一种耐磨透气纸张防水剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐磨透气纸张防水剂的制备方法，属于造纸处理剂技术领域。本发明专利技术先将聚苯乙烯经过磺化改性，从而提高聚苯乙烯在水中的分散性能，随后利用磺化改性后的聚苯乙烯在致孔剂的作用下制得表面亲水，内部疏水的多孔聚苯乙烯微球，随后将制得的多孔微球酰氯化，并将酰氯化后的多孔微球与氨基改性的多孔二氧化硅混合，从而在酰胺键的作用下，将改性多孔二氧化硅接枝于多孔聚苯乙烯微球表面，进而使多孔聚苯乙烯微球的表面形成乳突状结构，在与改性木质素磺酸盐一同加入基体树脂中后，均匀分布于基体树脂之中，形成阻燃耐磨纸张防水剂。本发明专利技术所得的产品中添加剂具有优异的耐磨性，且内部含有疏水的通孔，使产品的耐磨透气性能提高。

Preparation of a Wear Resistant and Air Permeable Paper Waterproofing Agent

The invention discloses a preparation method of a wear-resistant and breathable paper waterproofing agent, which belongs to the technical field of paper processing agent. In the invention, polystyrene is sulfonated to improve the dispersion performance of polystyrene in water. Subsequently, porous polystyrene microspheres with hydrophilic surface and hydrophobic interior are prepared by sulfonated polystyrene under the action of porogen. Subsequently, the porous microspheres are acyl chlorinated, and the porous microspheres after acyl chlorination are mixed with amino modified porous silicon dioxide. Under the action of amide bond, modified porous silica was grafted onto the surface of porous polystyrene microspheres, and then the surface of porous polystyrene microspheres formed a papillary structure. After adding modified lignosulfonate into the matrix resin, the modified silica was evenly distributed in the matrix resin to form a flame retardant and wear resistant paper waterproof agent. The additive in the product has excellent wear resistance and contains hydrophobic pore inside, which improves the wear resistance and air permeability of the product.

