CN115584006B - 一种三元结合干强剂、制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种三元结合干强剂、制备方法及应用，属于纸张干强剂领域。所述三元结合干强剂的制备方法，由以下步骤组成：制备第一组分、制备第二组分、制备第三组分。所述三元结合干强剂应用于造纸工艺中，能够在有效提高板纸耐破指数、横向环压指数、横向耐折度、内结合强度的同时，有效提高造纸过程中的系统单程留着率，提高成纸灰分含量，降低上网浆料浓度；同时，还能够有效降低纸机断头的发生。

Description

一种三元结合干强剂、制备方法及应用
技术领域
本发明涉及纸张干强剂领域，尤其是涉及一种三元结合干强剂、制备方法及应用。
背景技术
目前，我国的造纸工业中大量利用废纸纸浆、草类纤维的原料进行造纸。其对于废纸的回收利用率逐年提升，其虽然实现了对废纸的有效回用，但是废纸回收利用率的提高，也意味着废纸循环使用次数的增加，其必然导致纸张性能降低，因此，如何提高纸张的性能也成为本领域内的热点研究问题。
干强剂是造纸工业中用于增加纸张强度的一类重要化学品，许多水溶性、且能够与纤维形成氢键结合的聚合物都可以作为干强剂使用。利用干强剂可以增加纸张和纸板的干强度，降低原料消耗。
现有技术中，干强剂对纸张的增强作用机理，主要集中在以下几个方面：
（1）纤维间氢键结合和静电吸附是干强度产生的主要原因，特别是氢键结合点多，结合力强（键能82kJ/mol），加入干强剂后能够加强氢键结合；同时，一些分子中含有的各种活性基，也可以和纤维上的羟基产生强的分子间相互作用及氢键结合。
（2）干强剂也是纤维的高效分散剂，能够使纸浆中的纤维分布更均匀，改善纸页成形，提供更加均匀的纤维间的结合，使纤维间、纤维与高分子间的结合点增加。
（3）干强剂能够提高细小纤维留着率和纸页滤水性能，改善湿纸页的固结。
经发明人研究发现，现有纸张干强剂用于造纸中，虽然能够增加纸张的干强度，但是现有的纸张干强剂，无法有效改善造纸过程中的系统单程留着率，无法有效改善成纸灰分含量，无法有效降低上网浆料浓度，综合生产成本高；同时，由于造纸过程中普通木纤维、碳酸钙等填料的添加，会导致纸机出现断头等问题，严重影响纸机运行效率，无法获得有效改善；进一步的，现有纸张干强剂对于纸张物理性能的改善效果有待进一步提高，无法满足高强纸的质量要求。
发明内容
为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种三元结合干强剂、制备方法及应用，能够有效提高造纸过程中的系统单程留着率，提高成纸灰分含量，降低上网浆料浓度，降低生产成本；同时，有效降低纸机断头的发生，提高纸机运行效率；有效改善纸张物理性能，能够满足高强纸的质量要求。
为解决以上技术问题，本发明采取的技术方案如下：
一种三元结合干强剂的制备方法，由以下步骤组成：制备第一组分、制备第二组分、制备第三组分。
所述制备第一组分，由以下步骤组成：一次改性、二次改性。
所述一次改性，将丙烯酰胺、4-乙烯基苄基壬基酚聚氧乙烯醚、阳离子单体、改性单体、去离子水投入至反应器内，采用氮气置换反应器内的气体3次后，持续通入氮气，搅拌条件下，采用浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值至7-8，继续搅拌20-40min；然后升温至70-80℃，投入预定量的过硫酸铵，保温反应20-30h后，投入2.5-3.5倍重量的去离子水，搅拌均匀，制得阳离子聚丙烯酰胺改性物。
所述一次改性中，丙烯酰胺、4-乙烯基苄基壬基酚聚氧乙烯醚、阳离子单体、改性单体、过硫酸铵、去离子水的重量份比值为100-120:7-10:50-60:25-30:2-3:3500-4000。
所述一次改性中，阳离子单体，为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯的混合物。甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯的重量份比值为1:3-4。
所述一次改性中，改性单体，为十六烷基二甲基烯丙基氯化铵。
所述二次改性，将阳离子聚丙烯酰胺改性物、三聚磷酸钠投入至反应器内，搅拌20-30min后；然后以0.2-0.3mL/min的滴加速率，滴入浓度为35-40wt%的乙二醛，滴加完成后，采用浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值至9-10，25-30℃保温3-5h；然后投入1.2-1.6倍重量份的去离子水，采用浓度为25wt%的稀硫酸调节pH值至4-5，制得第一组分。
