CN115125762A - 一种低氯环保型造纸湿强剂及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及造纸助剂技术领域，提供一种低氯环保型造纸湿强剂及其生产工艺，本发明通过硅烷偶联剂对聚乙烯亚胺进行改性，使硅烷偶联剂中的环氧基团与聚乙烯亚胺进行化学交联，能够提高聚乙烯亚胺的湿强效果，而且硅烷偶联剂中的硅氧烷基在一定条件下可以水解形成高活性硅羟基，进而与纸张纤维羟基基团发生脱水反应形成较强的醚键，使聚合物与纸张纤维形成双重交联的三维网络结构，增加纸张的强度性能；本发明中加入戊二醛接枝季铵型阳离子聚乙烯醇使之与改性聚酰胺多胺环氧氯丙烷之间互相协同，能够在造纸的过程中使造纸原浆与纸张纤维反应交联，提高限位间的结合力，从而提高纸张的湿强性能。
Description
技术领域
本发明涉及造纸助剂技术领域，具体涉及一种低氯环保型造纸湿强剂及其生产工艺。
背景技术
湿强剂主要在造纸行业中应用，不同的纸种其用量大不相同，如卫生纸、果袋纸、板纸、可湿水面纸等，湿强剂现在主要是以PAE湿强剂为主，但是PAE在生产过程中会产生大量的有机氯，对环境的危害较高，因此，需要降低PAE在湿强剂中的用量。目前市面上的湿强剂大都为单一组分，优异性能较为单一，所制造的纸张湿强性能较差，需要进行改进。
发明内容
解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种低氯环保型造纸湿强剂及其生产工艺，旨在使其能够提高所制造纸张的湿强性能。
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：
一种低氯环保型造纸湿强剂，所述湿强剂为硅烷偶联剂改性的聚乙烯亚胺、改性聚酰胺多胺环氧氯丙烷、戊二醛接枝季铵型阳离子聚乙烯醇、脲醛树脂、聚酰胺聚胺环氧氯丙烷和多功能羧酸按照指定比例混合制得。
更进一步地，所述硅烷偶联剂改性的聚乙烯亚胺的合成方法为：按照2：10的质量比称取硅烷偶联剂和聚乙烯亚胺加入至三口烧瓶内，接着向三口烧瓶内加入适量的甲醇，在50℃的水浴搅拌条件下反应至样品黏度达到要求，然后加入适量的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。
更进一步地，所述改性聚酰胺多胺环氧氯丙烷的制作方法包括以下步骤：
步骤1、在装有搅拌器的三口烧瓶中加入一定量的二乙烯三胺和少量的催化剂H2SO4，接着在搅拌的条件下缓慢加入己二酸，此时反应开始放热，放热结束后加热温度至155℃后，在高温条件下二乙烯三胺和己二酸进行脱水缩聚，保温至无水分馏出；
步骤2、对步骤1中的体系进行降温，温度降至120℃后，加入80℃的纯水调固含量为50％，得到的亮红色透明预聚体溶液；
步骤3、将装有步骤2中预聚体溶液的容器放入装有回流冷凝管和搅拌器的水浴锅中，加纯水调固含量30％后，在30℃的条件下，缓慢滴加环氧氯丙烷；
步骤4、将步骤3中体系的温度升至70-80℃，保温2-3h后加入硅烷偶联剂继续反应，直至黏度达到365mPa*s时加酸终止反应，最后加纯水调固含量为30％后冷却至室温；
步骤5、向步骤4的体系内加入H2SO4调节pH值为3-4，最终得到亮红黄色透明溶液，所得即为改性聚酰胺多胺环氧氯丙烷。
更进一步地，所述步骤1中的H2SO4的浓度为98％。
更进一步地，所述步骤3中的滴速为2-3滴/s。
更进一步地，所述戊二醛接枝季铵型阳离子聚乙烯醇的制备方法包括以下步骤：
步骤a、取36份去离子水倒入三口烧瓶中，再加入4份聚乙烯醇，调节水浴温度为95-100℃，一直搅拌直至聚乙烯醇溶解透明之后，将其冷却至45-50℃进行后续反应；
步骤b、向步骤a的体系中加入2份阳离子醚化剂，混合搅拌均匀后，将氢氧化钠溶液慢慢加入到混合液中进行催化反应，反应35-40min后，得到阳离子化聚乙烯醇透明溶液；
