一种纸与纸制品湿强增效剂的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种纸与纸制品湿强增效剂的制备方法及应用。该方法包括如下步骤：(1)将纤维原料加入碱溶液进行抽提，过滤，取滤液，得到半纤维素溶液；再向半纤维素溶液中加入有机溶剂，静置，离心，干燥，得到半纤维素；(2)将步骤(1)中得到的半纤维素分散到有机溶剂中，然后加入碱溶液进行碱化反应，再加入氯乙酸进行醚化反应，待反应结束后过滤，洗涤，真空干燥，得到纸与纸制品湿强增效剂。本发明专利技术中引入纸张湿强增效剂后，可以减少造纸循环白水系统中的阳离子，提高湿强剂的留住率，从而减少造纸过程湿强剂的添加，进而减少纸中有机氯化物的残留。因此，可将其应用于各类生活用纸、茶叶袋纸、瓦楞箱板纸等湿强度要求较高的纸种生产。

Preparation and Application of a Wet Strength Synergist for Paper and Paper Products

The invention discloses a preparation method and application of a wet strength synergist for paper and paper products. The method comprises the following steps: (1) adding the fibre raw material to the alkali solution for extraction, filtration, extraction of filtrate, and obtaining hemicellulose solution; then adding organic solvent to the hemicellulose solution, stationary, centrifugal, drying to obtain hemicellulose; (2) dispersing the hemicellulose obtained in step (1) into the organic solvent, then adding the alkali solution for alkalization reaction, then adding chloroacetic acid. After etherification, the paper and paper products were filtered, washed and vacuum dried to obtain wet strength synergist. After introducing the paper wet strength synergist, the cations in the paper recycling white water system can be reduced, the retention rate of the wet strength agent can be increased, and the addition of the wet strength agent in the paper making process can be reduced, thus the residual organic chlorides in the paper can be reduced. Therefore, it can be applied to the production of various kinds of domestic paper, tea bag paper, corrugated box paper and other paper with high wet strength requirements.

