一种改性壳聚糖造纸施胶剂的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种改性壳聚糖造纸施胶剂的制备方法，属于造纸技术领域。本发明专利技术利用高碘酸钠选择性氧化壳聚糖，形成醛基，增强与其他天然生物高分子的复配性能，并通过席夫碱反应与采用酸酐预改性的胶原蛋白交联，与纸张纤维素的‑OH反应形成共价键，使纸张具备更强的抗水性，有效提高了造纸施胶剂的耐水性能，且制得的造纸施胶剂环境友好，易生物降解，可与其他合成类造纸施胶剂复配使用，减少环境污染的同时提高施胶效果；本发明专利技术施胶剂中带有的阳离子性增强了与油墨的结合力，显著提高了纸张的印刷质量、印刷油墨的耐水洗性能，与聚乙烯醇表面施胶纸相比，纸张印刷的色彩水洗色差减小、打印色块密度增大、印品阶调再现性良好。

【技术实现步骤摘要】
一种改性壳聚糖造纸施胶剂的制备方法
本专利技术涉及一种改性壳聚糖造纸施胶剂的制备方法，属于造纸

技术介绍
纸和造纸在人们的日常消费中起着不可或缺的作用，随着造纸行业的迅速发展，如何解决资源、能源以及环境三者的平衡已成为造纸工业可持续发展的关键。造纸化学助剂的发展无疑是推动造纸行业现代化发展的捷径，可有效减少造纸的成本，大大提高纸张的质量。造纸助剂中占很大比例的是造纸施胶剂，大部分纸和纸板需要进行施胶，以提高纸张的物理机械性能和抗水性以及抗其他液体性能。通过一定作用方式使得纸或纸板具有抗液性能的物质称之为施胶剂。施胶剂需要具备以下特征：（1）具有较低的表面自由能，液固接触角较大；（2）成膜性好，或易分散成微细颗粒，分散后的悬浮液稳定性好，不容易产生凝聚；（3）施胶环境应接近中性，不产生腐蚀作用；（4）资源丰富，价格便宜。施胶剂种类很多，按照施胶剂被使用的方式方法的不同，可分为浆内施胶剂和表面施胶剂。按照原料，施胶剂可分为松香型施胶剂和非松香型施胶剂。松香型施胶剂以松香为主体，主要有松香胶、强化松香胶、石蜡松香胶和分散体松香胶等，主要用于内部施胶。非松香型施胶剂主要有石蜡乳胶、硬脂酸钠、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、动物胶、干酪素、淀粉、合成树脂等，多用于表面施胶，有特殊要求的纸或纸板也用非松香型胶作内部施胶剂。按照施胶剂所用原材料的来源不同，可分为合成类施胶剂和生物质施胶剂。施胶材料的应用不仅受到纸基结构的影响，还与施胶剂的性质有很大关系。为了更好地发挥表面施胶效果，合理搭配使用廉价的天然高分子产品和性能优异的合成聚合物助剂，加快现有产品性能改进及开发新型、优质配方、良好贮存稳定性、价廉产品是十分必要的。合成类施胶剂虽然可赋予纸张更优异的性能，近年来发展较迅速，但其所用原料多为资源紧缺、价格昂贵的石油化工产品，且大多不能生物降解，严重影响生产一线职工的身体健康，并对环境造成污染。而生物质施胶剂的原材料来源广、价格低、易生物降解，其在合理利用资源，降低成本，保护环境方面有很大优势，仍将会在很长时间内占据较大的市场比例，所以应进一步深入研究。对于常用的松香类、淀粉类、纤维素类施胶剂，期望研发更多的改良型产品和其他类生物质资源产品，并进一步拓宽它们的应用领域，这对加快中国生物质资源的综合利用和造纸助剂的发展具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对合成类施胶剂所用原料多为资源紧缺、价格昂贵的石油化工产品，且大多不能生物降解，严重影响生产一线职工的身体健康，并对环境造成污染的问题，提供了一种改性壳聚糖造纸施胶剂的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