CN115029955B - 一种利用阳离子无皂苯丙聚合物分散制备松香胶工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及松香胶制备工艺技术领域，提供一种利用阳离子无皂苯丙聚合物分散制备松香胶工艺，本发明通过聚合的阳离子无皂苯丙聚合物乳液为主要乳化剂对松香进行乳化，能够使乳化后的松香胶粒度均匀，降低乳化不充分现象产生的几率，从而提高乳化后松香胶的稳定性，而且经阳离子无皂苯丙聚合物乳液乳化后的松香胶带有较多的正电荷，能够在造纸施胶的过程中与纸浆纤维中的负电荷相互吸引，从而提高松香胶在纸纤维上的留着率。其次本发明通过在乳化混合液中加入机硅改性的聚氨酯，能够将有机硅等强疏水性高分子接枝到聚氨酯上，既能够提高聚氨酯的分散性能，又能够改进乳液成膜后的拒水性，从而提高纸张施胶后的耐油性和耐折性。

Description

一种利用阳离子无皂苯丙聚合物分散制备松香胶工艺
技术领域
本发明涉及松香胶制备工艺技术领域，具体涉及一种利用阳离子无皂苯丙聚合物分散制备松香胶工艺。
背景技术
松香胶作为传统施胶剂，在造纸行业中应用非常广泛，它大体上经历了皂化松香胶、强化松香胶、阴离子分散松香胶和阳离子分散松香胶等几个阶段。20世纪80年代中期，出现了阳离子型的松香乳液，因其带有正电荷，能和纸浆纤维的负电荷相吸引，自行留着在纤维上，因而硫酸铝的用量显著减少，使施胶的pH值提高到近碱性的范围，能耐碳酸钙填料，对造纸设备的腐蚀性减小。此外还具有夏天无施胶障碍和泡沫少等特点，逐渐成为中性抄纸和白水循环度高的抄纸系统的主要施胶剂品。因此，如何设计一种乳化制得阳离子松香胶的工艺，使松香具有较好的稳定性和分散性，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种利用阳离子无皂苯丙聚合物分散制备松香胶工艺，旨在使其乳化制备的阳离子松香胶具有较好的稳定性和分散性。
技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种利用阳离子无皂苯丙聚合物分散制备松香胶工艺，包括以下制备步骤：
S1、在三口烧瓶中加入30-35份二甲基二烯丙基氯化铵、16-18苯乙烯、28-30份丙烯酸丁酯、10-13份丙烯酰胺、3-5份异丙醇和适量去离子水，在搅拌条件下温控70℃反应20min，随后加入5-8份过硫酸钾-亚硫酸氢钠溶液进行引发，升温至95℃并恒温保存3-4h，所得即为阳离子无皂苯丙聚合物乳液；
S2、取50份阳离子无皂苯丙聚合物乳液、10份有机硅改性的聚氨酯、1-2份非离子表面活性剂和适量的去离子水进行混合，混合均匀后加热至70-80℃，所得记为乳化混合液；
S3、按照12：5：2：1的质量比称取松香、改性C9石油树脂、切片石蜡和松香甘油酯加热熔融后进行混合搅拌，在搅拌的过程中进行升温，当温度升高至140℃时，缓慢滴加S2中的乳化混合液，并将转速调节至400-500r/min；
S4、乳化混合液滴加完成后，在同样的温度和搅拌条件下以同等滴速滴加助乳化剂混合物，然后向S3的体系内滴加沸腾的去离子水进行转相，直至体系由W/O体系转变成O/W体系，转相完成后降低转速至400r/min，并快速加入稀释水；
S5、向S4中的体系内加入适量的稳定剂聚乙烯醇，搅拌均匀后迅速放入冰水中降温，使温度降至35-38℃，所得即为基于阳离子无皂苯丙聚合物分散的松香胶。
更进一步地，所述S1中的搅拌速度为400-500r/min。