步骤c、在75-80℃的条件下，向步骤b的体系内加入4份戊二醛进行接枝交联，反应1-2h后冷却至室温，所得即为戊二醛接枝季铵型阳离子聚乙烯醇溶液。
更进一步地，所述步骤b中的搅拌速度为300-500r/min，搅拌时间为30-40min。
更进一步地，所述步骤b中的氢氧化钠溶液为10％的氢氧化钠溶液。
一种低氯环保型造纸湿强剂的生产工艺，包括以下生产步骤：
S1、称取18-22份硅烷偶联剂改性的聚乙烯亚胺、25-28份改性聚酰胺多胺环氧氯丙烷、35-38份戊二醛接枝季铵型阳离子聚乙烯醇、10-12份脲醛树脂、8-10份聚酰胺聚胺环氧氯丙烷、15-16份多功能羧酸和适量的溶剂在35-40℃的条件下进行混合搅拌；
S2、向S1的体系内加入3-5份的分散剂进行搅拌混合，混合均匀后置于10000-15000Hz的频率下进行超声分散，超声分散时间为15-20min，所得即为低氯环保型造纸湿强剂。
更进一步地，所述S1和S2中的搅拌速度为400-500r/min，S1中的搅拌时间为25-30min。
有益效果
本发明提供了一种低氯环保型造纸湿强剂及其生产工艺，与现有公知技术相比，本发明的具有如下有益效果：
本发明通过硅烷偶联剂对聚乙烯亚胺进行改性，使硅烷偶联剂中的环氧基团与聚乙烯亚胺进行化学交联，能够提高聚乙烯亚胺的湿强效果，而且硅烷偶联剂中的硅氧烷基在一定条件下可以水解形成高活性硅羟基，进而与纸张纤维羟基基团发生脱水反应形成较强的醚键，使聚合物与纸张纤维形成双重交联的三维网络结构，增加纸张的强度性能；其次，通过硅烷偶联剂对聚酰胺多胺环氧氯丙烷进行改性，能够使改性后的聚酰胺多胺环氧氯丙烷与改性后的聚乙烯亚胺之间相互作用，从而提高湿强剂的稳定性和所造纸张的湿强性能；本发明中加入戊二醛接枝季铵型阳离子聚乙烯醇使之与改性聚酰胺多胺环氧氯丙烷之间互相协同，能够在造纸的过程中使造纸原浆与纸张纤维反应交联，提高限位间的结合力，从而提高纸张的湿强性能。
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：
本实施例的一种低氯环保型造纸湿强剂，湿强剂为硅烷偶联剂改性的聚乙烯亚胺、改性聚酰胺多胺环氧氯丙烷、戊二醛接枝季铵型阳离子聚乙烯醇、脲醛树脂、聚酰胺聚胺环氧氯丙烷和多功能羧酸按照指定比例混合制得。
硅烷偶联剂改性的聚乙烯亚胺的合成方法为：按照2：10的质量比称取硅烷偶联剂和聚乙烯亚胺加入至三口烧瓶内，接着向三口烧瓶内加入适量的甲醇，在50℃的水浴搅拌条件下反应至样品黏度达到要求，然后加入适量的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。
改性聚酰胺多胺环氧氯丙烷的制作方法包括以下步骤：
步骤1、在装有搅拌器的三口烧瓶中加入一定量的二乙烯三胺和少量的催化剂H2SO4，接着在搅拌的条件下缓慢加入己二酸，此时反应开始放热，放热结束后加热温度至155℃后，在高温条件下二乙烯三胺和己二酸进行脱水缩聚，保温至无水分馏出；
步骤2、对步骤1中的体系进行降温，温度降至120℃后，加入80℃的纯水调固含量为50％，得到的亮红色透明预聚体溶液；
步骤3、将装有步骤2中预聚体溶液的容器放入装有回流冷凝管和搅拌器的水浴锅中，加纯水调固含量30％后，在30℃的条件下，缓慢滴加环氧氯丙烷；
步骤4、将步骤3中体系的温度升至75℃，保温3h后加入硅烷偶联剂继续反应，直至黏度达到365mPa*s时加酸终止反应，最后加纯水调固含量为30％后冷却至室温；
步骤5、向步骤4的体系内加入H2SO4调节pH值为3，最终得到亮红黄色透明溶液，所得即为改性聚酰胺多胺环氧氯丙烷。
步骤1中的H2SO4的浓度为98％。
步骤3中的滴速为2滴/s。
戊二醛接枝季铵型阳离子聚乙烯醇的制备方法包括以下步骤：
步骤a、取36份去离子水倒入三口烧瓶中，再加入4份聚乙烯醇，调节水浴温度为98℃，一直搅拌直至聚乙烯醇溶解透明之后，将其冷却至45℃进行后续反应；
