一种纤维材料表面改良剂、其制备方法及其在造纸中的应用技术

本发明专利技术公开了一种纤维材料表面改良剂、其制备方法及其在造纸中的应用。其包括乙酸乙烯酯、丙烯酸、乙烯基苄基三甲基氯化铵，其中，以质量份数计，所述乙酸乙烯酯：丙烯酸：乙烯基苄基三甲基氯化铵＝90～110：30～70：30～70。本发明专利技术为三元共聚物，兼具其中多种单体的优良性能。本发明专利技术稳定性好，施胶后的纸张疏水性高，可以实现浆内施胶和表面施胶的双重应用。本发明专利技术中VAC聚合后经醇解得到的大量醇羟基成膜性能良好，可延缓水对纸页的渗透。本发明专利技术三元共聚物的水溶解性好，单体可在水中聚合，无异味，产品绿色环保。本发明专利技术除了用于表面施胶外，由于其高粘合性，还可用作造纸涂料的胶黏剂、纸和纸板的粘合剂。

Surface modifier for fiber material, its preparation method and its application in Papermaking

The invention discloses a surface modifier for fiber material, a preparation method and its application in papermaking. It comprises vinyl acetate, acrylic acid and vinyl benzyl trimethyl ammonium chloride, wherein, in mass fractions, the vinyl acetate: acrylic acid: vinyl benzyl trimethyl ammonium chloride = 90-110:30-70:30-70. The invention is a three component copolymer, and has excellent properties of various monomers. The invention has good stability, high hydrophobicity of the paper after sizing, and can realize the dual application of sizing in the pulp and sizing on the surface. In the invention, a large number of alcohol hydroxyl groups obtained by alcoholysis after VAC polymerization have good film forming performance and can retard water penetration into paper sheets. The ternary copolymer of the invention has good water solubility, monomer can be polymerized in water, no odor, and the product is green and environmental protection. In addition to being used for surface sizing, the invention can also be used as an adhesive for paper coating, paper and board due to its high adhesion.

