[发明专利]磁性固体微粒乳化稳定的磁性造纸施胶剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及磁性施胶剂的制备方法，特别涉及磁性纳米固体微粒乳化稳定的磁性造纸施胶剂的制备方法。

背景技术

二十世纪造纸工业由酸性抄纸体系转向中碱性抄纸，是造纸工艺的革新性变化，大幅度提高纸张品质扩展填料范围，减少浆耗、能耗，减轻了环境污染、延长了设备的使用寿命。根据资料统计，欧洲在20世纪80年代初期以中、碱性施胶生产的文化用纸占文化用纸总量的60％～65％，进入90年代已高达95％，同期美国高级纸中、碱性施胶比例由15％跃升至90％以上。中国自1989年，开始了在生产中采用中、碱性施胶，近年来逐步普及，目前以烷基烯酮二聚体(AKD)和烯基琥珀酸酐(ASA)为主，大中型纸厂逐渐采用ASA。尤其是近年来，由于ASA施胶剂反应活性高、胶料成本低、熟化速率快、而被广泛用于高级纸和纸板内施胶，特别是适用于机内涂布的大型高速纸机的施胶。然而，ASA是一种高反应活性的造纸中性施胶剂，水解速度很快，其乳液在室温贮存时间超过1小时后，施胶效果降低，水解物会造成纸张抄造障碍并降低施胶效率，因此使用ASA时要求它能被快速乳化，乳化后的乳液应尽快使用。而烯基琥珀酸酐(ASA)不但极易发生水解，也极易发生醇解、氨解，所以醇类、羧酸类、氨类化合物不宜作为ASA的乳化剂。目前ASA施胶剂的乳化主要是利用阳离子淀粉和低分子表面活性剂来现场乳化，并立刻使用。然而，淀粉需要先糊化、冷却之后再使用，使得ASA乳化工艺颇为复杂，不易控制，且常常引起沉积、堵塞毛毯等问题。其中的表面活性剂也给施胶带来一定的不利影响，并且对环境也带来一定的污染。

固体(颗粒)稳定型乳液，通常被称为Pickering乳液，它是一种不需要添加传统高分子有机表面活性剂，而只用固体微粒即可乳化稳定的乳液，吸附于油水界面处的固体微粒具有极高的吸附能E，使固体微粒很难再从油水界面脱离，可以认为这种由固体微粒乳化稳定乳液的方式是不可逆的，而Pickering乳液具有非常强的稳定性，目前这种乳化技术及研究被广泛用于各行业和领域中。Pickering乳液由于避免使用高分子有机乳化剂从而可以降低乳化工艺的复杂性，改善乳液的稳定性及减少由乳化剂而引起的环境污染等诟病，是一种极具潜在应用价值的新型乳液。

美国专利US5,962,555披露了一种利用紫罗烯聚合物和聚乙烯亚胺的混合物来乳化ASA的方法，其中的紫罗烯聚合物不但可提高施胶效率还具有杀菌的作用。该发明虽然免除了淀粉糊化给操作上带来的不方便，然而，为了获得稳定ASA乳液，仍然需要添加2％左右的表面活性剂。

磁性施胶剂是磁性纳米微粒稳定的ASA乳液，其具有磁响应性和乳液本身的流动性。理论上，只要磁性粒子在外加磁场中有足够大的响应，磁性粒子或者粒子稳定的乳液液滴将发生移动、形变，甚至乳液的稳定性受到破坏，另外磁场的其他效应，例如磁热效应、磁光效应，也有可能发生，赋予纸张磁性能。

发明内容

本发明为了克服以上技术的不足，本发明提供了一种不需要添加任何传统表面活性剂和高分子聚电解质就可以将烯基琥珀酸酐乳化成十分稳定的乳状液的由磁性纳米固体微粒乳化稳定的磁性造纸施胶剂的制备方法。

本发明是将硅烷偶联剂改性的磁性纳米固体微粒作为乳化剂，然后与烯基琥珀酸酐油相混合，在高速剪切乳化机乳化，从而得到由磁性固体微粒乳化稳定的磁性造纸施胶剂。

本发明的目的具体通过下述技术方案实现：

磁性固体微粒乳化稳定的磁性造纸施胶剂的制备方法，包括如下步骤：

1)磁性纳米固体微粒的改性：将颗粒直径为18nm～50nm的磁性纳米固体微粒加入到去离子水中，超声分散0.5～1h，得固体悬浮液，磁性纳米固体微粒在悬浮液中的质量百分比为1.5％～5.0％；加入无水乙醇，并控制pH值为3.5～7；再加入硅烷偶联剂；去离子水、乙醇与硅烷偶联剂的体积比为1∶1∶2～1∶1∶18；在60℃～90℃恒温条件下搅拌，静置冷却至室温；产物用无水乙醇离心洗涤，将洗涤的固状物烘干后即得硅烷偶联剂改性的磁性纳米固体微粒；所述的磁性纳米固体颗粒为Fe₃O₄，γ-Fe₂O₃，MeFe₂O₄；其中Me为Co、Mn或Ni；硅烷偶联剂为碳链长度C2～C12的一～三烷氧基的硅烷偶联剂；