种改性壳聚糖造纸施胶剂的制备方法，具体制备步骤为：（1）取壳聚糖加入去离子水中混合均匀并用醋酸调节pH为3～4，再加入过碘酸钠溶液，遮光反应20～24h后加入乙二醇，搅拌反应10～15min，得反应液；（2）向反应液中加入氯化钠，并加入无水乙醇静置沉降后过滤得滤渣，将滤渣重新分散在去离子水中，再用无水乙醇沉淀，重复操作2～3次后干燥，得氧化壳聚糖；（3）取胶原蛋白、马来酸酐加入环己烷中，搅拌加热至70～80℃保温反应2～3h，再减压蒸馏至干，得改性胶原蛋白；（4）取司盘-80、吐温-60加入去离子水中混合均匀，得复合乳化剂；（5）取氧化壳聚糖加入质量分数为2%醋酸溶液中溶解，再加入改性胶原蛋白、阳离子聚丙烯酰胺、聚乙烯醇，搅拌30～40min后置于4～5℃恒温水浴下静置交联10～15h，再加入复合乳化剂，以500～600r/min搅拌20～30min，得改性壳聚糖造纸施胶剂。步骤（1）所述壳聚糖与去离子水的质量比为1：16～1：24。步骤（1）所述过碘酸钠溶液的质量分数为5%，用量为壳聚糖质量的0.8～1.2倍，所述乙二醇用量为壳聚糖质量的16～24%。步骤（2）所述氯化钠用量为壳聚糖质量的1.6～2.4倍。步骤（3）所述胶原蛋白、马来酸酐、环己烷的重量份为0～20份胶原蛋白，1.5～3.0份马来酸酐，50～100份环己烷。步骤（4）所述司盘-80、吐温-60、去离子水的重量份为2.0～2.5份司盘-80，2.0～2.5份吐温-60，15～20份去离子水。步骤（5）所述氧化壳聚糖、醋酸溶液、改性胶原蛋白、阳离子聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、复合乳化剂的重量份为2～4份氧化壳聚糖，60～80份醋酸溶液，2～4份改性胶原蛋白，0.1～0.2份阳离子聚丙烯酰胺，0.1～0.2份聚乙烯醇，3～5份复合乳化剂。本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本专利技术利用高碘酸钠选择性氧化壳聚糖，形成醛基，能大大增强与其他天然生物高分子的复配性能，并通过席夫碱反应与采用酸酐预改性的胶原蛋白交联，并与纸张纤维素的-OH反应形成共价键，在纤维表面形成一层薄膜，使纸张具备更强的抗水性，有效提高了造纸施胶剂的耐水性能，且制得的造纸施胶剂环境友好，易生物降解，可与其他合成类造纸施胶剂复配使用，减少环境污染的同时提高施胶效果；（2）本专利技术通过氢键作用在纸膜表面生成了胶膜，增强了其在纸张表面形成的薄膜的力学性能，且施胶剂上的氨基呈较强的正电荷性，与油脂及油酸物质有较强的静电作用，阻碍油脂和油酸物质往纸张内部渗透；（3）本专利技术施胶剂中带有的阳离子性增强了与油墨的结合力，显著提高了纸张的印刷质量、印刷油墨的耐水洗性能，与聚乙烯醇表面施胶纸相比，纸张印刷色彩的a值增大、色彩水洗色差减小、打印色块密度增大、印品阶调再现性良好。具体实施方式取10～12g壳聚糖，加入200～240mL去离子水中，并用质量分数为2%醋酸溶液调节pH为3～4，以300～400r/min搅拌20～30min，再加入10～12g质量分数为5%过碘酸钠溶液，遮光反应20～24h后加入2.0～2.4g乙二醇，继续搅拌反应10～15min，得反应液，向反应液中加入20～24g氯化钠，200～240g无水乙醇，以400～500r/min搅拌20～30min，静置1～2h后过滤得滤渣，将滤渣重新分散在200～300mL去离子水中，再用无水乙醇沉淀，重复操作2～3次后将沉淀置于真空干燥箱中，在30～40℃下干燥8～10h，得氧化壳聚糖，取10～20g胶原蛋白，1.5～3.0g马来酸酐，加入50