所述二次改性中，阳离子聚丙烯酰胺改性物、三聚磷酸钠、乙二醛的重量份比值为50-60:2-3:12-15。
所述制备第二组分，将丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸乙酯、叔十二硫醇混合均匀，制得第一液体；将丙烯酰胺、丙烯酸、N-甲基丙烯酰胺、丙烯酸乙酯三甲基氯化铵、丙烯腈、叔十二硫醇、去离子水混合均匀，制得第二液体；将异丙醇、去离子水、过硫酸铵投入至反应器内，搅拌均匀后，升温至75-85℃，保温；然后以5-8mL/min的滴加速率，将第一液体滴加至反应器内，滴加完成后，继续保温反应2-4h后，采用浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值至5-6；然后以3-5mL/min的滴加速率，将第二液体滴加至反应器内，滴加完成后，继续保温反应2-4h；减压蒸馏去除异丙醇后，投入去离子水调节固含量为32-35wt%，制得第二组分。
所述制备第二组分中，第一液体中，丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸乙酯、叔十二硫醇的重量份比值为40-50:1-3:4-6:0.1-0.2。
所述制备第二组分中，第二液体中，丙烯酰胺、丙烯酸、N-甲基丙烯酰胺、丙烯酸乙酯三甲基氯化铵、丙烯腈、叔十二硫醇、去离子水的重量份比值为90-100:10-12:3-5:15-18:15-18:0.05-0.08:18-20。
所述制备第二组分中，异丙醇、去离子水、过硫酸铵的重量份比值为10-12:7-8:0.03-0.05。
所述制备第二组分中，第一液体、第二液体、异丙醇的重量份比值为3-4:10-12:40-45。
所述制备第三组分，将丙烯酸、丙烯酸乙酯、衣康酸混合均匀，制得第三液体；将丙烯酰胺、丙烯酸、N-甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、丙烯腈、去离子水混合均匀，制得第四液体；将异丙醇、去离子水、过硫酸铵投入至反应器内，搅拌均匀后，升温至75-85℃，保温；然后以5-8mL/min的滴加速率，将第三液体滴加至反应器内，滴加完成后，继续保温反应2-4h后，采用浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值至5-6；然后以3-5mL/min的滴加速率，将第四液体滴加至反应器内，滴加完成后，继续保温反应2-4h；减压蒸馏去除异丙醇后，投入去离子水调节固含量为15-17wt%，制得第三组分。
所述制备第三组分中，第三液体中，丙烯酸、丙烯酸乙酯、衣康酸的重量份比值为5-6:0.4-0.5:0.1-0.3。
所述制备第三组分中，第四液体中，丙烯酰胺、丙烯酸、N-甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、丙烯腈、去离子水的重量份比值为13-15:12-14:0.2-0.3:2-3:1.5-1.8:1.8-2.0。
所述制备第三组分中，异丙醇、去离子水、过硫酸铵的重量份比值为10-12:7-8:0.03-0.05。
所述制备第三组分中，第三液体、第四液体、异丙醇的重量份比值为0.6-0.7:3-4:10-11。
一种三元结合干强剂，包括第一组分、第二组分、第三组分；所述第一组分、第二组分、第三组分采用前述的制备方法制得。
一种三元结合干强剂的应用，将前述的三元结合干强剂应用于造纸；所述三元结合干强剂的添加方法为A方法或B方法；所述三元结合干强剂的添加量为纸浆绝干浆量的1-3wt%。
所述A方法为，第一组分在第一位点添加；第二组分在第二位点添加；第三组分在第三位点添加；
所述B方法为，将第一组分、第二组分与第三组分混合均匀；然后分别在第一位点、第二位点、第三位点添加；
所述A方法或B方法中，第一位点为纸机成浆池上料泵泵前，第二位点为纸机冲浆泵泵前，第三位点为纸机冲浆泵泵后；
所述A方法或B方法中，第一组分、第二组分、第三组分的重量份比值为1.5-2:0.8-1.4:3-4。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