更进一步地，所述S1中的硫酸钾-亚硫酸氢钠溶液中过硫酸钾与亚硫酸氢钠的摩尔比为5：3。
更进一步地，所述S2中有机硅改性的聚氨酯的制备方法包括以下步骤：
步骤1、将聚氨酯浸泡在0.4-0.8％重铬酸钾溶液中浸泡20-30min，浸泡结束后沥去多余液体，使用去离子水洗涤后在55-60℃的条件下烘干；
步骤2、取20份经步骤1处理后的聚氨酯和3-5份硅烷偶联剂加入至三口烧瓶内，接着向三口烧瓶内加入适量的甲醇，在60℃的水浴搅拌条件下反应2-3h，反应结束后继续搅拌，直至样品黏度达到要求；
步骤3、向步骤2中的体系内加入适量的NaOH溶液继续反应，反应结束后冷却至室温，最后用冰醋酸调节pH值至7，所得即为有机硅改性的聚氨酯。
更进一步地，所述步骤2中有机硅改性的聚氨酯的黏度为365mPa*s。
更进一步地，所述S3中乳化混合液的滴速为1-2滴/s。
更进一步地，所述S3中乳化混合液的量为总体系量的12％，且助乳化剂混合物的量为总体系量的3％，S3中的乳化过程中体系的温度维持在130-140℃。
更进一步地，所述S4中的转相速度为3500r/min，且转相温度为90-95℃。
更进一步地，所述S4中的稀释水为去离子水。
更进一步地，所述S4中的助乳化剂混合物为按照50：1的质量比对阳离子聚丙烯酰胺和阳离子淀粉进行混合制得。
有益效果
本发明提供了一种利用阳离子无皂苯丙聚合物分散制备松香胶工艺，与现有公知技术相比，本发明的具有如下有益效果：
本发明通过聚合的阳离子无皂苯丙聚合物乳液为主要乳化剂对松香进行乳化，能够使乳化后的松香胶粒度均匀，降低乳化不充分现象产生的几率，从而提高乳化后松香胶的稳定性，而且经阳离子无皂苯丙聚合物乳液乳化后的松香胶带有较多的正电荷，能够在造纸施胶的过程中与纸浆纤维中的负电荷相互吸引，从而提高松香胶在纸纤维上的留着率；其次，由于阳离子无皂苯丙聚合物乳液提高了松香胶在纸纤维上的留着率，则可降低助留剂硫酸铝的用量，能够将造纸施胶的pH值提高到中性范围内，从而降低松香胶生产过程中的腐蚀性。其次本发明通过在乳化混合液中加入机硅改性的聚氨酯，能够将有机硅等强疏水性高分子接枝到聚氨酯上，既能够提高聚氨酯的分散性能，又能够改进乳液成膜后的拒水性，从而提高纸张施胶后的耐油性和耐折性。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本实施例的一种利用阳离子无皂苯丙聚合物分散制备松香胶工艺，包括以下制备步骤：
S1、在三口烧瓶中加入30份二甲基二烯丙基氯化铵、17苯乙烯、28份丙烯酸丁酯、13份丙烯酰胺、4份异丙醇和适量去离子水，在搅拌条件下温控70℃反应20min，随后加入5份过硫酸钾-亚硫酸氢钠溶液进行引发，升温至95℃并恒温保存4h，所得即为阳离子无皂苯丙聚合物乳液；
S2、取50份阳离子无皂苯丙聚合物乳液、10份有机硅改性的聚氨酯、2份非离子表面活性剂和适量的去离子水进行混合，混合均匀后加热至75℃，所得记为乳化混合液；
S3、按照12：5：2：1的质量比称取松香、改性C9石油树脂、切片石蜡和松香甘油酯加热熔融后进行混合搅拌，在搅拌的过程中进行升温，当温度升高至140℃时，缓慢滴加S2中的乳化混合液，并将转速调节至400r/min；
S4、乳化混合液滴加完成后，在同样的温度和搅拌条件下以同等滴速滴加助乳化剂混合物，然后向S3的体系内滴加沸腾的去离子水进行转相，直至体系由W/O体系转变成O/W体系，转相完成后降低转速至400r/min，并快速加入稀释水；
