CN116876254A - 一种松香/葡萄糖尿素树脂复合施胶剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种松香/葡萄糖尿素树脂复合施胶剂，由松香、葡萄糖尿素树脂和适量分散剂、乳化剂组成，其中葡萄糖尿素树脂的用量是松香重量的5‑30％；所述葡萄糖尿素树脂是由尿素、三聚氰胺和葡萄糖缩聚而成的。其制备方法包括将葡萄糖尿素树脂和松香混合均匀后在高速搅拌下加入分散剂和乳化剂，然后加入热水转相而成。本发明通过引入尿素、三聚氰胺、葡萄糖来制备一种可以替代部分松香的松香辅助剂，原料廉价易得，无毒无害，价格不受季节影响。综合利用了葡萄糖尿素树脂和松香的优异性能，制得的施胶剂乳液稳定不分层，松香不结晶，具有较低的材料成本和较高的施胶效率。
Description
技术领域
本发明涉及造纸施胶剂技术领域，尤其涉及一种松香/葡萄糖尿素树脂复合施胶剂及其制备方法。
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。目前阳离子分散松香施胶可广泛应用于印刷涂布原纸、涂布纸板、卡纸、箱纸板等多种中高档纸种具有广阔的开发与应用前景。
国内松香价格比较高，受季节影响导致价格起伏较大，不利于生产成本的控制，因此有待开发一种成本较低、制造容易的松香辅助剂来缓解松香价格波动造成的影响。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种松香/葡萄糖尿素树脂复合施胶剂，以及该复合施胶剂的制备方法，尿素、三聚氰胺、葡萄糖在催化剂条件下合成的葡萄糖尿素树脂，替代部分松香应用于造纸施胶剂，可以开发出新型施胶剂产品，提高产品稳定性及施胶效果，降低生产成本。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种松香/葡萄糖尿素树脂复合施胶剂，由松香、葡萄糖尿素树脂和适量分散剂、乳化剂组成，其中葡萄糖尿素树脂的用量是松香重量的5-30％；所述葡萄糖尿素树脂是由尿素、三聚氰胺和葡萄糖缩聚而成的。
所述葡萄糖尿素树脂中尿素、三聚氰胺和葡萄糖按摩尔比(1-2)：(0.1-0.5)：(2-4)进行缩聚。例如采用如下方法制备：将葡萄糖配制成65-75％的水溶液，按比例加入尿素、三聚氰胺，以及适量催化剂，开启搅拌，反应温度为50-100℃，反应时间4-8h，温度降至室温得到红棕色粘稠的葡萄糖尿素树脂。
所述催化剂优选无机酸催化剂，具体可选自浓硫酸、磷酸、焦磷酸中的至少一种；加入量是三种反应物料总重量的0.1-1％。
本发明松香/葡萄糖尿素树脂复合施胶剂，所用的分散剂可以是本领域常用的分散剂，例如可选自2-萘磺酸甲醛聚合物钠盐、十二烷基磺酸钠、六偏磷酸钠中的至少一种。分散剂的用量根据反应物料的分散情况调整，优选为松香重量的1-5％。
所用的乳化剂可以是本领域常用的乳化剂，优选采用阳离子乳化剂，最好是脂肪醇聚氧乙烯醚和聚酰胺多胺环氧氯丙烷组成的复合阳离子乳化剂。分散剂的用量根据反应物料的乳化情况调整，优选为松香重量的20-30％。
本发明还进一步提供上述松香/葡萄糖尿素树脂复合施胶剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、将葡萄糖配制成65-75％的水溶液，按比例加入尿素、三聚氰胺，以及适量催化剂，开启搅拌，反应温度为50-100℃，反应时间4-8h，降至室温得到葡萄糖尿素树脂；
S2、将松香加入反应釜中，加热升温至135-180℃，待完全熔融后，加入所述葡萄糖尿素树脂，用量为松香质量的5-30％，混合均匀后，在高速搅拌下加入分散剂和乳化剂，用量为松香质量的20-30％，加入过程中保持温度为105-135℃，搅拌均匀后，加入热水转相，调节固含量至30-50％，冷却至室温，得到松香/葡萄糖尿素树脂复合施胶剂。
优选的，所述乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚和聚酰胺多胺环氧氯丙烷组成的复合阳离子乳化剂，其中脂肪醇聚氧乙烯醚占复合阳离子乳化剂总重量的20-50％。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