（1）本发明的三元结合干强剂的制备方法，通过对第一组分的一次改性、二次改性处理，在阳离子聚丙烯酰胺改性物的基础上，进一步采用乙二醛接枝改性；同时，通过第一液体、第二液体制得第二组分，即星型聚丙烯酰胺；及通过第三液体、第四液体制得第三组分，即两性聚丙烯酰胺；通过按特定比例将第一组分、第二组分、第三组分混合制得三元结合干强剂，能够在有效提高板纸耐破指数、横向环压指数、横向耐折度、内结合强度的同时，有效提高造纸过程中的系统单程留着率，提高成纸灰分含量，降低上网浆料浓度；同时，还能够有效降低纸机断头的发生。
（2）本发明的三元结合干强剂中，第一组分、第二组分、第三组分间产生协同作用，克服干强剂对纸张的提升瓶颈，将所述三元结合干强剂应用至造纸工艺中，制得的定量为200g/m2的成纸，耐破指数为3.04-3.92kPa·m2/g，横向环压指数为10.7-12.9N·m/g，横向耐折度为85-116次，内结合强度为183-238J/m2，能够满足高强纸的质量要求。
（3）本发明的三元结合干强剂，有效提高造纸过程中的纸浆单程留着率至89.0-96.5%，提高成纸灰分含量至19.7-22.1%，改善上网浆料浓度为1.40-1.41%，有效提高运行效率。
（4）本发明的三元结合干强剂应用至造纸工艺中，能够有效降低纸机断头的发生，造纸过程中，72h纸机断头次数仅为0-1次，有效提高纸机运行效率。
（5）本发明的三元结合干强剂应用至造纸工艺中，能够使纸张纤维结合紧密，在提高成纸强度性能的同时，有效降低长纤维用量，进一步降低生产原料投入，降低生产成本。
（6）本发明的三元结合干强剂应用至造纸工艺中，有效避免现有干强剂的使用所造成的纸浆絮聚，堵塞过滤器的问题，有效避免干强剂的使用造成纸病，影响产品纸质量的问题。
（7）本发明的三元结合干强剂应用至造纸工艺中，能够改善纸机网部、压榨部脱水性能，降低蒸汽消耗量，提高纸机车速。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本发明的具体实施方式。
实施例1
一种三元结合干强剂的制备方法，具体方案为：
1、制备第一组分
1）一次改性
将丙烯酰胺、4-乙烯基苄基壬基酚聚氧乙烯醚、阳离子单体、改性单体、去离子水投入至反应器内，采用氮气置换反应器内的气体3次后，持续通入氮气，搅拌条件下，采用浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值至7，继续搅拌20min；然后升温至70℃，投入预定量的过硫酸铵，保温反应20h后，投入2.5倍重量的去离子水，搅拌均匀，制得阳离子聚丙烯酰胺改性物。
其中，丙烯酰胺、4-乙烯基苄基壬基酚聚氧乙烯醚、阳离子单体、改性单体、过硫酸铵、去离子水的重量份比值为100:7:50:25:2:3500。
所述4-乙烯基苄基壬基酚聚氧乙烯醚（EO为10）可通过现有技术（如中国专利CN101543748B等）合成制得，4-乙烯基苄基壬基酚聚氧乙烯醚的分子式为：CH2=CH-C6H4-CH2(OCH2CH2)n-O-C6H4-C9H19，n=10。
所述阳离子单体，为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯的混合物。甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯的重量份比值为1:3。
所述改性单体，为十六烷基二甲基烯丙基氯化铵。
2）二次改性
将阳离子聚丙烯酰胺改性物、三聚磷酸钠投入至反应器内，搅拌20min后；然后以0.2mL/min的滴加速率，滴入浓度为35wt%的乙二醛，滴加完成后，采用浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值至9，25℃保温5h；然后投入1.2倍重量份的去离子水，采用浓度为25wt%的稀硫酸调节pH值至4，制得第一组分。
阳离子聚丙烯酰胺改性物、三聚磷酸钠、乙二醛的重量份比值为50:2:12。
2、制备第二组分
将丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸乙酯、叔十二硫醇混合均匀，制得第一液体；将丙烯酰胺、丙烯酸、N-甲基丙烯酰胺、丙烯酸乙酯三甲基氯化铵、丙烯腈、叔十二硫醇、去离子水混合均匀，制得第二液体；将异丙醇、去离子水、过硫酸铵投入至反应器内，搅拌均匀后，升温至75℃，保温；然后以5mL/min的滴加速率，将第一液体滴加至反应器内，滴加完成后，继续保温反应2h后，采用浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值至5；然后以3mL/min的滴加速率，将第二液体滴加至反应器内，滴加完成后，继续保温反应2h；减压蒸馏去除异丙醇后，投入去离子水调节固含量为32wt%，制得第二组分。