步骤b、向步骤a的体系中加入2份阳离子醚化剂，混合搅拌均匀后，将氢氧化钠溶液慢慢加入到混合液中进行催化反应，反应40min后，得到阳离子化聚乙烯醇透明溶液；
步骤c、在80℃的条件下，向步骤b的体系内加入4份戊二醛进行接枝交联，反应2h后冷却至室温，所得即为戊二醛接枝季铵型阳离子聚乙烯醇溶液。
步骤b中的搅拌速度为400r/min，搅拌时间为30min。
步骤b中的氢氧化钠溶液为10％的氢氧化钠溶液。
一种低氯环保型造纸湿强剂的生产工艺，包括以下生产步骤：
S1、称取20份硅烷偶联剂改性的聚乙烯亚胺、25份改性聚酰胺多胺环氧氯丙烷、35份戊二醛接枝季铵型阳离子聚乙烯醇、10份脲醛树脂、10份聚酰胺聚胺环氧氯丙烷、16份多功能羧酸和适量的溶剂在35℃的条件下进行混合搅拌；
S2、向S1的体系内加入4份的分散剂进行搅拌混合，混合均匀后置于10000Hz的频率下进行超声分散，超声分散时间为17min，所得即为低氯环保型造纸湿强剂。
S1和S2中的搅拌速度为500r/min，S1中的搅拌时间为25min。
实施例2：
本实施例的一种低氯环保型造纸湿强剂，湿强剂为硅烷偶联剂改性的聚乙烯亚胺、改性聚酰胺多胺环氧氯丙烷、戊二醛接枝季铵型阳离子聚乙烯醇、脲醛树脂、聚酰胺聚胺环氧氯丙烷和多功能羧酸按照指定比例混合制得。
硅烷偶联剂改性的聚乙烯亚胺的合成方法为：按照2：10的质量比称取硅烷偶联剂和聚乙烯亚胺加入至三口烧瓶内，接着向三口烧瓶内加入适量的甲醇，在50℃的水浴搅拌条件下反应至样品黏度达到要求，然后加入适量的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。
改性聚酰胺多胺环氧氯丙烷的制作方法包括以下步骤：
步骤1、在装有搅拌器的三口烧瓶中加入一定量的二乙烯三胺和少量的催化剂H2SO4，接着在搅拌的条件下缓慢加入己二酸，此时反应开始放热，放热结束后加热温度至155℃后，在高温条件下二乙烯三胺和己二酸进行脱水缩聚，保温至无水分馏出；
步骤2、对步骤1中的体系进行降温，温度降至120℃后，加入80℃的纯水调固含量为50％，得到的亮红色透明预聚体溶液；
步骤3、将装有步骤2中预聚体溶液的容器放入装有回流冷凝管和搅拌器的水浴锅中，加纯水调固含量30％后，在30℃的条件下，缓慢滴加环氧氯丙烷；
步骤4、将步骤3中体系的温度升至70℃，保温3h后加入硅烷偶联剂继续反应，直至黏度达到365mPa*s时加酸终止反应，最后加纯水调固含量为30％后冷却至室温；
步骤5、向步骤4的体系内加入H2SO4调节pH值为3，最终得到亮红黄色透明溶液，所得即为改性聚酰胺多胺环氧氯丙烷。
步骤1中的H2SO4的浓度为98％。
步骤3中的滴速为2滴/s。
戊二醛接枝季铵型阳离子聚乙烯醇的制备方法包括以下步骤：
步骤a、取36份去离子水倒入三口烧瓶中，再加入4份聚乙烯醇，调节水浴温度为100℃，一直搅拌直至聚乙烯醇溶解透明之后，将其冷却至48℃进行后续反应；
步骤b、向步骤a的体系中加入2份阳离子醚化剂，混合搅拌均匀后，将氢氧化钠溶液慢慢加入到混合液中进行催化反应，反应35min后，得到阳离子化聚乙烯醇透明溶液；
步骤c、在75℃的条件下，向步骤b的体系内加入4份戊二醛进行接枝交联，反应2h后冷却至室温，所得即为戊二醛接枝季铵型阳离子聚乙烯醇溶液。
步骤b中的搅拌速度为300r/min，搅拌时间为35min。
步骤b中的氢氧化钠溶液为10％的氢氧化钠溶液。
一种低氯环保型造纸湿强剂的生产工艺，包括以下生产步骤：
S1、称取22份硅烷偶联剂改性的聚乙烯亚胺、28份改性聚酰胺多胺环氧氯丙烷、38份戊二醛接枝季铵型阳离子聚乙烯醇、11份脲醛树脂、9份聚酰胺聚胺环氧氯丙烷、15份多功能羧酸和适量的溶剂在40℃的条件下进行混合搅拌；
S2、向S1的体系内加入5份的分散剂进行搅拌混合，混合均匀后置于12000Hz的频率下进行超声分散，超声分散时间为20min，所得即为低氯环保型造纸湿强剂。
