[发明专利]高性能施胶剂乳液及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种施胶剂乳液，应用于纸张生产过程中的浆内施胶。

背景技术

随着中碱性造纸技术的发展，作为一种反应型的中碱性施胶剂，具有施胶效率高、用量少等特点在造纸中得到广泛的应用。传统施胶剂乳液使用阳离子淀粉作为乳化剂和稳定剂，但这种乳液在纤维上的留着率较低，与纤维的反应较慢，施胶熟化时间长。近年来，随着涂布损纸、脱墨废纸、高得率浆的使用，纸机白水循环封闭程度的提高以及其他造纸助剂的使用，使纸机湿部干扰性的阴离子杂质的聚集浓度越来越高，对纸机湿部操作的危害越来越大。为更好的解决阴离子杂质对施胶所带来的问题，尤其是改善施胶剂中碱性施胶的效果，应该采用电荷密度更高的聚合物来代替阳离子淀粉对阴离子杂质进行捕捉。壳聚糖是一种自身呈阳离子性的天然高分子化合物，具有相似于纤维素的结构，不同之处只是二者C2原子上所连接的基团不同；在这个位置上，纤维束链接的是一个羟基，而壳聚糖链接的是氨基或酰氨基。

中国专利CN200710150369.0公开了一种采用天然高分子接枝聚合的阳离子聚合物乳化施胶剂得到施胶剂乳液的方法，得到的施胶剂乳液施胶熟化速度较快，但施胶剂用量较大。

发明内容

本发明的目的是提出一种高性能施胶剂乳液及其制备方法和应用，以克服已有技术的缺陷。

所述的高性能施胶剂乳液的制备方法，包括如下步骤：

将阳离子聚合物和水混合，在70～75℃，搅拌速度为8000～10000rpm/min，加入熔融的烷基烯酮二聚体(简称AKD蜡)，搅拌时间为10～15分钟，在10～15Mpa条件下均质，即可获得性能施胶剂乳液，重量固含量15～25％，25℃粘度完为5～30mPa.s，pH为3～5；

所述阳离子聚合物是以阳离子单体、壳聚糖、双氧水、硅烷和硫酸在引发剂的作用下反应制备得到的。

各个组分重量份为：

AKD蜡                 100份

阳离子聚合物          5～25份

水                    300～590份。

所述阳离子聚合物的制备方法，包括如下步骤：

(a)在60～70℃下，将双氧水加入壳聚糖和水的混合物，保温1～3小时，用硫酸调整pH为3～5；

(b)再升温至70～90℃，将总重量20～30％的引发剂水溶液步骤(a)的产物，保温5～10分钟；再同时滴加阳离子单体和余量的引发剂水溶液，滴加时间1～3小时，接着再滴加硅烷，滴加时间为5～15分钟，70～90℃保温0.5～1小时，加入水稀释，调整固含量，得到阳离子聚合物，重量固含量为20～25％，重均分子量为10000～100000g/mol；

各个组分的重量份为：

所述的阳离子单体选自二甲基二烯丙基氯化铵或甲基丙烯酸酰氧乙基三甲基氯化铵中的至少一种；

所述的硅烷选自乙烯基三异丙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷中的至少一种；

所述的引发剂选自过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵中的至少一种；

所述的施胶剂乳液，主要应用于纸张的浆内施胶。

本发明人发现，在壳聚糖上接枝阳离子单体、调整合适的分子量所得的阳离子聚合物，能够作为施胶剂乳化剂使用，能明显改善施胶剂乳液的应用性能，这可能是由于壳聚糖分子量上具有大量的胺基并且接枝大量的阳离子单体，在酸性条件下呈阳离子性而提高整个施胶剂乳液体系的阳离子性，在应用于浆内施胶时能够增加施胶剂与纤维键合点而提高应用性能。本发明人发现，出乎意料，在体系中添加少量的硅烷能改善施胶剂乳液的应用性能，这可能由于硅烷能与壳聚糖上的羟基反应，部分亲水的羟基被封端，在浆内施胶时封端又容易与纤维的羟基反应结合而提高纸张的疏水性，降低Cobb值。

本发明的高性能施胶剂乳液是一种能满足造纸涂料用高性能、环保的产品。该产品在应用于纸张的浆内施胶，能明显改善纸张的疏水性，降低Cobb值。

具体实施方式

实施例中，所述AKD蜡的化学名称为烷基烯酮二聚体，可采用上海东升新材料有限公司的产品；

实施例1

阳离子聚合物的合成：

a)将0.3g过硫酸钾溶解于10g去离子水溶解成引发剂水溶液，备用；

b)将100g壳聚糖、300g去离子水加入1000ml四口烧瓶中，溶解，升温至60℃；