～100g环己烷中，以300～400r/min搅拌加热至70～80℃保温反应2～3h，再转入旋转蒸发仪上减压蒸馏至干，得改性胶原蛋白，取2.0～2.5g司盘-80，2.0～2.5g吐温-60，加入15～20mL去离子水中，在70～75℃恒温水浴下，以300～400r/min搅拌10～20min，得复合乳化剂，取2～4g氧化壳聚糖，加入60～80g质量分数为2%醋酸溶液中，以300～400r/min搅拌至壳聚糖完全溶解，再加入2～4g改性胶原蛋白，0.1～0.2g阳离子聚丙烯酰胺，0.1～0.2g聚乙烯醇，继续搅拌30～40min后置于4～5℃恒温水浴下静置交联10～15h，再加入3～5g复合乳化剂，以500～600r/min搅拌20～30min，得改性壳聚糖造纸施胶剂。实例1取10g壳聚糖，加入200mL去离子水中，并用质量分数为2%醋酸溶液调节pH为3，以300r/min搅拌20min，再加入10g质量分数为5%过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性壳聚糖造纸施胶剂的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：（1）取壳聚糖加入去离子水中混合均匀并用醋酸调节pH为3～4，再加入过碘酸钠溶液，遮光反应20～24h后加入乙二醇，搅拌反应10～15min，得反应液；（2）向反应液中加入氯化钠，并加入无水乙醇静置沉降后过滤得滤渣，将滤渣重新分散在去离子水中，再用无水乙醇沉淀，重复操作2～3次后干燥，得氧化壳聚糖；（3）取胶原蛋白、马来酸酐加入环己烷中，搅拌加热至70～80℃保温反应2～3h，再减压蒸馏至干，得改性胶原蛋白；（4）取司盘‑80、吐温‑60加入去离子水中混合均匀，得复合乳化剂；（5）取氧化壳聚糖加入质量分数为2%醋酸溶液中溶解，再加入改性胶原蛋白、阳离子聚丙烯酰胺、聚乙烯醇，搅拌30～40min后置于4～5℃恒温水浴下静置交联10～15h，再加入复合乳化剂，以500～600r/min搅拌20～30min，得改性壳聚糖造纸施胶剂。

【技术特征摘要】
1.一种改性壳聚糖造纸施胶剂的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：（1）取壳聚糖加入去离子水中混合均匀并用醋酸调节pH为3～4，再加入过碘酸钠溶液，遮光反应20～24h后加入乙二醇，搅拌反应10～15min，得反应液；（2）向反应液中加入氯化钠，并加入无水乙醇静置沉降后过滤得滤渣，将滤渣重新分散在去离子水中，再用无水乙醇沉淀，重复操作2～3次后干燥，得氧化壳聚糖；（3）取胶原蛋白、马来酸酐加入环己烷中，搅拌加热至70～80℃保温反应2～3h，再减压蒸馏至干，得改性胶原蛋白；（4）取司盘-80、吐温-60加入去离子水中混合均匀，得复合乳化剂；（5）取氧化壳聚糖加入质量分数为2%醋酸溶液中溶解，再加入改性胶原蛋白、阳离子聚丙烯酰胺、聚乙烯醇，搅拌30～40min后置于4～5℃恒温水浴下静置交联10～15h，再加入复合乳化剂，以500～600r/min搅拌20～30min，得改性壳聚糖造纸施胶剂。2.如权利要求1所述的一种改性壳聚糖造纸施胶剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述壳聚糖与去离子水的质量比为1：16～1：24。3.如权利要求1所述的一种改性壳聚糖造纸施胶...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴琪，王文新，蔡静，
申请(专利权)人：戴琪，
类型：发明
国别省市：江苏,32