[发明专利]一种高支链型水溶性纤维素‑丙烯酰胺接枝共聚物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及高分子合成及干强剂领域，具体涉及一种髙支链型水溶性纤维素-丙烯酰胺接枝共聚物，其制备方法和其作为干强剂的应用。

背景技术

据统计，2012年全国造纸生产用浆中废纸浆5983万吨，比重占到总用浆量的64％，折合废纸量约为7479万吨。针对我国造纸原料主要采用废纸浆的现状，加上被节能减排和环境保护国策逼迫，造纸企业不得不大力推进清洁生产，导致白水封闭循环、体系内垃圾和杂质积累严重，高温高电导抄造体系下助剂用量大、留着率低、纸张强度差。为了改善留着，提高纸张品质，纸厂大量使用增强剂。

传统的淀粉及改性淀粉类纸张增强剂，存在着用量大、留着率低、增强效果不理想、废水难处理以及与人争粮等问题。而目前广泛应用的两性聚丙烯酰胺类增强剂，如中国专利CN101062963B、CN103772603A、CN102720094A和CN103421147A所公开的制备方法，共同存在一个不足之处：均采用在聚合体系中添加交联剂的方法来制备支链性或交联型干强剂，聚合过程难控制，交联剂加多了分子链容易交联凝胶，水溶性变差；而交联剂加少了支链少，达不到髙支链的目的，增强效果差。此外，还存在生物降解难的问题。纤维素衍生物用于纸张增强，由于分子量低、分子链不带电或带负电，留着率低，增强效果差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种用作造纸干强剂具有留着和纸张增强效果好的髙支链型水溶性纤维素-丙烯酰胺接枝共聚物及制备方法。

为解决以上问题，本发明采取如下技术方案：

一种髙支链型水溶性纤维素-丙烯酰胺接枝共聚物的制备方法，其实施如下：将水溶性纤维素和水按质量比为0.1-3:100的比例混合，搅拌溶解，待水溶性纤维素完全溶解后，通氮气30分钟以上，然后加入催化剂，反应10-30分钟，使水溶性纤维素分子链活化产生自由基，然后滴加单体混合物溶液，控制单体混合物溶液滴加时间在30～90分钟之间，期间反应温度控制在60℃-95℃之间，单体混合物溶液滴加完后，控制温度在85℃-95℃之间反应20～30分钟后，补加催化剂，继续在80℃-95℃反应15～25分钟后，再加催化剂，反应过程中取样测粘度，25℃下粘度达到1500～15000mPa.s后，加终止剂，停止反应，并加水调整产物固含量至10wt％～30wt％，即得所述的髙支链型水溶性纤维素-丙烯酰胺接枝共聚物，其中：

所述单体混合物溶液以水为溶剂，质量浓度在30％～60％之间，pH在2～6之间，其中含有第一单体、第二单体、第三单体、分子量调节剂，螯合剂，pH调节剂以及可选择的，第四单体，其中：

第一单体为丙烯酰胺，甲基丙烯酰胺或二者的组合；

第二单体为选自二甲基二烯丙基氯化铵，(甲基)丙烯酸二甲胺基乙酯，(甲基)丙烯酸二乙胺基乙酯，二甲氨基丙基(甲基)丙烯酰胺以及它们的甲基氯、苄基氯季铵盐(例如甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵，丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵，(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵，(3-甲基丙烯酰胺基丙基)三甲基氯化铵)中的一种或多种的组合；

第三单体为选自(甲基)丙烯酸、衣康酸、富马酸(酐)、马来酸(酐)、乙烯基磺酸钠，乙烯基苯磺酸钠、2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸，苯乙烯磺酸及它们的盐类中的一种或多种的组合；

第四单体为选自羟甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、(甲基)丙烯腈、(甲基)苯乙烯及(甲基)丙烯酸烷基酯中的一种或多种的组合；

所述的水溶性纤维素、第一单体、第二单体、第三单体、第四单体的投料质量比为：0.1～10：30～90：0.2～20：0～20：0～20，

上述方法中，总催化剂用量为所述的髙支链型水溶性纤维素-丙烯酰胺接枝共聚物重量的0.02％～1.5％，其中第一次加入的催化剂的量占总催化剂用量的5％～60％，第二次加入的催化剂的量占总催化剂用量的10％～60％，第三次加入的催化剂的量占总催化剂用量的10％～60％。

根据本发明，水溶性纤维素可以为选自羧甲基纤维素(CMC)、羟乙基纤维素(HEC)、羟丙基纤维素(HPC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)和聚阴离子纤维素(PAC)中的一种或多种的组合。