一种两性聚丙烯酰胺纸张增强剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种两性聚丙烯酰胺纸张增强剂及其制备方法，属于聚丙烯酰胺技术领域，该方法包括：将丙烯酰胺和(1s,3s,5s)

【技术实现步骤摘要】
一种两性聚丙烯酰胺纸张增强剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及聚丙烯酰胺
，特别涉及一种两性聚丙烯酰胺纸张增强剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]在造纸过程中，为了提高纸张的质量和强度，通常需要添加纸张增强剂。目前，聚丙烯酰胺类增强剂是应用较为广泛且性能优良的造纸用增强剂。相比于阴离子型或阳离子型聚丙烯酰胺，两性聚丙烯酰胺因其独特的分子结构，弥补了阴/阳离子型聚丙烯酰胺各自的不足，可通过调节阴/阳离子电荷的电离平衡，进而保证纸机系统维持良好的运行性能；另外，两性聚丙烯酰胺比单一电荷的聚丙烯酰胺具有更强的抗离子干扰能力和更好的增强效果。
[0003]然而，传统的两性聚丙烯酰胺类产品多为线形结构，其主要是通过分子结构中的胺基和羟基等极性基团与纸张纤维素分子间形成氢键来提高纸张强度，但在应用过程中这种相互作用力易流失，从而不能有效对纸张的强度进行增强；因此，需要研究一种纸张增强效果优异，且增强效果稳定的两性聚丙烯酰胺纸张增强剂。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中存在的一个或者多个技术问题，本专利技术提供了一种两性聚丙烯酰胺纸张增强剂及其制备方法，本专利技术所得到的两性聚丙烯酰胺纸张增强剂的纸张增强效果优异，其在应用过程中会与纸张中纤维素分子形成紧密的网状结构，增强效果稳定。
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种两性聚丙烯酰胺纸张增强剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：（1）将丙烯酰胺和(1s,3s,5s)
‑
环己烷
‑
1,3,5爪基三甲醇加入水中搅拌混合，调节pH至6.9~7.1，加入络合剂和引发剂引发反应，得到预聚体；（2）将所述预聚体、丙烯酰胺、非离子水溶性单体、阳离子水溶性单体、阴离子水溶性单体、表面活性剂和刚性单体依次加入水中搅拌混合，得到混合溶液，然后调节混合溶液的pH至3.0~4.0，加入链转移剂、偶氮类引发剂、络合剂和氧化还原引发剂引发反应，得到所述两性聚丙烯酰胺纸张增强剂。
[0006]优选地，在步骤（1）中，丙烯酰胺、(1s,3s,5s)
‑
环己烷
‑
1,3,5爪基三甲醇和水的质量比为1：（1~2）：（8~7）；丙烯酰胺、络合剂和引发剂的质量比为1：（0.02~0.04）：（0.03~0.05）；在步骤（1）中，所述络合剂为乙二胺四乙酸二钠、二乙基三胺五乙酸三钠、乙二胺四亚甲基磷酸钠或柠檬酸钠中的至少一种。
[0007]优选地，所述引发剂为硝酸铈铵。
[0008]优选地，在步骤（2）中，所述非离子水溶性单体为甲基丙烯酰胺、N
‑
异丙基丙烯酰钠、N,N
‑
二甲基丙烯酰胺或N
‑
羟甲基丙烯酰胺中的至少一种；
所述阳离子水溶性单体为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵或二甲基二烯丙基氯化铵中的至少一种；所述阴离子水溶性单体为丙烯酸、丙烯酸钠、衣康酸、磺酸、氯酸或2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸中的至少一种；所述表面活性剂为十二烷基二苯醚二磺酸钠、十四烷基二苯醚二磺酸钠或十六烷基二苯醚二磺酸钠中的至少一种。
[0009]优选地，所述刚性单体为N
‑
乙烯基吡咯烷酮或对苯乙烯磺酸钠中的至少一种。
[0010]优选地，在步骤（2）中，所述链转移剂为甲酸钠、2,4
‑
二苯基
‑4‑
甲基
‑1‑
戊烯或十二烷基硫醇中的至少一种；所述偶氮类引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异丁基脒盐酸盐或偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐中的至少一种。
[0011]优选地，在步骤（2）中，所述氧化还原引发剂包括氧化剂和还原剂；所述氧化剂为过氧化氢、过氧化二叔丁基、叔丁基过氧化氢，过硫酸钾或过硫酸铵中的至少一种；所述还原剂为无水亚硫酸钠、亚硫酸氢钠或硫代硫酸钠中的至少一种。
[0012]优选地，在步骤（2）中，预聚体、丙烯酰胺、非离子水溶性单体、阳离子水溶性单体、阴离子水溶性单体、表面活性剂、刚性单体和水的质量比为1：（0.5~0.7）：（0.1~0.3）：（0.1~0.3）：（0.1~0.3）：：（0.003~0.005）（0.1~0.3）：（5~8）。
[0013]优选地，在步骤（2）中，预聚体、链转移剂、偶氮类引发剂、络合剂和氧化还原引发剂的质量比为1：（0.0001~0.0003）：（0.0001~0.0005）：（0.0005~0.0008）：（0.00001~0.00005）。