由尿素、三聚氰胺、葡萄糖在催化剂条件下反应合成具有低毒、环保、廉价的葡萄糖尿素树脂，添加到松香中，作为松香辅助剂。在复合阳离子乳化剂和分散剂的作用下，利用高温常压逆转工艺，将松香与松香辅助剂混合物乳化分散，制得复合施胶剂。该施胶剂引入松香辅助剂不仅可以缓解松香价格波动引起的生产成本波动，还能够极大的改善阳离子分散松香胶的性能，抑制松香的结晶问题，提高了松香的乳化性能和乳液的稳定性，使施胶效率提高。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，但不用来限制本发明的范围，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
本发明中的仪器或原料未注明生产厂商的，均为常规商业化仪器或原料。其中复合阳离子乳化剂采用脂肪醇聚氧乙烯醚和聚酰胺多胺环氧氯丙烷的复合乳化剂，其中脂肪醇聚氧乙烯醚占复合阳离子乳化剂总重量的20％。
本发明实施例中涉及的检测指标如未提及，均采用本领域常规检测方法进行检测。
实施例1
称取尿素、三聚氰胺、葡萄糖在无机酸催化剂条件下反应，摩尔比为1：0.1：2，先将葡萄糖配制成70％的水溶液，升温至50℃，待葡萄糖全部溶解后，加入尿素，三聚氰胺和催化剂，催化剂为浓硫酸，加入量为总质量的1％，开启搅拌，反应温度为100℃，反应时间4h，温度降至室温得到红棕色粘稠的松香辅助剂葡萄糖尿素树脂。
将190份的松香加入反应釜中，加热升温至180℃，松香完全熔融后，加入松香辅助剂，质量为松香质量的5％，混合均匀后，在高速搅拌下加入的分散剂，加入量为松香质量的5％，和复合阳离子乳化剂，加入量为松香质量的30％，加入过程中保持温度为135℃，搅拌均匀后，加入热水转相，调节固含量至50％，冷却至室温，得到松香/葡萄糖尿素树脂复合施胶剂。
实施例2
称取尿素、三聚氰胺、葡萄糖在无机酸催化剂条件下反应，摩尔比为1：0.5：4，先将葡萄糖配制成70％的水溶液，升温至50℃，待葡萄糖全部溶解后，加入尿素，三聚氰胺和催化剂，催化剂为磷酸，加入量为总质量的0.1％，开启搅拌，反应温度为80℃，反应时间6h，温度降至室温得到红棕色粘稠的松香辅助剂葡萄糖尿素树脂。
2)松香辅助剂与阳离子分散松香胶施胶剂的制备
将140份的松香加入反应釜中，加热升温至150℃，松香完全熔融后，加入松香辅助剂，质量为松香质量的30％，混合均匀后，在高速搅拌下加入的分散剂，加入量为松香质量的1％，和复合阳离子乳化剂，加入量为松香质量的20％，加入过程中保持温度为105℃，搅拌均匀后，加入热水转相，调节固含量至40％，冷却至室温，得到松香/葡萄糖尿素树脂复合施胶剂。
实施例3
称取尿素、三聚氰胺、葡萄糖在无机酸催化剂条件下反应，摩尔比为2：0.1：2.5，先将葡萄糖配制成70％的水溶液，升温至50℃，待葡萄糖全部溶解后，加入尿素，三聚氰胺和催化剂，催化剂为焦磷酸，加入量为总质量的0.3％，开启搅拌，反应温度为50℃，反应时间8h，温度降至室温得到红棕色粘稠的松香辅助剂葡萄糖尿素树脂。
2)松香辅助剂与阳离子分散松香胶施胶剂的制备
将160份的松香加入反应釜中，加热升温至140℃，松香完全熔融后，加入松香辅助剂，质量为松香质量的20％，混合均匀后，在高速搅拌下加入的分散剂，加入量为松香质量的3％，和复合阳离子乳化剂，加入量为松香质量的30％，加入过程中保持温度为120℃，搅拌均匀后，加入热水转相，调节固含量至45％，冷却至室温，得到松香/葡萄糖尿素树脂复合施胶剂。
实施例4
称取尿素、三聚氰胺、葡萄糖在无机酸催化剂条件下反应，摩尔比为2：0.3：3，先将葡萄糖配制成70％的水溶液，升温至50℃，待葡萄糖全部溶解后，加入尿素，三聚氰胺和催化剂，催化剂为焦磷酸，加入量为总质量的0.5％，开启搅拌，反应温度为60℃，反应时间7h，温度降至室温得到红棕色粘稠的松香辅助剂葡萄糖尿素树脂。
2)松香辅助剂与阳离子分散松香胶施胶剂的制备
将150份的松香加入反应釜中，加热升温至135℃，松香完全熔融后，加入松香辅助剂，质量为松香质量的15％，混合均匀后，在高速搅拌下加入的分散剂，加入量为松香质量的2％，和复合阳离子乳化剂，加入量为松香质量的25％，加入过程中保持温度为115℃，搅拌均匀后，加入热水转相，调节固含量至30％，冷却至室温，得到松香/葡萄糖尿素树脂复合施胶剂。
