一种环境友好型湿强剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种环境友好型湿强剂的制备方法，包括如下步骤：将苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯进行混合制备成混合单体；将混合单体与去离子水、入乳化剂和引发剂过硫酸钾一起进行预乳化，得到预乳化的混合单体乳液；往一带夹套搅拌釜中加入去离子水30重量份，预乳化的混合单体乳液15重量份，开启加热，当物料温度达到75℃～85℃时，恒温20分钟，然后开始缓慢加入上述剩下的预乳化的混合单体乳液，控制加入时间在2～4小时，预乳化的混合单体乳液加入完毕后开始升温，当物料温度达到90℃时恒温1小时，得到环境友好型湿强剂乳液。

【技术实现步骤摘要】
一种环境友好型湿强剂的制备方法
本专利技术涉及一种环境友好型湿强剂的制备方法，具体地说是一种造纸用环境友好型湿强剂的制备方法。
技术介绍
湿强度是指，在一定时间中，将纸张放到水中润湿后得到的纸张强度。普通纸被润湿后，只能保持其原来干强度的2%-10%左右。由于纸浆纤维具有高度的亲水性，易吸水，当纸与水接触时，在水的作用下，自身的平衡结构被破坏，因而使其湿强度比干强度明显降低。对于某些纸或纸板，因对湿强度有较高的要求，普通纸张自身的强度无法满足需求，就需在纸浆中加入一些增强纸张湿强度的添加剂，所加入的物质为增湿强剂。通常纸的湿强度以纸的湿强度（干纸再湿后的强度）对干强度的比率来表示，强度性质常用抗张强度来表示。通过添加湿强剂，生产出保留50%以上干抗张强度的湿强纸是可能的。但大多数种类的湿强纸，当用水浸透后只能保留20%-40%的干抗张强度。某些种类的纸，例如卫生纸，如果他们不含湿强剂就可能一点湿强度都没有，因此，如果这类纸被浸透后能够保留10%-20%的干抗张强度，也被认为是湿强纸。湿强纸也可以根据它们的湿强特性来分类，某些湿强处理仅仅使强度损失的速度变慢，这类纸被称为具有临时湿强度。另外一些湿强剂能赋予纸张持久湿强度，在普通使用条件下，这类纸的湿强度在长时期内保持不变。由此湿强剂可分为永久性湿强剂和临时性湿强剂。永久性湿强剂包括脲醛树脂（UF）、三聚氰胺甲醛树脂（MF）、聚酸胺环氧氯丙烷树脂（PAE）等；临时性湿强剂包括聚乙烯亚胺（PEI）、双醛淀粉（DAS）等。应当指出，并非各种纸的湿强度越高越持久就越好，因为大多数种类的纸需要能够再制浆，因此所需要的湿强度取决于纸的用途。湿强剂最重要的应用是用于生产卫生用纸，包括手巾纸、餐巾纸、清洁布和面巾纸。包装纸是湿强剂应用的另一个重要方面，包括纸袋、手携纸袋、牛奶纸盒、冷冻包装、肉类包装和水果盘。湿强剂也用于各种特种纸，例如招贴纸、标签纸、贴面薄页纸、壁纸、砂纸、地图纸、滤纸、电绝缘纸、印相纸、钞票纸以及其他潮湿时需要保持一定强度的纸种。UF和MF典型应用于钞票纸和层压纸，双醛淀粉典型用于特种纸，聚酰胺类湿强剂主要应用于薄页纸、纸巾、液体包装纸版、层压纸、滤纸和高级纸，聚胺类湿强剂主要用于容器纸板、薄页纸和纸巾，环氧化物类则主要用于钞票纸和特种纸。湿强度助剂都是热固性树脂，在干燥加热时形成不溶性防水网络体，从而对纸页起到增湿强作用。其作用发展机理如下：（1）一般情况下，将小分子而易在水中溶解的低聚合物添加到抄纸过程中，其能在短时间内迅速进入至纤维的内部结构，并在一定条件下，低聚物缩合成高聚合物，高聚物树脂分子的基团与纤维羟基基团反应生成共价键，从而增强纸张的强度；（2）一些合成的高聚合物无法进入到纤维内部，沉积于纤维之间，与纤维结合成互穿网状结构，不仅能够局限纤维间的活动，也能够限制纤维的膨胀，降低纸页伸缩变形的可能性等作用，因此保护纸张在水分子中也具有一定强度；（3）而其余合成的高分子树脂广泛存在于纤维表面，经过固化后，使纸纤维拥有难以溶于水且性能稳定的优势，从而纸张会拥有良好的湿强效果。在纸张浸入水中的过程中，一般利用以下几种办法来保持本身一定的强度：一、通过增强表面交联，减少水分子浸入，加强和保护已形成的纤维共价键；二、通过添加助剂，从而结合成不溶于水的共价键；三、树脂与纤维交联得到网络结构。从而一般增湿强的反应机理包括以下两方面：第一方面为保护机理，也为限制或均交联；另一方面为增强机理，也称为新键或共交联。其中保护机理是指湿强剂分子之间进行化学反应生成共价键，会在纤维表面和空隙间，形成互穿网络结构，阻止水分子进入，则阻止纸页的强度降低；增强机理认为树脂与纤维间的羟基、羧基反应得到共价结合键，且加强了纤维间的氢键结合，从而增强湿强作用。常见的湿强剂有聚乙烯亚胺（PEI）、脲醛树脂（UF）、聚酸胺环氧氯丙烷树脂（PAE）等，均具有良好的湿强效果，同时也存在一些缺点，如脲醛树脂（UF）和三聚氰胺甲醛树脂（MF），虽使用时间最早，但由于其含有游离甲醛，污染环境，限制其应用，近年来被各国禁用；PAE湿强效果好，各国对其需求量与日俱增，但其价格昂贵，损纸不易降解，含有致癌物质有机氯等缺点；双醛淀粉（DAS）使用时间较早，但有对环境造成很大污染的碘化物排放，使用量趋于降低。