第一液体中，丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸乙酯、叔十二硫醇的重量份比值为40:1:4:0.1。
第二液体中，丙烯酰胺、丙烯酸、N-甲基丙烯酰胺、丙烯酸乙酯三甲基氯化铵、丙烯腈、叔十二硫醇、去离子水的重量份比值为90:10:3:15:15:0.05:18。
异丙醇、去离子水、过硫酸铵的重量份比值为10:7:0.03。
第一液体、第二液体、异丙醇的重量份比值为3:10:40。
3、制备第三组分
将丙烯酸、丙烯酸乙酯、衣康酸混合均匀，制得第三液体；将丙烯酰胺、丙烯酸、N-甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、丙烯腈、去离子水混合均匀，制得第四液体；将异丙醇、去离子水、过硫酸铵投入至反应器内，搅拌均匀后，升温至75℃，保温；然后以5mL/min的滴加速率，将第三液体滴加至反应器内，滴加完成后，继续保温反应2h后，采用浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值至5；然后以3mL/min的滴加速率，将第四液体滴加至反应器内，滴加完成后，继续保温反应2h；减压蒸馏去除异丙醇后，投入去离子水调节固含量为15wt%，制得第三组分。
第三液体中，丙烯酸、丙烯酸乙酯、衣康酸的重量份比值为5:0.4:0.1。
第四液体中，丙烯酰胺、丙烯酸、N-甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、丙烯腈、去离子水的重量份比值为13:12:0.2:2:1.5:1.8。
异丙醇、去离子水、过硫酸铵的重量份比值为10:7:0.03。
第三液体、第四液体、异丙醇的重量份比值为0.6:3:10。
所述三元结合干强剂的应用，所述三元结合干强剂的添加方法为，第一组分在第一位点添加；第二组分在第二位点添加；第三组分在第三位点添加；其中，第一位点为纸机成浆池上料泵泵前，第二位点为纸机冲浆泵泵前，第三位点为纸机冲浆泵泵后。
所述三元结合干强剂的添加量为纸浆绝干浆量的1wt%。其中，第一组分、第二组分、第三组分的重量份比值为1.5:0.8:3。
实施例2
一种三元结合干强剂的制备方法，具体方案为：
1、制备第一组分
1）一次改性
将丙烯酰胺、4-乙烯基苄基壬基酚聚氧乙烯醚、阳离子单体、改性单体、去离子水投入至反应器内，采用氮气置换反应器内的气体3次后，持续通入氮气，搅拌条件下，采用浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值至7.5，继续搅拌30min；然后升温至75℃，投入预定量的过硫酸铵，保温反应24h后，投入3倍重量的去离子水，搅拌均匀，制得阳离子聚丙烯酰胺改性物。
其中，丙烯酰胺、4-乙烯基苄基壬基酚聚氧乙烯醚、阳离子单体、改性单体、过硫酸铵、去离子水的重量份比值为110:9:55:27:2.5:3800。
所述4-乙烯基苄基壬基酚聚氧乙烯醚（EO为10）可通过现有技术（如中国专利CN101543748B等）合成制得，4-乙烯基苄基壬基酚聚氧乙烯醚的分子式为：CH2=CH-C6H4-CH2(OCH2CH2)n-O-C6H4-C9H19，n=10。
所述阳离子单体，为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯的混合物。甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯的重量份比值为1:3.5。
所述改性单体，为十六烷基二甲基烯丙基氯化铵。
2）二次改性
将阳离子聚丙烯酰胺改性物、三聚磷酸钠投入至反应器内，搅拌25min后；然后以0.25mL/min的滴加速率，滴入浓度为38wt%的乙二醛，滴加完成后，采用浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值至9.5，28℃保温4h；然后投入1.4倍重量份的去离子水，采用浓度为25wt%的稀硫酸调节pH值至4.5，制得第一组分。