【技术实现步骤摘要】
一种纸与纸制品湿强增效剂的制备方法及应用
本专利技术属于造纸绿色化学品开发利用
，特别涉及一种纸与纸制品湿强增效剂的制备方法及应用。
技术介绍
20世纪60年代PAE、PPE等聚酰胺(聚胺)环氧氯丙烷类湿强剂开始应用于造纸工业，目前已成为应用最为广泛的湿强剂，可在较宽pH范围使用的强阳离子性、高分子量的湿强剂。有较强的自固着性，对含较多阴离子杂质或高盐浓度的环境有优良的耐性，从而能在苛刻的条件下发挥良好的增湿强效果。该类湿强剂树脂在提高湿强度的同时，并不损失成纸的柔软性和吸收性，成纸的白度返黄小、耐热性也较好，广泛应用于纸巾、液体包装用纸、照相原纸等纸种的生产中，能够在一定程度上克服MF树脂和UF树脂的缺点，在造纸工业中具有广泛的应用。但是在合成反应制备中，常常伴随着副反应的发生，主要是环氧氯丙烷的酸解或水解副产物1,3-二氯-2-丙醇(DCP)和1-氯-2,3-丙二醇(CPD)，这两种均为小分子氯代有机物，同样会随着湿强剂的加入存留在纸品上。研究发现1,3-二氯-2-丙醇(DCP)可以使大鼠致癌，环氧氯丙烷也被认为有致癌作用。根据EUDrective9/155/EEC规定，所有组合物含有DCP超过0.1％的，必须标明“有毒”和“致癌”字样。林友锋采用静水式及半静水式的急性毒性试验方法研究了几种造纸助剂的毒性，试验结果表明，PAE树脂的24h半致死浓度为94.95mg/L，毒性等级为高等毒，其毒性机理为PAE树脂中含有残余的有机氯。而一般市售的聚酰胺(聚胺)环氧氯丙烷类湿强剂有机氯含量甚至高达6％。随着卫生标准的提高，其中有机氯含量要求不能超过0.1％。因而如何尽量降低该类湿强剂中DCP含量，成为研究的热点之一。目前国外减少湿强剂中有机氯含量的方法主要是从后处理的角度来降低。另外，由于该类湿强剂的阳离子性，大量的添加会导致纤维阳离子化，进而导致更多的湿强剂分子不能留着在纤维表面，造成大量的无效添加。因此，提高该类湿强剂的应用效率，减少添加，减少有机氯残留是很有意义的。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种纸与纸制品湿强增效剂的制备方法。本专利技术的另一目的在于提供所述方法制备得到的纸与纸制品湿强增效剂。本专利技术的又一目的在于提供所述纸与纸制品湿强增效剂的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种纸与纸制品湿强增效剂的制备方法，包括如下步骤：(1)将纤维原料加入碱溶液进行抽提，过滤，取滤液，得到半纤维素溶液；再向半纤维素溶液中加入有机溶剂(使半纤维素沉淀下来)，静置，离心，干燥，得到半纤维素；(2)将步骤(1)中得到的半纤维素分散到有机溶剂中，然后加入碱溶液进行碱化反应，再加入氯乙酸(一氯乙酸)进行醚化反应，待反应结束后过滤，洗涤，真空干燥，得到纸与纸制品湿强增效剂。步骤(1)中所述的纤维原料为经过预处理的纤维原料，所述的预处理通过如下步骤实现：将纤维原料通过热磨成浆，然后将其置于液氮中冷冻，再转入冰箱中冷冻，最后研磨成粉，得到预处理后的纤维原料。所述的热磨的条件为：预处理温度为100～120℃，汽蒸时间为40～60min，磨浆压力为0.1～0.3MPa，磨浆间隙为0.2～0.3mm。所述的液氮中冷冻的时间为46～72h。所述的冰箱中冷冻的条件为：在0～-35℃条件下冷冻0.5～2小时；优选为：在-35℃条件下冷冻2小时。所述的研磨为采用液氮冷冻研磨仪进行研磨。步骤(1)中所述的纤维原料为富含聚木糖的原料，包括阔叶材、竹材和农业作物秸秆等原料；优选为阔叶材原料。所述的阔叶材原料中半纤维素的含量为20～40％；其中木聚糖约占85～98％。所述的竹材原料中半纤维素的含量为18～25％；其中木聚糖约占90～99％。所述的农作物秸秆原料中半纤维素的含量为20～30％；其中木聚糖约占80～95％。步骤(1)和(2)中所述的碱溶液为NaOH、KOH或LiOH溶液。步骤(1)中所述的碱溶液优选为浓度5～10wt％的碱溶液。步骤(1)中所述的碱溶液的用量按每千克(kg)绝干纤维原料配比5～10升(L)碱溶液计算，即其液比为1:5～10。步骤(1)中所述的抽提的时间0.5～2h；优选为2h。步骤(1)中所述的有机溶剂优选为无水乙醇。步骤(1)中所述的有机溶剂的用量按每克(g)半纤维素溶液配比5～30ml有机溶剂计算；优选为按每克(g)半纤维素溶液配比30ml有机溶剂计算。步骤(1)中所述的离心的转速为2000～5000r/min。步骤(1)中所述的干燥的条件为：在40～60℃条件下真空干燥12～24h；优选为：在55℃条件下真空干燥24h。步骤(1)中所述的半纤维素的分子量为：Mw＝20000～45000；Mn＝10000～28000。步骤(2)中所述的有机溶剂为乙醇、异丙醇和甲苯中的一种以上；优选为无水乙醇、异丙醇、乙醇/异丙醇混合液、或乙醇/甲苯混合液。所述的乙醇/异丙醇混合液中乙醇与异丙醇的体积比为1:0.5～3。所述的乙醇/甲苯混合液中乙醇与甲苯的体积比为1:0.5～3。步骤(2)中所述的有机溶剂的用量按每克(g)绝干半纤维素配比10～30ml有机溶剂计算。步骤(2)中所述的碱溶液为浓度15～30wt％的碱溶液；优选为15wt％的碱溶液。步骤(2)中所述的碱溶液的用量按每克(g)绝干半纤维素配比2～6ml碱溶液计算。步骤(2)中所述的碱化反应的时间为0.5～2h。步骤(2)中所述的氯乙酸与半纤维素的绝干质量比为1：1～3。步骤(2)中所述的醚化反应的条件为：25～85℃搅拌反应2.5～5h；优选为：55℃搅拌反应5h；更优选为：在40kHz的超声波辅助下，55℃搅拌醚化反应5h。步骤(2)中所述的洗涤为采用95％(v/v)的乙醇溶液洗涤至中性。步骤(2)中所述的真空干燥的温度为43～60℃；优选为45℃。一种纸与纸制品湿强增效剂，通过上述任一项所述的方法制备得到。所述的纸与纸制品湿强增效剂的羧基含量为0.8～1.3g/mol。所述的纸与纸制品湿强增效剂在造纸领域中的应用。所述的造纸领域为纸与纸制品的生产领域。所述的纸与纸制品包括生活用纸、茶叶袋纸、瓦楞箱板纸等。所述的生活用纸包括餐巾纸等。所述的纸与纸制品湿强增效剂在造纸领域中的应用，为将上述纸与纸制品湿强增效剂添加至纸浆中，再往纸浆中加入湿强剂(湿强增效剂应在湿强剂前添加，湿强增效剂与湿强剂混合会出现絮凝而失效，因此湿强增效剂应单独添加)；优选为先将上述纸与纸制品湿强增效剂配置成固含量为1～10％的溶液，然后加入到浆料浓度为3～5wt％的纸浆中，再往纸浆中加入湿强剂。所述的纸与纸制品湿强增效剂的添加量为按每吨纸浆配比0.2～0.7kg纸与纸制品湿强增效剂计算。所述的湿强剂为聚酰胺(聚胺)环氧氯丙烷类湿强剂，包括PAE湿强剂，PPE湿强剂等。本专利技术中的“wt％”表示溶液中溶质的质量百分数。本专利技术中的“固含量”表示规定条件下烘干后剩余部分占总量的质量百分数。本专利技术中引入纸张湿强增效剂后，可以中和造纸循环白水系统中过量的阳离子，减少造纸循环白水系统中的阳离子，有效解决了由游离在白水循环中的湿强剂残留造成的“超阳”问题，提高了湿强剂的留住率，可以使湿强剂在较低用量下达到理想的湿强效果；随着改性半纤维素醚水溶液的加入，可以与湿强剂分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纸与纸制品湿强增效剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将纤维原料加入碱溶液进行抽提，过滤，取滤液，得到半纤维素溶液；再向半纤维素溶液中加入有机溶剂，静置，离心，干燥，得到半纤维素；(2)将步骤(1)中得到的半纤维素分散到有机溶剂中，然后加入碱溶液进行碱化反应，再加入氯乙酸进行醚化反应，待反应结束后过滤，洗涤，真空干燥，得到纸与纸制品湿强增效剂。