如今，传统湿强剂已不能满足人们的需要，为了更好地提高纸质，满足需求，各种新型湿强剂产品种类层出不穷。鉴于环保的要求，并考虑到湿部化学因素，如纸浆的接受性、pH值、固化温度、与其它助剂的相溶性、单程留着率、均匀分布性和抗干扰物的能力等，开发无污染高效湿强剂是今后势在必行的发展趋势。现有新型环保交联体系多为与纤维反应型的交联体系，利用这些交联体系的新型湿强剂仍未商品化，是因为他们还各有缺点，如成本高、固化温度太高、使纸发脆等、固含低等。因此，这些新型环保交联体系还需深入研究，如向天然原料移植降低成本，改进聚合工艺增加分子量，开发可实用的工艺，研究再制浆性能等。聚苯乙烯/甲基丙烯酸缩水甘油酯湿强剂可以替代现有的湿强剂，从而满足社会对环保的要求，乃至提高湿强剂的效能，减少湿强剂制备的成本。中国专利CN201510927824.8公开了一种降低PAE造纸湿强剂中氯丙醇的新技术，其技术主要包括：在市售PAE造纸湿强剂在加入亲核试剂，保温反应一定时间即可。该技术主要采用亲核试剂与氯丙醇发生亲核取代反应，从而达到消除氯丙醇的目的。该技术简单便捷，快速高效，氯丙醇含量可降低近一个数量级，产品各方面原始性质基本不变，且不存在产品损耗、二次污染等问题。中国专利CN201510928193.1公开了一种低氯丙醇PAE造纸湿强剂的制备方法。首先将环氧氯丙烷在低温条件下缓慢加入到由二元酸和多元胺通过缩聚反应合成的中间体聚酰胺中，并不断滴加氢氧化钠溶液维持体系的pH=10-12；保温一定时间后，加入硫酸，调节反应体系pH=5.5-6.5，并升温至40-60℃后保温。待升粘至预设粘度，加入硫酸和终止水，即得到低氯丙醇PAE造纸湿强剂。该方法通过控制体系的pH，提高聚酰胺的活性，抑制环氧氯丙烷的水解，制备一种高转化率，低氯丙醇的环保型造纸湿强剂。中国专利CN201510921702.8公开了一种环境友好型PAE造纸湿强剂的制备方法。制备方法步骤如下：（1）将环氧氯丙烷缓慢加入聚酰胺聚胺中，并在低温条件下保温一定时间；（2）加入亲核试剂，继续保温一段时间；（3）加入适量的水，在60℃下进行升粘反应，待达到预设粘度，加入硫酸和水终止反应。该方法创新之处是在反应过程中引入亲核试剂，不需要增加工艺流程，不损耗产品，氯丙醇的残留量较正常产品降低十倍以上，并且不影响产品的使用效果。本专利技术的目标是制备高效的湿强剂，选用甲基丙烯酸缩水甘油酯作为环氧功能单体，赋予聚合物一定的反应性，使合成的湿强剂能与纤维中的亲核基团发生交联反应；选用苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯作为硬单体，苯环能够提供优秀的憎水性，且能提高结构强度、膜层内聚力和耐磨性，选用玻璃化温度较低的丙烯酸丁酯作为软单体，赋予共聚物良好的柔韧性，使纸张不会脆化。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种环境友好型湿强剂的制备方法，以解决现有技术存在的上述问题。本专利技术的一种环境友好型湿强剂的制备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环境友好型湿强剂的制备方法，包括如下步骤：将苯乙烯15～20重量份、甲基丙烯酸甲酯10～20重量份、丙烯酸丁酯25～30重量份、甲基丙烯酸缩水甘油酯15～20重量份进行混合制备成混合单体；将去离子水100～120重量份加入到搅拌槽中，开启搅拌，加入乳化剂CO436 0.8～1.2重量份，充分搅拌使乳化剂分散均匀；然后向搅拌槽中缓慢加入混合单体，充分搅拌使混合单体乳化形成乳液，混合单体加入完毕后再加入引发剂过硫酸钾0.5～1.0重量份，充分搅拌使引发剂过硫酸钾溶解，最后得到预乳化的混合单体乳液；往一带夹套搅拌釜中加入去离子水30重量份，开启搅拌，再加入上述预乳化的混合单体乳液15重量份，开启加热，当物料温度达到75℃～85℃时，恒温20分钟，然后开始缓慢加入上述剩下的预乳化的混合单体乳液，控制加入时间在2～4小时，预乳化的混合单体乳液加入完毕后开始升温，当物料温度达到90℃时恒温1小时，得到环境友好型湿强剂乳液。

【技术特征摘要】
1.一种环境友好型湿强剂的制备方法，包括如下步骤：将苯乙烯15～20重量份、甲基丙烯酸甲酯10～20重量份、丙烯酸丁酯25～30重量份、甲基丙烯酸缩水甘油酯15～20重量份进行混合制备成混合单体；将去离子水100～120重量份加入到搅拌槽中，开启搅拌，加入乳化剂CO4360.8～1.2重量份，充分搅拌使乳化剂分散均匀；然后向搅拌槽中缓慢加入混合单体，充分搅拌使混合单体乳化形成乳液，混合单体加入完毕后再加入引发剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彦华，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31