阳离子聚丙烯酰胺改性物、三聚磷酸钠、乙二醛的重量份比值为55:2.5:13。
2、制备第二组分
将丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸乙酯、叔十二硫醇混合均匀，制得第一液体；将丙烯酰胺、丙烯酸、N-甲基丙烯酰胺、丙烯酸乙酯三甲基氯化铵、丙烯腈、叔十二硫醇、去离子水混合均匀，制得第二液体；将异丙醇、去离子水、过硫酸铵投入至反应器内，搅拌均匀后，升温至80℃，保温；然后以6mL/min的滴加速率，将第一液体滴加至反应器内，滴加完成后，继续保温反应3h后，采用浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值至5.5；然后以4mL/min的滴加速率，将第二液体滴加至反应器内，滴加完成后，继续保温反应3h；减压蒸馏去除异丙醇后，投入去离子水调节固含量为33wt%，制得第二组分。
第一液体中，丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸乙酯、叔十二硫醇的重量份比值为45:2:5:0.15。
第二液体中，丙烯酰胺、丙烯酸、N-甲基丙烯酰胺、丙烯酸乙酯三甲基氯化铵、丙烯腈、叔十二硫醇、去离子水的重量份比值为95:11:4:17:16:0.06:19。
异丙醇、去离子水、过硫酸铵的重量份比值为11:7.5:0.04。
第一液体、第二液体、异丙醇的重量份比值为3.5:11:42。
3、制备第三组分
将丙烯酸、丙烯酸乙酯、衣康酸混合均匀，制得第三液体；将丙烯酰胺、丙烯酸、N-甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、丙烯腈、去离子水混合均匀，制得第四液体；将异丙醇、去离子水、过硫酸铵投入至反应器内，搅拌均匀后，升温至80℃，保温；然后以6mL/min的滴加速率，将第三液体滴加至反应器内，滴加完成后，继续保温反应3h后，采用浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值至5.5；然后以4mL/min的滴加速率，将第四液体滴加至反应器内，滴加完成后，继续保温反应3h；减压蒸馏去除异丙醇后，投入去离子水调节固含量为16wt%，制得第三组分。
第三液体中，丙烯酸、丙烯酸乙酯、衣康酸的重量份比值为5.5:0.45:0.2。
第四液体中，丙烯酰胺、丙烯酸、N-甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、丙烯腈、去离子水的重量份比值为14:13:0.25:2.5:1.6:1.9。
异丙醇、去离子水、过硫酸铵的重量份比值为11:7.5:0.04。
第三液体、第四液体、异丙醇的重量份比值为0.65:3.5:10.5。
所述三元结合干强剂的应用，所述三元结合干强剂的添加方法为，第一组分在第一位点添加；第二组分在第二位点添加；第三组分在第三位点添加；其中，第一位点为纸机成浆池上料泵泵前，第二位点为纸机冲浆泵泵前，第三位点为纸机冲浆泵泵后。
所述三元结合干强剂的添加量为纸浆绝干浆量的2wt%。其中，第一组分、第二组分、第三组分的重量份比值为1.8:1.2:3.5。
实施例3
一种三元结合干强剂的制备方法，具体方案为：
1、制备第一组分
1）一次改性
将丙烯酰胺、4-乙烯基苄基壬基酚聚氧乙烯醚、阳离子单体、改性单体、去离子水投入至反应器内，采用氮气置换反应器内的气体3次后，持续通入氮气，搅拌条件下，采用浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值至8，继续搅拌40min；然后升温至80℃，投入预定量的过硫酸铵，保温反应30h后，投入3.5倍重量的去离子水，搅拌均匀，制得阳离子聚丙烯酰胺改性物。
其中，丙烯酰胺、4-乙烯基苄基壬基酚聚氧乙烯醚、阳离子单体、改性单体、过硫酸铵、去离子水的重量份比值为120:10:60:30:3:4000。
所述4-乙烯基苄基壬基酚聚氧乙烯醚（EO为10）可通过现有技术（如中国专利CN101543748B等）合成制得，4-乙烯基苄基壬基酚聚氧乙烯醚的分子式为：CH2=CH-C6H4-CH2(OCH2CH2)n-O-C6H4-C9H19，n=10。