【技术特征摘要】
1.一种纸与纸制品湿强增效剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将纤维原料加入碱溶液进行抽提，过滤，取滤液，得到半纤维素溶液；再向半纤维素溶液中加入有机溶剂，静置，离心，干燥，得到半纤维素；(2)将步骤(1)中得到的半纤维素分散到有机溶剂中，然后加入碱溶液进行碱化反应，再加入氯乙酸进行醚化反应，待反应结束后过滤，洗涤，真空干燥，得到纸与纸制品湿强增效剂。2.根据权利要求1所述的纸与纸制品湿强增效剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的纤维原料为经过预处理的纤维原料，所述的预处理通过如下步骤实现：将纤维原料通过热磨成浆，然后将其置于液氮中冷冻，再转入冰箱中冷冻，最后研磨成粉，得到预处理后的纤维原料；所述的热磨的条件为：预处理温度为100～120℃，汽蒸时间为40～60min，磨浆压力为0.1～0.3MPa，磨浆间隙为0.2～0.3mm；所述的液氮中冷冻的时间为46～72h；所述的冰箱中冷冻的条件为：在0～-35℃条件下冷冻0.5～2小时。3.根据权利要求1所述的纸与纸制品湿强增效剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的有机溶剂为无水乙醇；步骤(1)和(2)中所述的碱溶液为NaOH、KOH或LiOH溶液；步骤(2)中所述的有机溶剂为乙醇、异丙醇和甲苯中的一种以上。4.根据权利要求1所述的纸与纸制品湿强增效剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的碱溶液为浓度5～10wt％的碱溶液；步骤(2)中所述的碱溶液为浓度15～30wt％的碱溶液。5.根据权利要求1所述的纸与纸制品湿强增效剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的碱溶液的用量按每千克绝干纤维原料配比5～10升...

【专利技术属性】
技术研发人员：武书彬，宋飞宇，陈春霞，赵媛媛，魏琪，马浩，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44