S1和S2中的搅拌速度为400r/min，S1中的搅拌时间为30min。
实施例3：
本实施例的一种低氯环保型造纸湿强剂，湿强剂为硅烷偶联剂改性的聚乙烯亚胺、改性聚酰胺多胺环氧氯丙烷、戊二醛接枝季铵型阳离子聚乙烯醇、脲醛树脂、聚酰胺聚胺环氧氯丙烷和多功能羧酸按照指定比例混合制得。
硅烷偶联剂改性的聚乙烯亚胺的合成方法为：按照2：10的质量比称取硅烷偶联剂和聚乙烯亚胺加入至三口烧瓶内，接着向三口烧瓶内加入适量的甲醇，在50℃的水浴搅拌条件下反应至样品黏度达到要求，然后加入适量的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。
改性聚酰胺多胺环氧氯丙烷的制作方法包括以下步骤：
步骤1、在装有搅拌器的三口烧瓶中加入一定量的二乙烯三胺和少量的催化剂H2SO4，接着在搅拌的条件下缓慢加入己二酸，此时反应开始放热，放热结束后加热温度至155℃后，在高温条件下二乙烯三胺和己二酸进行脱水缩聚，保温至无水分馏出；
步骤2、对步骤1中的体系进行降温，温度降至120℃后，加入80℃的纯水调固含量为50％，得到的亮红色透明预聚体溶液；
步骤3、将装有步骤2中预聚体溶液的容器放入装有回流冷凝管和搅拌器的水浴锅中，加纯水调固含量30％后，在30℃的条件下，缓慢滴加环氧氯丙烷；
步骤4、将步骤3中体系的温度升至80℃，保温2h后加入硅烷偶联剂继续反应，直至黏度达到365mPa*s时加酸终止反应，最后加纯水调固含量为30％后冷却至室温；
步骤5、向步骤4的体系内加入H2SO4调节pH值为4，最终得到亮红黄色透明溶液，所得即为改性聚酰胺多胺环氧氯丙烷。
步骤1中的H2SO4的浓度为98％。
步骤3中的滴速为3滴/s。
戊二醛接枝季铵型阳离子聚乙烯醇的制备方法包括以下步骤：
步骤a、取36份去离子水倒入三口烧瓶中，再加入4份聚乙烯醇，调节水浴温度为95℃，一直搅拌直至聚乙烯醇溶解透明之后，将其冷却至50℃进行后续反应；
步骤b、向步骤a的体系中加入2份阳离子醚化剂，混合搅拌均匀后，将氢氧化钠溶液慢慢加入到混合液中进行催化反应，反应38min后，得到阳离子化聚乙烯醇透明溶液；
步骤c、在78℃的条件下，向步骤b的体系内加入4份戊二醛进行接枝交联，反应1h后冷却至室温，所得即为戊二醛接枝季铵型阳离子聚乙烯醇溶液。
步骤b中的搅拌速度为500r/min，搅拌时间为40min。
步骤b中的氢氧化钠溶液为10％的氢氧化钠溶液。
一种低氯环保型造纸湿强剂的生产工艺，包括以下生产步骤：
S1、称取18份硅烷偶联剂改性的聚乙烯亚胺、27份改性聚酰胺多胺环氧氯丙烷、36份戊二醛接枝季铵型阳离子聚乙烯醇、12份脲醛树脂、8份聚酰胺聚胺环氧氯丙烷、16份多功能羧酸和适量的溶剂在37℃的条件下进行混合搅拌；
S2、向S1的体系内加入3份的分散剂进行搅拌混合，混合均匀后置于15000Hz的频率下进行超声分散，超声分散时间为15min，所得即为低氯环保型造纸湿强剂。
S1和S2中的搅拌速度为400r/min，S1中的搅拌时间为27min。
性能测试
将实施例1-3中制得的低氯环保型造纸湿强剂制造的纸张分别标记为实施例1、实施例2、实施例3，将市面上普通湿强剂制造的纸张标记为对比例，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：
通过上表数据显示可知，本实施例1-3的低氯环保型造纸湿强剂制造的纸张性的干抗指数、湿抗指数和湿强度均高于市面上普通湿强剂制造的纸张，且稳定性较高，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 (10)
1.一种低氯环保型造纸湿强剂，其特征在于，所述湿强剂为硅烷偶联剂改性的聚乙烯亚胺、改性聚酰胺多胺环氧氯丙烷、戊二醛接枝季铵型阳离子聚乙烯醇、脲醛树脂、聚酰胺聚胺环氧氯丙烷和多功能羧酸按照指定比例混合制得。