所述阳离子单体，为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯的混合物。甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯的重量份比值为1:4。
所述改性单体，为十六烷基二甲基烯丙基氯化铵。
2）二次改性
将阳离子聚丙烯酰胺改性物、三聚磷酸钠投入至反应器内，搅拌30min后；然后以0.3mL/min的滴加速率，滴入浓度为40wt%的乙二醛，滴加完成后，采用浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值至10，30℃保温3h；然后投入1.6倍重量份的去离子水，采用浓度为25wt%的稀硫酸调节pH值至5，制得第一组分。
阳离子聚丙烯酰胺改性物、三聚磷酸钠、乙二醛的重量份比值为60:3:15。
2、制备第二组分
将丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸乙酯、叔十二硫醇混合均匀，制得第一液体；将丙烯酰胺、丙烯酸、N-甲基丙烯酰胺、丙烯酸乙酯三甲基氯化铵、丙烯腈、叔十二硫醇、去离子水混合均匀，制得第二液体；将异丙醇、去离子水、过硫酸铵投入至反应器内，搅拌均匀后，升温至85℃，保温；然后以8mL/min的滴加速率，将第一液体滴加至反应器内，滴加完成后，继续保温反应4h后，采用浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值至6；然后以5mL/min的滴加速率，将第二液体滴加至反应器内，滴加完成后，继续保温反应4h；减压蒸馏去除异丙醇后，投入去离子水调节固含量为35wt%，制得第二组分。
第一液体中，丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸乙酯、叔十二硫醇的重量份比值为50:3:6:0.2。
第二液体中，丙烯酰胺、丙烯酸、N-甲基丙烯酰胺、丙烯酸乙酯三甲基氯化铵、丙烯腈、叔十二硫醇、去离子水的重量份比值为100:12:5:18:18:0.08:20。
异丙醇、去离子水、过硫酸铵的重量份比值为12:8:0.05。
第一液体、第二液体、异丙醇的重量份比值为4:12:45。
3、制备第三组分
将丙烯酸、丙烯酸乙酯、衣康酸混合均匀，制得第三液体；将丙烯酰胺、丙烯酸、N-甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、丙烯腈、去离子水混合均匀，制得第四液体；将异丙醇、去离子水、过硫酸铵投入至反应器内，搅拌均匀后，升温至85℃，保温；然后以8mL/min的滴加速率，将第三液体滴加至反应器内，滴加完成后，继续保温反应4h后，采用浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值至6；然后以5mL/min的滴加速率，将第四液体滴加至反应器内，滴加完成后，继续保温反应4h；减压蒸馏去除异丙醇后，投入去离子水调节固含量为17wt%，制得第三组分。
第三液体中，丙烯酸、丙烯酸乙酯、衣康酸的重量份比值为6:0.5:0.3。
第四液体中，丙烯酰胺、丙烯酸、N-甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、丙烯腈、去离子水的重量份比值为15:14:0.3:3:1.8:2.0。
异丙醇、去离子水、过硫酸铵的重量份比值为12:8:0.05。
第三液体、第四液体、异丙醇的重量份比值为0.7:4:11。
所述三元结合干强剂的应用，所述三元结合干强剂的添加方法为，按2:1.4:4的重量份比值，将第一组分、第二组分与第三组分混合均匀；然后按3:3:4的添加比例，分别在第一位点、第二位点、第三位点添加。
所述第一位点，为纸机成浆池上料泵泵前；
所述第二位点，为纸机冲浆泵泵前；
所述第三位点，为纸机冲浆泵泵后。
所述三元结合干强剂的应用中，三元结合干强剂的添加量为纸浆绝干浆量的3wt%。
对比例1
采用实施例2的技术方案，其不同在于：1）省略制备第一组分中的一次改性步骤，采用市售阳离子聚丙烯酰胺替代阳离子聚丙烯酰胺改性物；2）省略第二组分，采用第一组分替代第二组份。
对比例2
采用实施例2的技术方案，其不同在于：1）省略制备第一组分中的二次改性步骤，将一次改性步骤中制得的阳离子聚丙烯酰胺改性物作为第一组分；2）省略第三组分，采用第二组分替代第三组份。