S5、向S4中的体系内加入适量的稳定剂聚乙烯醇，搅拌均匀后迅速放入冰水中降温，使温度降至36℃，所得即为基于阳离子无皂苯丙聚合物分散的松香胶。
S1中的搅拌速度为400r/min。
S1中的硫酸钾-亚硫酸氢钠溶液中过硫酸钾与亚硫酸氢钠的摩尔比为5：3。
S2中有机硅改性的聚氨酯的制备方法包括以下步骤：
步骤1、将聚氨酯浸泡在0.4％重铬酸钾溶液中浸泡20min，浸泡结束后沥去多余液体，使用去离子水洗涤后在58℃的条件下烘干；
步骤2、取20份经步骤1处理后的聚氨酯和4份硅烷偶联剂加入至三口烧瓶内，接着向三口烧瓶内加入适量的甲醇，在60℃的水浴搅拌条件下反应2h，反应结束后继续搅拌，直至样品黏度达到要求；
步骤3、向步骤2中的体系内加入适量的NaOH溶液继续反应，反应结束后冷却至室温，最后用冰醋酸调节pH值至7，所得即为有机硅改性的聚氨酯。
步骤2中有机硅改性的聚氨酯的黏度为365mPa*s。
S3中乳化混合液的滴速为2滴/s。
S3中乳化混合液的量为总体系量的12％，且助乳化剂混合物的量为总体系量的3％，S3中的乳化过程中体系的温度维持在130℃。
S4中的转相速度为3500r/min，且转相温度为90℃。
S4中的稀释水为去离子水。
S4中的助乳化剂混合物为按照50：1的质量比对阳离子聚丙烯酰胺和阳离子淀粉进行混合制得。
实施例2：
本实施例的一种利用阳离子无皂苯丙聚合物分散制备松香胶工艺，包括以下制备步骤：
S1、在三口烧瓶中加入35份二甲基二烯丙基氯化铵、16苯乙烯、29份丙烯酸丁酯、12份丙烯酰胺、5份异丙醇和适量去离子水，在搅拌条件下温控70℃反应20min，随后加入7份过硫酸钾-亚硫酸氢钠溶液进行引发，升温至95℃并恒温保存3h，所得即为阳离子无皂苯丙聚合物乳液；
S2、取50份阳离子无皂苯丙聚合物乳液、10份有机硅改性的聚氨酯、1份非离子表面活性剂和适量的去离子水进行混合，混合均匀后加热至70℃，所得记为乳化混合液；
S3、按照12：5：2：1的质量比称取松香、改性C9石油树脂、切片石蜡和松香甘油酯加热熔融后进行混合搅拌，在搅拌的过程中进行升温，当温度升高至140℃时，缓慢滴加S2中的乳化混合液，并将转速调节至400r/min；
S4、乳化混合液滴加完成后，在同样的温度和搅拌条件下以同等滴速滴加助乳化剂混合物，然后向S3的体系内滴加沸腾的去离子水进行转相，直至体系由W/O体系转变成O/W体系，转相完成后降低转速至400r/min，并快速加入稀释水；
S5、向S4中的体系内加入适量的稳定剂聚乙烯醇，搅拌均匀后迅速放入冰水中降温，使温度降至38℃，所得即为基于阳离子无皂苯丙聚合物分散的松香胶。
S1中的搅拌速度为500r/min。
S1中的硫酸钾-亚硫酸氢钠溶液中过硫酸钾与亚硫酸氢钠的摩尔比为5：3。
S2中有机硅改性的聚氨酯的制备方法包括以下步骤：
步骤1、将聚氨酯浸泡在0.8％重铬酸钾溶液中浸泡25min，浸泡结束后沥去多余液体，使用去离子水洗涤后在55℃的条件下烘干；
步骤2、取20份经步骤1处理后的聚氨酯和3份硅烷偶联剂加入至三口烧瓶内，接着向三口烧瓶内加入适量的甲醇，在60℃的水浴搅拌条件下反应3h，反应结束后继续搅拌，直至样品黏度达到要求；
步骤3、向步骤2中的体系内加入适量的NaOH溶液继续反应，反应结束后冷却至室温，最后用冰醋酸调节pH值至7，所得即为有机硅改性的聚氨酯。
步骤2中有机硅改性的聚氨酯的黏度为365mPa*s。
S3中乳化混合液的滴速为1滴/s。