【技术实现步骤摘要】
一种耐磨透气纸张防水剂的制备方法
本专利技术公开了一种耐磨透气纸张防水剂的制备方法，属于造纸处理剂

技术介绍
一些特种纸如特种包装纸、一次性纸餐具纸制品要求具有良好的防水性能。传统的防水纸制材料是在纸质表面覆塑一层膜，进而使其具有防水性，但这却使纸制品不能全部降解，造成环境污染，并且给以后的废纸回收处理以及二次纤维的利用也带来了困难。纸张防水剂与纸张纤维的亲和力较强，可降低纸张表面张力，具有良好的防水性能，而且环保可降解，因而受到人们的关注。本课题合成了一种疏水性丙烯酸树脂类纸张防水剂，采用表面施胶的方法进行了防水性能实验，对施胶后纸张的物理性能进行了研究。丙烯酸异辛酯、苯乙烯等为主要单体制备了纸张防水剂，利用红外光谱和激光粒度仪对合成聚合物进行表征。通过浆内施胶研究了防水剂用量、助留剂用量、打浆度、停留时间等对纸张防水性能的影响，用渗透法和接触角法对纸张的防水性能进行测试，并对纸张进行SEM电镜分析。结果表明，纸张具有优异的防水性能。某些纸张如照相纸、地图纸、高档标签纸、特种包装纸或纸板要求具有高度抗水性，即不被水润湿或扩散，呈现持久、优良的“不沾水”效果。制造这类纸张需采用疏水性物质固着于纸张纤维的表面或浸透到内部而固着，所用的物质即为抗水剂。常用的抗水剂有氨基树脂、聚酰胺多胺环氧氯丙烷、有机硅等。近年来造纸用的抗水剂主要是三聚氰胺甲醛树脂，这类树脂因含有甲醛，且极不稳定，易凝胶，需在酸性条件下使用，不符合中性造纸工艺要求；聚酰胺多胺环氧氯丙烷作为抗水剂则因固含量低，需在碱性条件下熟化而受到限制。有机硅抗水剂的主链为Si—O键，侧链为烃基，将其喷涂到纸张表面，其极性氧原子可与纤维上的极性基团进行氢键缔合，非极性有机烃基指向纸外，在纸张表面形成一层致密的憎水膜，从而赋予纸张抗水性，即不被水润湿或扩散，呈现持久、优良的“不沾水”效果；但由于价格较贵，使其应用受到限制。对于特种纸张，如珍贵字画的保护却有一定的实用意义。硅烷偶联剂十二烷基三甲氧基硅烷由于烷基较长，所以具有较好疏水作用；同时由于其相对分子质量较低，可以渗透到纸张纤维内部，不堵塞纸张的空隙，所以可在赋予纸张疏水性的同时，使纸张保持正常的透气性。所以从分子结构看，这两种材料都可能成为新的抗水剂。为此本试验进行了尝试。考虑到溶剂型抗水剂中的溶剂挥发后对抗水效果不会产生大的影响；而如果采用乳液型的话，乳化剂的选择就成为左右抗水效果的关键，因此本实验选择了溶剂型抗水剂。实验用氨基硅油、十二烷基三甲氧基硅烷、及两者的复配物配成溶剂型抗水剂，考察了其对包装纸、书皮纸、生宣纸等纸张的抗水效果。以丙烯酸丁脂、丙烯酸异辛脂、苯乙烯等为主要单体制备的纸张防水剂，与聚乙烯醇、阳离子淀粉复配制备表面施胶液进行了表面施胶试验，并用渗透法和接触角法对纸张的防水性能进行测试，最后对纸张进行SEM电镜分析。结果表明：防水剂用量为0.8%，聚乙烯醇用量为2.0%，阳离子淀粉用量为1.5%复配制备的表面施胶液处理纸张后，显示出优异的疏水性能，同时纸张耐破。目前传统的纸张防水剂耐磨性能和透气性能还无法进一步提高，以求探索研制出具有良好综合性能的耐磨透气纸张防水剂是待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是：传统纸张防水剂耐磨性能和透气性能还无法进一步提高的问题，提供了一种耐磨透气纸张防水剂的制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种耐磨透气纸张防水剂的制备方法，具体制备方法为：（1）将预处理苯乙烯与分散剂按质量比30：1～32：1混合，并加入预处理苯乙烯质量2～3倍的引发剂溶液，于氮气氛围下搅拌反应，过滤，干燥，得聚苯乙烯微球；（2）将聚苯乙烯微球与浓硫酸按质量比1：10～1：11混合，搅拌反应后，过滤，洗涤，干燥，得预处理聚苯乙烯微球；（3）将预处理聚苯乙烯微球与乙醇混合溶液按质量比1：5～1：8混合，搅拌反应后，过滤，干燥，得预改性聚苯乙烯微球；（4）将预改性聚苯乙烯微球与氯化亚砜按质量比1：8～1：15混合，回流反应后，过滤，干燥，得改性聚苯乙烯微球；（5）将改性聚苯乙烯微球与改性纳米二氧化硅按质量比1.0：0.2～1.0：0.4混合，并加入改性聚苯乙烯微球质量8～10倍的冰水，搅拌反应后，过滤，干燥，得添加剂；（6）将改性木质素磺酸钠溶液与金属盐溶液按质量比1：2～1：3混合，旋蒸浓缩，得改性木质素磺酸盐；（7）将基体树脂与添加剂按质量比6：1～7：1混合，并加入基体树脂质量0.1～0.2倍的改性木质素磺酸盐和基体树脂质量0.08～0.10倍的混合引发剂，搅拌反应后，得阻燃耐磨纸张防水剂。步骤（1）所述预处理苯乙烯为将苯乙烯与氢氧化钠溶液按质量比1：8～1：10混合，蒸馏，得预处理苯乙烯。步骤（1）所述引发剂溶液为将偶氮二异丁腈与无水乙醇按质量比1：200混合，步骤（3）所述乙醇混合溶液为将乙醇与水按质量比1：1混合，并加入乙醇质量0.5～0.6倍的正庚烷，搅拌混合后，得乙醇溶液。步骤（5）所述改性纳米二氧化硅为将聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物与水按质量比1：30混合，得嵌段共聚物分散液，将嵌段共聚物分散液与浓盐酸按体积比4：1混合，并加入嵌段共聚物分散液体积0.25～0.30倍的水，搅拌反应后，得预处理嵌段共聚物分散液；将预处理嵌段共聚物分散液与正硅酸乙酯按质量比25：1～30：1混合，并加入预处理嵌段共聚物分散液质量0.01～0.02倍的3-氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌反应后，抽滤，洗涤，得改性纳米二氧化硅坯料，将改性纳米二氧化硅坯料于索氏提取器中萃取，干燥，得改性纳米二氧化硅。步骤（6）所述改性木质素磺酸钠溶液为将木质素磺酸钠溶液与甲醛按质量比14：1混合，并加入甲醛质量1～4倍的亚硫酸钠，于碱性条件下搅拌反应后，得预处理木质素磺酸钠溶液，将预处理木质素磺酸钠溶液与碘化钾按质量比90：1～100：1混合，并加入预处理木质素磺酸钠溶液质量0.2～0.3倍的1，6-二溴己烷溶液，于碱性条件下搅拌反应后，得处理剂混合物，将处理剂混合物萃取，过滤，得滤液，将滤液旋蒸浓缩，得改性木质素磺酸钠；所述1，6-二溴己烷溶液为将1，6-二溴己烷与无水乙醇按质量比5：1混合，得1，6-二溴己烷溶液。步骤（7）所述基体树脂为将丙烯酸丁酯与丙烯酸异辛酯按质量比2：1混合，并加入丙烯酸丁酯质量0.5倍的苯乙烯，丙烯酸丁酯质量0.1倍的甲基丙烯酰氧乙基三乙基甲基氯化铵和丙烯酸丁酯质量2～3倍的水，搅拌混合后，得单体分散液，将单体分散液与偶氮二异丁咪盐酸盐按质量比80：1混合，并加入单体分散液0.6～0.8倍的水，于氮气氛围下搅拌反应后，得基体树脂。步骤（7）所述混合引发剂为将过硫酸钾与过硫酸铵按质量比3：1～4：1混合，得混合引发剂。步骤（1）所述分散剂为将聚乙烯吡咯烷酮与羟丙基纤维素按质量比3：1混合，得分散剂。步骤（6）所述金属盐溶液为将三氯化铁与水按质量比1：15混合，并加入三氯化铁质量0.1～0.3倍的氯化铜和三氯化铁质量0.1～0.2倍的氯化铝，搅拌混合，得金属盐溶液。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术在制备耐磨透气纸张防水剂时加入添加剂，首先，添加剂中使用预改性聚苯乙烯微球，聚苯乙烯微球在经过预改性后表面接枝磺酸根基团，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐磨透气纸张防水剂的制备方法，其特征在于，具体制备方法为：（1）将预处理苯乙烯与分散剂按质量比30：1～32：1混合，并加入预处理苯乙烯质量2～3倍的引发剂溶液，于氮气氛围下搅拌反应，过滤，干燥，得聚苯乙烯微球；（2）将聚苯乙烯微球与浓硫酸按质量比1：10～1：11混合，搅拌反应后，过滤，洗涤，干燥，得预处理聚苯乙烯微球；（3）将预处理聚苯乙烯微球与乙醇混合溶液按质量比1：5～1：8混合，搅拌反应后，过滤，干燥，得预改性聚苯乙烯微球；（4）将预改性聚苯乙烯微球与氯化亚砜按质量比1：8～1：15混合，回流反应后，过滤，干燥，得改性聚苯乙烯微球；（5）将改性聚苯乙烯微球与改性纳米二氧化硅按质量比1.0：0.2～1.0：0.4混合，并加入改性聚苯乙烯微球质量8～10倍的冰水，搅拌反应后，过滤，干燥，得添加剂；（6）将改性木质素磺酸钠溶液与金属盐溶液按质量比1：2～1：3混合，旋蒸浓缩，得改性木质素磺酸盐；（7）将基体树脂与添加剂按质量比6：1～7：1混合，并加入基体树脂质量0.1～0.2倍的改性木质素磺酸盐和基体树脂质量0.08～0.10倍的混合引发剂，搅拌反应后，得阻燃耐磨纸张防水剂。...

