[发明专利]一种乙二醛交联聚合物改性高支链淀粉及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种乙二醛交联聚合物改性高支链淀粉及其制备方法和应用，属于聚合物改性工业添加剂及其制备与应用技术领域。

背景技术

在我国造纸工业原料中，由于木材资源短缺，目前大量使用各类回收纸作为造纸原料。这些原料由于回收次数的增加造成纤维短，严重影响制成纸张和纸板的强度，需要在纸张抄造过程中加入干强剂以增加成纸的强度指标。目前使用的干强剂中，改性淀粉类的干强剂几乎占据绝大部分的市场份额。例如中国专利CN102121207A、CN102603977A、CN103015263A和CN103590284A所述的各类改性淀粉。但是现有技术的改性淀粉类干强剂，存在着成本高、对提高耐折度、环压强度、耐破强度等强度指标有限。而且纸机系统长期大量使用淀粉作为增强剂，由于留着率底，对纸机的白水的污染较大而导致白水封闭循环困难。现有技术的改性淀粉类的干强剂的另一个缺点是在增加纸张的干强度的同时由于对湿纸幅的脱水率降低造成对对纸机运行，尤其是对大型高速纸机速度的影响。

发明内容

本发明正是针对现有技术存在的不足，提供一种乙二醛交联聚合物改性高支链淀粉及其制备方法，其作为造纸助剂添加到纸机湿部以实现以下目的：提高纸或纸板的干强度、耐破度和耐折度；提高湿部的脱水率从而可以有效地保证纸机运行速度；提高首程保留率以达到减低网坑白水浓度。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：

提供一种乙二醛交联聚合物改性高支链淀粉，包括高支链淀粉和用于形成高分子碳骨架的非离子单体预聚合形成的聚合物、以及用于引入阳电荷的阳离子单体预聚合形成的聚合物，且所述高支链淀粉、所述非离子单体预聚合形成的聚合物和所述阳离子单体预聚合形成的聚合物通过乙二醛进行交联反应形成嵌段共聚的改性高支链淀粉；

所述非离子单体选自丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-二乙基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、N-乙烯基甲酰胺、丙烯腈中的一种或多种；

所述阳离子单体选自丙烯酸酯季铵盐和甲基丙烯酸酯季铵盐中的一种或多种。所述丙烯酸酯季铵盐和甲基丙烯酸酯季铵盐包括但不限于是：二甲氨基乙基丙烯酸酯甲基氯铵盐、二甲氨基乙基丙烯酸酯甲基硫酸铵盐、二甲氨基乙基丙烯酸苄基氯铵盐、二甲氨基乙基丙烯酸酯硫酸盐、二甲基氨基乙基丙烯酸酯盐酸盐、二甲氨基乙基甲基丙烯酸酯甲基氯铵盐、二甲氨基乙基甲基丙烯酸甲酯硫酸铵盐、二甲氨基乙基甲基丙烯酸苄基氯铵盐、二甲氨基乙基甲基丙烯酸酯硫酸盐、二甲氨基乙基甲基丙烯酸酯盐酸盐、二甲胺基丙烯酰胺甲基硫酸铵盐、二甲胺基丙烯酰胺盐酸盐、甲基丙烯酰胺铵氯等。

具体优选地，所述非离子单体选自丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-二乙基丙烯酰胺、N-乙烯基甲酰胺中的一种或多种；所述阳离子单体选自二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酸二甲胺基乙酯的甲基氯季铵盐、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯的甲基氯季铵盐、丙烯酸二乙胺基乙酯的甲基氯季铵盐、甲基丙烯酸二乙胺基乙酯的甲基氯季铵盐、二甲氨基丙基丙烯酰胺的甲基氯季铵盐、二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺的甲基氯季铵盐、丙烯酸二甲胺基乙酯的苄基氯季铵盐、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯的苄基氯季铵盐、丙烯酸二乙胺基乙酯的苄基氯季铵盐、甲基丙烯酸二乙胺基乙酯的苄基氯季铵盐、二甲氨基丙基丙烯酰胺的苄基氯季铵盐、二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺的苄基氯季铵盐中的一种或多种。

具体优选地，所述非离子单体预聚合形成的聚合物分子量为1000～50000道尔顿，所述阳离子单体预聚合形成的聚合物分子量为1000～50000道尔顿，所述改性高支链淀粉的分子量为50万到500万道尔顿。

本发明同时提供了上述乙二醛交联聚合物改性高支链淀粉的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将高支链淀粉和软水按质量比为（1～20）︰100的比例混合，升温到100～160℃下搅拌溶解，待高支链淀粉完全溶解后，降温到60℃以下；

步骤二、向步骤一的溶液中，加入非离子单体预聚合形成的聚合物、阳离子单体预聚合形成的均聚物、乙二醛以及pH缓冲剂；在弱碱性条件，在温度40℃以下进行交联反应，反应过程中，用稀释的烧碱水溶液和稀硫酸调节pH值在7.5～9.5范围内控制交联反应速度；

所述pH缓冲剂选自硫酸、盐酸、磷酸、醋酸、氢氧化钠、氢氧化钾、强酸弱碱盐、强碱弱酸盐中的一种或多种；具体地，所述pH缓冲剂的用量根据实际需要确定，使反应混合物溶液的pH值调节至7.5～9.5之间。