S3中乳化混合液的量为总体系量的12％，且助乳化剂混合物的量为总体系量的3％，S3中的乳化过程中体系的温度维持在135℃。
S4中的转相速度为3500r/min，且转相温度为95℃。
S4中的稀释水为去离子水。
S4中的助乳化剂混合物为按照50：1的质量比对阳离子聚丙烯酰胺和阳离子淀粉进行混合制得。
实施例3：
本实施例的一种利用阳离子无皂苯丙聚合物分散制备松香胶工艺，包括以下制备步骤：
S1、在三口烧瓶中加入32份二甲基二烯丙基氯化铵、18苯乙烯、30份丙烯酸丁酯、10份丙烯酰胺、3份异丙醇和适量去离子水，在搅拌条件下温控70℃反应20min，随后加入8份过硫酸钾-亚硫酸氢钠溶液进行引发，升温至95℃并恒温保存3h，所得即为阳离子无皂苯丙聚合物乳液；
S2、取50份阳离子无皂苯丙聚合物乳液、10份有机硅改性的聚氨酯、2份非离子表面活性剂和适量的去离子水进行混合，混合均匀后加热至80℃，所得记为乳化混合液；
S3、按照12：5：2：1的质量比称取松香、改性C9石油树脂、切片石蜡和松香甘油酯加热熔融后进行混合搅拌，在搅拌的过程中进行升温，当温度升高至140℃时，缓慢滴加S2中的乳化混合液，并将转速调节至500r/min；
S4、乳化混合液滴加完成后，在同样的温度和搅拌条件下以同等滴速滴加助乳化剂混合物，然后向S3的体系内滴加沸腾的去离子水进行转相，直至体系由W/O体系转变成O/W体系，转相完成后降低转速至400r/min，并快速加入稀释水；
S5、向S4中的体系内加入适量的稳定剂聚乙烯醇，搅拌均匀后迅速放入冰水中降温，使温度降至35℃，所得即为基于阳离子无皂苯丙聚合物分散的松香胶。
S1中的搅拌速度为400r/min。
S1中的硫酸钾-亚硫酸氢钠溶液中过硫酸钾与亚硫酸氢钠的摩尔比为5：3。
S2中有机硅改性的聚氨酯的制备方法包括以下步骤：
步骤1、将聚氨酯浸泡在0.6％重铬酸钾溶液中浸泡30min，浸泡结束后沥去多余液体，使用去离子水洗涤后在60℃的条件下烘干；
步骤2、取20份经步骤1处理后的聚氨酯和5份硅烷偶联剂加入至三口烧瓶内，接着向三口烧瓶内加入适量的甲醇，在60℃的水浴搅拌条件下反应3h，反应结束后继续搅拌，直至样品黏度达到要求；
步骤3、向步骤2中的体系内加入适量的NaOH溶液继续反应，反应结束后冷却至室温，最后用冰醋酸调节pH值至7，所得即为有机硅改性的聚氨酯。
步骤2中有机硅改性的聚氨酯的黏度为365mPa*s。
S3中乳化混合液的滴速为1滴/s。
S3中乳化混合液的量为总体系量的12％，且助乳化剂混合物的量为总体系量的3％，S3中的乳化过程中体系的温度维持在140℃。
S4中的转相速度为3500r/min，且转相温度为92℃。
S4中的稀释水为去离子水。
S4中的助乳化剂混合物为按照50：1的质量比对阳离子聚丙烯酰胺和阳离子淀粉进行混合制得。
性能测试
将实施例1-3中制得的基于阳离子无皂苯丙聚合物分散的松香胶分别标记为实施例1、实施例2、实施例3，将市面上普通乳化剂乳化制得的松香胶标记为对比例，对实施例1、实施例2、实施例3和对比例的性能进行检测，检测结果记录如下表：
Figure BDA0003741933820000091
通过上表数据显示可知，本实施例1-3制得的基于阳离子无皂苯丙聚合物分散的松香胶的稳定性和分散性均高于市面上普通乳化剂乳化制得的松香胶，且在纸纤维上有较高的留着率，具有极佳的市场推广价值。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种利用阳离子无皂苯丙聚合物分散制备松香胶工艺，其特征在于，包括以下制备步骤：