2.根据权利要求1所述的一种低氯环保型造纸湿强剂，其特征在于，所述硅烷偶联剂改性的聚乙烯亚胺的合成方法为：按照2：10的质量比称取硅烷偶联剂和聚乙烯亚胺加入至三口烧瓶内，接着向三口烧瓶内加入适量的甲醇，在50℃的水浴搅拌条件下反应至样品黏度达到要求，然后加入适量的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。
3.根据权利要求1所述的一种低氯环保型造纸湿强剂，其特征在于，所述改性聚酰胺多胺环氧氯丙烷的制作方法包括以下步骤：
步骤1、在装有搅拌器的三口烧瓶中加入一定量的二乙烯三胺和少量的催化剂H2SO4，接着在搅拌的条件下缓慢加入己二酸，此时反应开始放热，放热结束后加热温度至155℃后，在高温条件下二乙烯三胺和己二酸进行脱水缩聚，保温至无水分馏出；
步骤2、对步骤1中的体系进行降温，温度降至120℃后，加入80℃的纯水调固含量为50％，得到的亮红色透明预聚体溶液；
步骤3、将装有步骤2中预聚体溶液的容器放入装有回流冷凝管和搅拌器的水浴锅中，加纯水调固含量30％后，在30℃的条件下，缓慢滴加环氧氯丙烷；
步骤4、将步骤3中体系的温度升至70-80℃，保温2-3h后加入硅烷偶联剂继续反应，直至黏度达到365mPa*s时加酸终止反应，最后加纯水调固含量为30％后冷却至室温；
步骤5、向步骤4的体系内加入H2SO4调节pH值为3-4，最终得到亮红黄色透明溶液，所得即为改性聚酰胺多胺环氧氯丙烷。
4.根据权利要求3所述的一种低氯环保型造纸湿强剂，其特征在于，所述步骤1中的H2SO4的浓度为98％。
5.根据权利要求3所述的一种低氯环保型造纸湿强剂，其特征在于，所述步骤3中的滴速为2-3滴/s。
6.根据权利要求1所述的一种低氯环保型造纸湿强剂，其特征在于，所述戊二醛接枝季铵型阳离子聚乙烯醇的制备方法包括以下步骤：
步骤a、取36份去离子水倒入三口烧瓶中，再加入4份聚乙烯醇，调节水浴温度为95-100℃，一直搅拌直至聚乙烯醇溶解透明之后，将其冷却至45-50℃进行后续反应；
步骤b、向步骤a的体系中加入2份阳离子醚化剂，混合搅拌均匀后，将氢氧化钠溶液慢慢加入到混合液中进行催化反应，反应35-40min后，得到阳离子化聚乙烯醇透明溶液；
步骤c、在75-80℃的条件下，向步骤b的体系内加入4份戊二醛进行接枝交联，反应1-2h后冷却至室温，所得即为戊二醛接枝季铵型阳离子聚乙烯醇溶液。
7.根据权利要求6所述的一种低氯环保型造纸湿强剂，其特征在于，所述步骤b中的搅拌速度为300-500r/min，搅拌时间为30-40min。
8.根据权利要求6所述的一种低氯环保型造纸湿强剂，其特征在于，所述步骤b中的氢氧化钠溶液为10％的氢氧化钠溶液。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种低氯环保型造纸湿强剂的生产工艺，其特征在于，包括以下生产步骤：
S1、称取18-22份硅烷偶联剂改性的聚乙烯亚胺、25-28份改性聚酰胺多胺环氧氯丙烷、35-38份戊二醛接枝季铵型阳离子聚乙烯醇、10-12份脲醛树脂、8-10份聚酰胺聚胺环氧氯丙烷、15-16份多功能羧酸和适量的溶剂在35-40℃的条件下进行混合搅拌；
S2、向S1的体系内加入3-5份的分散剂进行搅拌混合，混合均匀后置于10000-15000Hz的频率下进行超声分散，超声分散时间为15-20min，所得即为低氯环保型造纸湿强剂。
10.根据权利要求9所述的一种低氯环保型造纸湿强剂的生产工艺，其特征在于，所述S1和S2中的搅拌速度为400-500r/min，S1中的搅拌时间为25-30min。
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Citations (1)
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