【技术特征摘要】
1.一种耐磨透气纸张防水剂的制备方法，其特征在于，具体制备方法为：（1）将预处理苯乙烯与分散剂按质量比30：1～32：1混合，并加入预处理苯乙烯质量2～3倍的引发剂溶液，于氮气氛围下搅拌反应，过滤，干燥，得聚苯乙烯微球；（2）将聚苯乙烯微球与浓硫酸按质量比1：10～1：11混合，搅拌反应后，过滤，洗涤，干燥，得预处理聚苯乙烯微球；（3）将预处理聚苯乙烯微球与乙醇混合溶液按质量比1：5～1：8混合，搅拌反应后，过滤，干燥，得预改性聚苯乙烯微球；（4）将预改性聚苯乙烯微球与氯化亚砜按质量比1：8～1：15混合，回流反应后，过滤，干燥，得改性聚苯乙烯微球；（5）将改性聚苯乙烯微球与改性纳米二氧化硅按质量比1.0：0.2～1.0：0.4混合，并加入改性聚苯乙烯微球质量8～10倍的冰水，搅拌反应后，过滤，干燥，得添加剂；（6）将改性木质素磺酸钠溶液与金属盐溶液按质量比1：2～1：3混合，旋蒸浓缩，得改性木质素磺酸盐；（7）将基体树脂与添加剂按质量比6：1～7：1混合，并加入基体树脂质量0.1～0.2倍的改性木质素磺酸盐和基体树脂质量0.08～0.10倍的混合引发剂，搅拌反应后，得阻燃耐磨纸张防水剂。2.根据权利要求1所述的一种耐磨透气纸张防水剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述预处理苯乙烯为将苯乙烯与氢氧化钠溶液按质量比1：8～1：10混合，蒸馏，得预处理苯乙烯。3.根据权利要求1所述的一种耐磨透气纸张防水剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述引发剂溶液为将偶氮二异丁腈与无水乙醇按质量比1：200混合，得引发剂溶液。4.根据权利要求1所述的一种耐磨透气纸张防水剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述乙醇混合溶液为将乙醇与水按质量比1：1混合，并加入乙醇质量0.5～0.6倍的正庚烷，搅拌混合后，得乙醇溶液。5.根据权利要求1所述的一种耐磨透气纸张防水剂的制备方法，其特征在于：步骤（5）所述改性纳米二氧化硅为将聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物与水按质量比1：30混合，得嵌段共聚物分散液，将嵌段共聚物分散液与浓盐酸按体积比4：1混合，并加入嵌段共聚物分散液体积0.25～0.30倍的水，搅拌反应后，得...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷洪华，方凯，吴加仁，
申请(专利权)人：雷洪华，
类型：发明
国别省市：湖南,43