S1、在三口烧瓶中加入30-35份二甲基二烯丙基氯化铵、16-18份苯乙烯、28-30份丙烯酸丁酯、10-13份丙烯酰胺、3-5份异丙醇和适量去离子水，在搅拌条件下温控70℃反应20min，随后加入5-8份过硫酸钾-亚硫酸氢钠溶液进行引发，升温至95℃并恒温保存3-4h，所得即为阳离子无皂苯丙聚合物乳液；
S2、取50份阳离子无皂苯丙聚合物乳液、10份有机硅改性的聚氨酯、1-2份非离子表面活性剂和适量的去离子水进行混合，混合均匀后加热至70-80℃，所得记为乳化混合液；
S3、按照12：5：2：1的质量比称取松香、改性C9石油树脂、切片石蜡和松香甘油酯加热熔融后进行混合搅拌，在搅拌的过程中进行升温，当温度升高至140℃时，缓慢滴加S2中的乳化混合液，并将转速调节至400-500r/min；
S4、乳化混合液滴加完成后，在同样的温度和搅拌条件下以同等滴速滴加助乳化剂混合物，然后向S3的体系内滴加沸腾的去离子水进行转相，直至体系由W/O体系转变成O/W体系，转相完成后降低转速至400r/min，并快速加入稀释水；
S5、向S4中的体系内加入适量的稳定剂聚乙烯醇，搅拌均匀后迅速放入冰水中降温，使温度降至35-38℃，所得即为基于阳离子无皂苯丙聚合物分散的松香胶；
所述S2中有机硅改性的聚氨酯的制备方法包括以下步骤：
步骤1、将聚氨酯浸泡在0.4-0.8％重铬酸钾溶液中浸泡20-30min，浸泡结束后沥去多余液体，使用去离子水洗涤后在55-60℃的条件下烘干；
步骤2、取20份经步骤1处理后的聚氨酯和3-5份硅烷偶联剂加入至三口烧瓶内，接着向三口烧瓶内加入适量的甲醇，在60℃的水浴搅拌条件下反应2-3h，反应结束后继续搅拌，直至样品黏度达到要求；
步骤3、向步骤2中的体系内加入适量的NaOH溶液继续反应，反应结束后冷却至室温，最后用冰醋酸调节pH值至7，所得即为有机硅改性的聚氨酯；
所述步骤2中有机硅改性的聚氨酯的黏度为365mPa*s。
2.根据权利要求1所述的一种利用阳离子无皂苯丙聚合物分散制备松香胶工艺，其特征在于，所述S1中的搅拌速度为400-500r/min。
3.根据权利要求1所述的一种利用阳离子无皂苯丙聚合物分散制备松香胶工艺，其特征在于，所述S1中的硫酸钾-亚硫酸氢钠溶液中过硫酸钾与亚硫酸氢钠的摩尔比为5：3。
4.根据权利要求1所述的一种利用阳离子无皂苯丙聚合物分散制备松香胶工艺，其特征在于，所述S3中乳化混合液的滴速为1-2滴/s。
5.根据权利要求1所述的一种利用阳离子无皂苯丙聚合物分散制备松香胶工艺，其特征在于，所述S3中乳化混合液的量为总体系量的12％，且助乳化剂混合物的量为总体系量的3％，S3中的乳化过程中体系的温度维持在130-140℃。
6.根据权利要求1所述的一种利用阳离子无皂苯丙聚合物分散制备松香胶工艺，其特征在于，所述S4中的转相速度为3500r/min，且转相温度为90-95℃。
7.根据权利要求1所述的一种利用阳离子无皂苯丙聚合物分散制备松香胶工艺，其特征在于，所述S4中的稀释水为去离子水。
8.根据权利要求1所述的一种利用阳离子无皂苯丙聚合物分散制备松香胶工艺，其特征在于，所述S4中的助乳化剂混合物为按照50：1的质量比对阳离子聚丙烯酰胺和阳离子淀粉进行混合制得。
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