按实施例1-3、对比例1-2所述的三元结合干强剂的应用方法，将制得的三元结合干强剂应用至造纸工艺中。控制纸张定量为200g/m2，进行造纸。
分别检测造纸过程中造纸机的纸浆单程留着率、上网浆料浓度、72h纸机断头次数，并对制得的纸张的耐破指数、横向环压指数、横向耐折度、内结合强度、灰分含量进行检测。具体检测结果如下：
Figure 246849DEST_PATH_IMAGE001
可以看出，相比于对比例1-2，实施例1-3通过对第一组分的一次改性、二次改性处理，在阳离子聚丙烯酰胺改性物的基础上，进一步采用乙二醛接枝改性；同时，通过第一液体、第二液体制得第二组分，即星型聚丙烯酰胺；及通过第三液体、第四液体制得第三组分，即两性聚丙烯酰胺；通过按特定比例将第一组分、第二组分、第三组分混合制得三元结合干强剂，能够在有效提高成纸耐破指数、横向环压指数、横向耐折度、内结合强度的同时，提高造纸过程中纸浆单程留着率，提高成纸灰分含量；同时，还能够有效降低纸机断头的发生，提高纸机运行效率。
进一步的，按实施例1-3、对比例1-2所述的三元结合干强剂的应用方法，将制得的三元结合干强剂应用至白卡纸的制备中，采用白浆作为制纸浆料，控制定量为180g/m2，制备白卡纸。
对制得的白卡纸的横向耐折度、抗张指数、纵向挺度、横向挺度、内结合强度进行检测。具体检测结果如下：
Figure 334890DEST_PATH_IMAGE002
进一步的，按实施例1-3、对比例1-2所述的三元结合干强剂的应用方法，将制得的三元结合干强剂应用至牛卡纸的制备中，按以下重量百分比的浆料：漂白化学热磨机械浆BCTMP(30%)、废纸浆（20%）、漂白硫酸盐针叶木浆NBKP(20%)、漂白硫酸盐阔叶木浆LBKP(30%)作为制纸浆料，控制定量为250g/m2，制备牛卡纸。
对制得的牛卡纸的横向耐折度、横向挺度、耐破指数、内结合强度进行检测。具体检测结果如下：
Figure 555918DEST_PATH_IMAGE003
进一步的，按实施例1-3、对比例1-2所述的三元结合干强剂的应用方法，将制得的三元结合干强剂应用至箱板纸的制备中，按以下重量百分比的浆料：长纤褐色浆50%、机械浆50%作为制纸浆料，控制定量为140g/m2，制备箱板纸。
对制得的箱板纸的横向耐折度、耐破指数、横向环压指数进行检测。具体检测结果如下：
Figure 895764DEST_PATH_IMAGE004
除非另有说明，本发明中所采用的百分数均为质量百分数。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三元结合干强剂的制备方法，其特征在于，由以下步骤组成：制备第一组分、制备第二组分、制备第三组分；
所述制备第一组分，由以下步骤组成：一次改性、二次改性；
所述一次改性，将丙烯酰胺、4-乙烯基苄基壬基酚聚氧乙烯醚、阳离子单体、改性单体、去离子水混合，在氮气气氛环境下，搅拌条件下，调节pH值至7-8后，继续搅拌一段时间；然后升温至70-80℃，投入过硫酸铵，保温反应20-30h后，投入2.5-3.5倍重量的去离子水，搅拌均匀，制得阳离子聚丙烯酰胺改性物；
所述阳离子单体，为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯的混合物；
所述甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯的重量份比值为1:3-4；
所述改性单体，为十六烷基二甲基烯丙基氯化铵；
所述二次改性，将阳离子聚丙烯酰胺改性物、三聚磷酸钠搅拌混匀后，然后以0.2-0.3mL/min的滴加速率，滴入浓度为35-40wt%的乙二醛，滴加完成后，调节pH值至9-10，25-30℃保温3-5h；然后投入1.2-1.6倍重量份的去离子水，采用稀硫酸调节pH值至4-5，制得第一组分；
所述制备第二组分，将丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸乙酯、叔十二硫醇混合均匀，制得第一液体；将丙烯酰胺、丙烯酸、N-甲基丙烯酰胺、丙烯酸乙酯三甲基氯化铵、丙烯腈、叔十二硫醇、去离子水混合均匀，制得第二液体；将第一液体、第二液体滴入至异丙醇、去离子水、过硫酸铵的混合物中，75-85℃保温反应后，减压蒸馏去除异丙醇，采用去离子水调节固含量为32-35wt%，制得第二组分；