[0014]优选地，在步骤（1）和步骤（2）中，调节pH所用试剂为丙烯酸、磺酸或碳酸氢钠中的至少一种。
[0015]优选地，在步骤（1）和步骤（2）中引发反应之前，还包括通氮排氧的步骤；所述通氮排氧的时间为25~35min。
[0016]优选地，在步骤（1）和步骤（2）中，所述反应的温度均为50~60℃；其中，步骤（1）中的反应时间为1.5~2.5h；步骤（2）中的反应时间为3~5h。
[0017]第二方面，本专利技术提供了一种两性聚丙烯酰胺纸张增强剂，采用上述第一方面任一项所述的制备方法制备得到。
[0018]优选地，所述两性聚丙烯酰胺纸张增强剂具备以下特征：所述两性聚丙烯酰胺纸张增强剂是以(1s,3s,5s)
‑
环己烷
‑
1,3,5爪基三甲醇为“核”，丙烯酰胺、非离子水溶性单体、阳离子水溶性单体、阴离子水溶性单体和刚性单体为“臂”形成的聚合物。
[0019]本专利技术与现有技术相比至少具有如下有益效果：本专利技术中提供的两性聚丙烯酰胺纸张增强剂，是以(1s,3s,5s)
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环己烷
‑
1,3,5爪基三甲醇为“核”，通过自由基聚合方法在(1s,3s,5s)
‑
环己烷
‑
1,3,5爪基三甲醇上聚合丙烯酰胺、非离子水溶性单体、阳离子水溶性单体、阴离子水溶性单体和刚性单体制备得到；制备得到的两性聚丙烯酰胺增强剂为三维立体结构，在单位立体空间内拥有数量更多的氨基、羟基和羧基等极性基团，从而使其与纸张纤维素分子间形成更多氢键，进而能够显著提高纸张的强度；并且其核的中心带有刚性基团，该刚性基团能够维持其三维立体结构的稳定，在应用过程中增强剂与纤维素分子间的相互作用力不会受外力的影响而断裂或变形，
能提高增强剂纸张增强效果的稳定性。
具体实施方式
[0020]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]第一方面，本专利技术提供了一种两性聚丙烯酰胺纸张增强剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：（1）将丙烯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种两性聚丙烯酰胺纸张增强剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：（1）将丙烯酰胺和(1s,3s,5s)
‑
环己烷
‑
1,3,5爪基三甲醇加入水中搅拌混合，调节pH至6.9~7.1，加入络合剂和引发剂引发反应，得到预聚体；（2）将所述预聚体、丙烯酰胺、非离子水溶性单体、阳离子水溶性单体、阴离子水溶性单体、表面活性剂和刚性单体依次加入水中搅拌混合，得到混合溶液，然后调节混合溶液的pH至3.0~4.0，加入链转移剂、偶氮类引发剂、络合剂和氧化还原引发剂引发反应，得到所述两性聚丙烯酰胺纸张增强剂；所述非离子水溶性单体为甲基丙烯酰胺、N
‑
异丙基丙烯酰钠、N,N
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二甲基丙烯酰胺或N
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羟甲基丙烯酰胺中的至少一种；所述阳离子水溶性单体为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵或二甲基二烯丙基氯化铵中的至少一种；所述阴离子水溶性单体为丙烯酸、丙烯酸钠、衣康酸、磺酸、氯酸或2
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丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸中的至少一种。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤（1）中：丙烯酰胺、(1s,3s,5s)
‑
环己烷
‑
1,3,5爪基三甲醇和水的质量比为1：（1~2）：（8~7）；丙烯酰胺、络合剂和引发剂的质量比为1：（0.02~0.04）：（0.03~0.05）；所述络合剂为乙二胺四乙酸二钠、二乙基三胺五乙酸三钠、乙二胺四亚甲基磷酸钠或柠檬酸钠中的至少一种；和/或所述引发剂为硝酸铈铵。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤（2）中：所述表面活性剂为十二烷基二苯醚二磺酸钠、十四烷基二苯醚二磺酸钠或十六烷基二苯醚二磺酸钠中的至少一种；和/或所述刚性单体为N
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乙烯基吡咯烷酮或对苯乙烯磺酸钠中的至少一种。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤（2）中：所述链转移剂为甲酸钠、2,4

【专利技术属性】
技术研发人员：荣敏杰，胡聪聪，许永升，于庆华，荣帅帅，
申请(专利权)人：山东诺尔生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：