剂,其特征在于,所述交联剂包括N,N-二甲基双丙烯酰胺、乙二醇二丙烯酸酯、甘油三甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯中的至少一种。
9.根据权利要求1或2所述的纱管纸干强剂,其特征在于,所述终止剂包括亚硫酸氢钠、亚硫酸钠、抗坏血酸、硫代硫酸钠、硫代硫酸钾、硫酸亚铁中的至少一种。
10.一种权利要求1-9中任一项所述的纱管纸干强剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将阳离子淀粉用部分水糊化,然后在40℃~70℃保温至少0.5小时,得到阳离子淀粉液;
(2)在反应器中加入具有不饱和双键的阴离子单体、具有不饱和双键的阳离子单体、丙烯酰胺、剩余水,搅拌,加入分子量抑制剂和交联剂,然后通入氮气,同时将物料升温至40~70℃,然后加入不超过一半的引发剂,引发聚合;
(3)加入所述阳离子淀粉液,保温至少10分钟后加入剩余的引发剂,然后加入终止剂。
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