所述制备第三组分，将丙烯酸、丙烯酸乙酯、衣康酸混合均匀，制得第三液体；将丙烯酰胺、丙烯酸、N-甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、丙烯腈、去离子水混合均匀，制得第四液体；将第三液体、第四液体滴入至异丙醇、去离子水、过硫酸铵的混合物中，75-85℃保温反应后，减压蒸馏去除异丙醇，采用去离子水调节固含量为15-17wt%，制得第三组分。
2.根据权利要求1所述的三元结合干强剂的制备方法，其特征在于，所述一次改性中，丙烯酰胺、4-乙烯基苄基壬基酚聚氧乙烯醚、阳离子单体、改性单体、过硫酸铵、去离子水的重量份比值为100-120:7-10:50-60:25-30:2-3:3500-4000；
所述二次改性中，阳离子聚丙烯酰胺改性物、三聚磷酸钠、乙二醛的重量份比值为50-60:2-3:12-15。
3.根据权利要求1所述的三元结合干强剂的制备方法，其特征在于，所述制备第二组分，异丙醇、去离子水、过硫酸铵的混合物升温至75-85℃，保温；然后滴入第一液体，保温反应2-4h后，调节pH值至5-6；然后滴入第二液体，保温反应2-4h后；减压蒸馏去除异丙醇，采用去离子水调节固含量至32-35wt%，制得第二组分。
4.根据权利要求3所述的三元结合干强剂的制备方法，其特征在于，所述第一液体中，丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸乙酯、叔十二硫醇的重量份比值为40-50:1-3:4-6:0.1-0.2；
所述第二液体中，丙烯酰胺、丙烯酸、N-甲基丙烯酰胺、丙烯酸乙酯三甲基氯化铵、丙烯腈、叔十二硫醇、去离子水的重量份比值为90-100:10-12:3-5:15-18:15-18:0.05-0.08:18-20；
所述制备第二组分中，异丙醇、去离子水、过硫酸铵的混合物中，异丙醇、去离子水、过硫酸铵的重量份比值为10-12:7-8:0.03-0.05。
5.根据权利要求3所述的三元结合干强剂的制备方法，其特征在于，所述制备第二组分中，第一液体的滴加速率为5-8mL/min，第二液体的滴加速率为3-5mL/min；
所述第一液体、第二液体、异丙醇的重量份比值为3-4:10-12:40-45。
6.根据权利要求1所述的三元结合干强剂的制备方法，其特征在于，所述制备第三组分，异丙醇、去离子水、过硫酸铵的混合物升温至75-85℃，保温；然后滴入第三液体，保温反应2-4h后，调节pH值至5-6；然后滴入第四液体，保温反应2-4h后；减压蒸馏去除异丙醇，采用去离子水调节固含量至15-17wt%，制得第三组分。
7.根据权利要求6所述的三元结合干强剂的制备方法，其特征在于，所述第三液体中，丙烯酸、丙烯酸乙酯、衣康酸的重量份比值为5-6:0.4-0.5:0.1-0.3；
所述第四液体中，丙烯酰胺、丙烯酸、N-甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、丙烯腈、去离子水的重量份比值为13-15:12-14:0.2-0.3:2-3:1.5-1.8:1.8-2.0；
所述制备第三组分中，异丙醇、去离子水、过硫酸铵的混合物中，异丙醇、去离子水、过硫酸铵的重量份比值为10-12:7-8:0.03-0.05。
8.根据权利要求6所述的三元结合干强剂的制备方法，其特征在于，所述制备第三组分中，第三液体的滴加速率为5-8mL/min，第四液体的滴加速率为3-5mL/min；
所述第三液体、第四液体、异丙醇的重量份比值为0.6-0.7:3-4:10-11。
9.一种三元结合干强剂，其特征在于，包括第一组分、第二组分、第三组分；所述第一组分、第二组分、第三组分采用权利要求1-8中任一项所述的制备方法制得。
10.一种三元结合干强剂的应用，其特征在于，将权利要求9所述的三元结合干强剂应用于造纸；所述三元结合干强剂的添加方法为A方法或B方法；所述三元结合干强剂的添加量为纸浆绝干浆量的1-3wt%；
所述A方法为，第一组分在第一位点添加；第二组分在第二位点添加；第三组分在第三位点添加；
所述B方法为，将第一组分、第二组分与第三组分混合均匀；然后分别在第一位点、第二位点、第三位点添加；
所述A方法或B方法中，第一位点为纸机成浆池上料泵泵前，第二位点为纸机冲浆泵泵前，第三位点为纸机冲浆泵泵后；
所述A方法或B方法中，第一组分、第二组分、第三组分的重量份比值为1.5-2:0.8-1.4:3-4。
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