对比例
将200份的松香加入反应釜中，加热升温至150℃，松香完全熔融后，在高速搅拌下加入的分散剂，加入量为松香质量的5％，和复合阳离子乳化剂，加入量为松香质量的30％，加入过程中保持温度为115℃，搅拌均匀后，加入热水转相，调节固含量至35％，冷却至室温，得到松香胶乳液。
应用实施例
将实施例1-4和对比例的施胶剂应用于纸张浆内施胶，添加量9kg/t纸。具体工艺如下：
设计抄造定量100g/m2。
工艺：浆85％+硫酸铝+松香胶+滑石粉15％+CPAM(200ppm)
松香胶添加量9kg/t纸(湿/干，各样品均折35％的固含量加入)
按上述工艺，在空白纸浆中用溶解好的30％的硫酸铝溶液将pH值调至5.0左右，然后加入松香胶，搅拌1min后加入滑石粉，搅拌1min后加入助留剂，1min后取下配好的浆料，用73-62半自动纸页成型器抄片，并值用73-50标准纸页压榨机压榨后，上光机烘干，检测纸样1minCobb值。测试结果见表1。
表1不同施胶剂施胶后纸张的吸水性能测试结果
从手抄片纸样吸水值来看，葡萄糖尿素树脂替代部分松香，与全部松香制备出的施胶剂的抗水效果未见明显降低并有所增强。
本领域的技术人员应理解，上述实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。
Claims (10)
1.一种松香/葡萄糖尿素树脂复合施胶剂，其特征在于，由松香、葡萄糖尿素树脂和适量分散剂、乳化剂组成，其中葡萄糖尿素树脂的用量是松香重量的5-30％；所述葡萄糖尿素树脂是由尿素、三聚氰胺和葡萄糖缩聚而成的。
2.如权利要求1所述的松香/葡萄糖尿素树脂复合施胶剂，其特征在于，所述葡萄糖尿素树脂中尿素、三聚氰胺和葡萄糖按摩尔比(1-2)：(0.1-0.5)：(2-4)进行缩聚。
3.如权利要求2所述的松香/葡萄糖尿素树脂复合施胶剂，其特征在于，所述葡萄糖尿素树脂采用如下方法制备：将葡萄糖配制成65-75％的水溶液，按比例加入尿素、三聚氰胺，以及适量催化剂，开启搅拌，反应温度为50-100℃，反应时间4-8h，温度降至室温得到红棕色粘稠的葡萄糖尿素树脂。
4.如权利要求3所述的松香/葡萄糖尿素树脂复合施胶剂，其特征在于，所述催化剂为无机酸催化剂，具体选自浓硫酸、磷酸、焦磷酸中的至少一种。
5.如权利要求3所述的松香/葡萄糖尿素树脂复合施胶剂，其特征在于，所述催化剂的加入量是三种反应物料总重量的0.1-1％。
6.如权利要求1所述的松香/葡萄糖尿素树脂复合施胶剂，其特征在于，所述分散剂选自2-萘磺酸甲醛聚合物钠盐、十二烷基磺酸钠、六偏磷酸钠中的至少一种。
7.如权利要求1所述的松香/葡萄糖尿素树脂复合施胶剂，其特征在于，所述乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚和聚酰胺多胺环氧氯丙烷组成的复合阳离子乳化剂。
8.如权利要求1所述的松香/葡萄糖尿素树脂复合施胶剂，其特征在于，所述分散剂的用量为松香重量的1-5％，所述乳化剂的用量为松香重量的20-30％。
9.权利要求1-8任一项所述松香/葡萄糖尿素树脂复合施胶剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将葡萄糖配制成65-75％的水溶液，按比例加入尿素、三聚氰胺，以及适量催化剂，开启搅拌，反应温度为50-100℃，反应时间4-8h，降至室温得到葡萄糖尿素树脂；
S2、将松香加入反应釜中，加热升温至135-180℃，待完全熔融后，加入所述葡萄糖尿素树脂，用量为松香质量的5-30％，混合均匀后，在高速搅拌下加入分散剂和乳化剂，用量为松香质量的20-30％，加入过程中保持温度为105-135℃，搅拌均匀后，加入热水转相，调节固含量至30-50％，冷却至室温，得到松香/葡萄糖尿素树脂复合施胶剂。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚和聚酰胺多胺环氧氯丙烷组成的复合阳离子乳化剂，其中脂肪醇聚氧乙烯醚占复合阳离子乳化剂总重量的20-50％。
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