【技术实现步骤摘要】
一种纤维材料表面改良剂、其制备方法及其在造纸中的应用
本专利技术属于化学添加剂
，具体涉及一种纤维材料表面改良剂、其制备方法及其在造纸中的应用。
技术介绍
施胶就是引入化学添加剂，使纸和纸板具有耐水性的工艺。施胶剂分为浆内施胶剂和表面施胶剂。施胶剂被加入纸料并在系统的湿部采用合适的方法把它们保留在纤维上，这就是纸内施胶。表面施胶是将含水的施胶剂采用施胶设备涂布到纸张表面的过程，表面施胶的目的是使纸页具有抗液体渗透性，赋予纸页更好的表面性能和改善某些物理性能，如表面强度和内部结合力。常用的淀粉类表面施胶剂与纤维亲和力相对较差，覆盖在纸面上的淀粉膜在干燥过程中随水分的蒸发和膜层的收缩易发生破裂，表现为纸张表面强度低，印刷过程中出现掉毛掉粉现象，最初引入聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酰胺(PAM)等合成聚合物，使得这种现状有所改观。如何制备性能更优的纤维材料表面改良剂，提升耐水性或抗液体渗透性，改变纸张的施胶度、透气度、涂料持留性，表面强度和印刷性能等，是本领域有待解决的技术问题。
技术实现思路
本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。鉴于上述的技术缺陷，提出了本专利技术。因此，作为本专利技术其中一个方面，本专利技术克服现有技术中存在的不足，提供一种纤维材料表面改良剂。为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种纤维材料表面改良剂，其包括乙酸乙烯酯、丙烯酸、乙烯基苄基三甲基氯化铵，其中，以质量份数计，所述乙酸乙烯酯：丙烯酸：乙烯基苄基三甲基氯化铵＝90～110：30～70：30～70。作为本专利技术所述的纤维材料表面改良剂的一种优选方案，其中：以质量份数计，所述乙酸乙烯酯：丙烯酸：乙烯基苄基三甲基氯化铵＝100：60：40。作为本专利技术的另一个方面，本专利技术克服现有技术中存在的不足，提供一种纤维材料表面改良剂的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种纤维材料表面改良剂的制备方法，其包括，层析：将90～110份乙酸乙烯酯、30～70份丙烯酸、30～70份乙烯基苄基三甲基氯化铵分别溶解后进行层析；混合：将层析后的乙酸乙烯酯、丙烯酸、乙烯基苄基三甲基氯化铵混合，加入水、混合；反应：调节温度，加入引发剂进行反应；醇解：加入氢氧化钠甲醇溶液进行醇解；析出：将醇解后的溶液加入无水乙醇中，析出白色沉淀。作为本专利技术所述的纤维材料表面改良剂的制备方法一种优选方案，其中：所述层析，为加入碱性氧化铝，在常温下磁力搅拌器搅拌，时间为1h。作为本专利技术所述的纤维材料表面改良剂的制备方法一种优选方案，其中：所述混合，为将用碱性氧化铝层析后的乙酸乙烯酯、丙烯酸、乙烯基苄基三甲基氯化铵混合，加水至质量浓度为10～12％。作为本专利技术所述的纤维材料表面改良剂的制备方法一种优选方案，其中：所述反应，包括通入氮气保护，再加上蛇形冷凝管回流保护，所述引发剂，包括过硫酸铵。作为本专利技术所述的纤维材料表面改良剂的制备方法一种优选方案：所述反应，其中，所述引发剂过硫酸铵质量为单体总质量的0.5％，称取1g的过硫酸铵，溶于10mL水中，转移至恒压漏斗中，待温度到80℃左右，调节恒压漏斗开关，向乙酸乙烯酯、丙烯酸、乙烯基苄基三甲基氯化铵混合液中缓慢滴加引发剂过硫酸铵，在转速170r/min，温度为80℃条件下反应8h。作为本专利技术所述的纤维材料表面改良剂的制备方法一种优选方案：所述醇解，其中，所述氢氧化钠甲醇溶液浓度为2mol/L，反应温度为60℃，时间6h；所述析出，为加入反应液4倍体积的无水乙醇，析出白色沉淀。作为本专利技术所述的纤维材料表面改良剂的制备方法一种优选方案：其还包括，抽滤、洗涤：经过所述析出后进行抽滤，并用无水乙醇洗涤；烘干：经过抽滤、洗涤后于烘箱中干燥24h。作为本专利技术的另一个方面，本专利技术克服现有技术中存在的不足，提供权利要求1或2所述的纤维材料表面改良剂在造纸中的应用。本专利技术的有益效果：本专利技术为三元共聚物，兼具其中多种单体的优良性能。本专利技术稳定性好，施胶后的纸张疏水性高，可以实现浆内施胶和表面施胶的双重应用。本专利技术中VAC聚合后经醇解得到的大量醇羟基成膜性能良好，可延缓水对纸页的渗透。本专利技术中丙烯酸可提供阴离子亲水官能团羧酸根，通过其与纸中多价金属离子(如Al离子)络合或与纤维上的醇羟基构成氢键而形成分子膜，牢固定着在纸页表面。VBTAC是一种具备乙烯基和季铵盐双重官能性的单体，其正电基团有利于吸附于带负电的纤维素纤维表面。该单体的合成、聚合及其应用引起了学者的广泛关注。本专利技术为合成表面施胶剂，可使施胶剂(AKD)用量减少，降低成本，提高经济效益。本专利技术不仅提高了纸张的抗液体渗透能力，而且还能提高其机械强度、表面性能和印刷性能，同时降低了浆内施胶剂的用量，减轻了由于浆内施胶造成的机械沾污等问题。施胶剂在纤维表面成膜性较好，从而有效阻隔水分子对纤维表面的浸润，显著提高了纸张的抗水性能。本专利技术作为高分子合成表面施胶剂不会干扰纸浆中湿部化学品的添加，也不会干扰纤维与纤维之间的氢键结合，没有施胶剂的随水流失，减少造纸废水的负荷。本专利技术分子结构可调，其与纤维之间亲和力与淀粉相比高出很多，并且还有非常好的成膜性、耐水性和热塑性，可赋予纸张表面更多，更优异的性能。本专利技术三元共聚物的水溶解性好，单体可在水中聚合，无异味，产品绿色环保。本专利技术除了用于表面施胶外，由于其高粘合性，还可用作造纸涂料的胶黏剂、纸和纸板的粘合剂。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本专利技术至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。本专利技术纤维材料表面改良剂制备方法：1、分别称取90～110份VAC水溶液、30～70份AA溶液和30～70份VBTAC溶液三个烧杯中，在烧杯中加入碱性氧化铝，使其铺满烧杯底部一层，常温下磁力搅拌器搅拌1h。2、将用碱性氧化铝层析后的90～110份VAC水溶液、30～70份AA溶液和30～70份VBTAC水溶液混合于四口瓶中，加去离子水至原料含量约为10-12％。3、放入油浴锅中，搅拌预混合。通入氮气保护，再加上蛇形冷凝管回流保护。4、称取1g过硫酸铵(NH4)2S2O8，溶于10mL水中，转移至恒压漏斗中。5、待温度到80℃左右，调节恒压漏斗开关，开始缓慢滴加引发剂(NH4)2S2O8，0.5h滴加完毕。6、体系稳定后保持一定转速(约170r/min)和温度(约80℃)反应8h。7、反应结束后停止搅拌，将反应后的溶液静置冷却。8、在四口瓶中加入2mol/L的氢氧化钠甲醇溶液100mL。9、搅拌下开始逐渐升温至60℃。10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纤维材料表面改良剂，其特征在于：包括乙酸乙烯酯、丙烯酸、乙烯基苄基三甲基氯化铵，其中，以质量份数计，所述乙酸乙烯酯：丙烯酸：乙烯基苄基三甲基氯化铵＝90～110：30～70：30～70。

【技术特征摘要】
1.一种纤维材料表面改良剂，其特征在于：包括乙酸乙烯酯、丙烯酸、乙烯基苄基三甲基氯化铵，其中，以质量份数计，所述乙酸乙烯酯：丙烯酸：乙烯基苄基三甲基氯化铵＝90～110：30～70：30～70。2.如权利要求1所述的纤维材料表面改良剂，其特征在于：以质量份数计，所述乙酸乙烯酯：丙烯酸：乙烯基苄基三甲基氯化铵＝100：60：40。3.一种纤维材料表面改良剂的制备方法，其特征在于：包括，层析：将90～110份乙酸乙烯酯、30～70份丙烯酸、30～70份乙烯基苄基三甲基氯化铵分别溶解后进行层析；混合：将层析后的乙酸乙烯酯、丙烯酸、乙烯基苄基三甲基氯化铵混合，加入水、混合；反应：调节温度，加入引发剂进行反应；醇解：加入氢氧化钠甲醇溶液进行醇解；析出：将醇解后的溶液加入无水乙醇中，析出白色沉淀。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述层析，为加入碱性氧化铝，在常温下磁力搅拌器搅拌，时间为1h。5.如权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于：所述混合，为将用碱性氧化铝层析后的乙酸乙烯酯、丙烯酸、乙烯基苄基三甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丹，郑创，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32