一种高内相烯基琥珀酸酐造纸施胶剂乳液及其制备方法技术

本发明专利技术属于材料化学技术领域，公开了一种高内相ASA施胶剂乳液，以烯基琥珀酸酐改性环糊精有机骨架为稳定剂。制备的乳液稳定数月无水相和油相析出，乳化稳定剂用量少，并且不需要添加任何表面活性剂，步骤简单、易操作，可以作为非现场乳化ASA施胶乳液的具有潜在应用价值的乳化稳定剂，有望摆脱ASA现场乳化的限制，并降低运输成本。并降低运输成本。并降低运输成本。

【技术实现步骤摘要】
一种高内相烯基琥珀酸酐造纸施胶剂乳液及其制备方法


[0001]本专利技术属于造纸
，具体涉及一种高内相烯基琥珀酸酐造纸施胶剂乳液及其制备方法。

技术介绍

[0002]乳液是一种液体分散在另一种与它不相混溶的液体中所形成的分散体系，多为水不溶性的油相与水相混合形成，在造纸、食品、化妆品、医药等行业中应用广泛。乳液是一种热力学不稳定体系，为了维持乳液的相对稳定（动力学稳定），必须在乳液制备过程中加入乳化剂或稳定剂。传统乳化剂或稳定剂多为表面活性剂和具有表面活性的高分子聚合物，通过降低油水两相液体之间的界面张力、提供稳定的界面膜和提高连续相的黏度来维持乳液的稳定性。近年来，固体颗粒由于可避免表面活性剂给环境带来的不利影响、稳定高浓分散相乳液且乳液受pH值、盐浓度、温度及油相组成的变化影响较小，受到越来越多的关注。
[0003]Pickering乳液又叫做固体（颗粒）稳定型乳液，它是一种不需要添加传统高分子有机表面活性剂，而只用固体微粒即可乳化稳定的乳液，吸附于油水界面处的固体微粒具有极高的吸附能E，使固体微粒很难再从油水界面脱离，可以认为这种由固体微粒乳化稳定乳液的方式是不可逆的，而Pickering乳液具有非常强的稳定性，目前这种乳化技术及研究被广泛用于各行业和领域中。如造纸工业中，水不溶性的造纸施胶剂需要乳化成水包油型的乳液才能与以水作为介质的造纸体系相容，而造纸施胶的目的是提高纸张抗水性，表面活性剂的存在除造成对环境的不利影响之外，一般还会降低纸张的抗水性，利用固体颗粒稳定的Pickering施胶剂乳液则可避免表面活性剂的这些不利影响。Pickering乳液由于避免使用高分子有机乳化剂从而可以降低乳化工艺的复杂性，改善乳液的稳定性及减少由乳化剂而引起的环境污染等诟病，是一种极具潜在应用价值的新型乳液。
[0004]中国自1989年，开始了在生产中采用中、碱性施胶，近年来逐步普及，目前以烷基烯酮二聚体（AKD）和烯基琥珀酸酐（ASA）为主，大中型纸厂逐渐采用ASA。尤其是近年来，由于ASA施胶剂反应活性高、胶料成本低、熟化速率快、而被广泛用于高级纸和纸板内施胶，特别是适用于机内涂布的大型高速纸机的施胶。然而，ASA是一种高反应活性的造纸中性施胶剂，水解速度很快，其乳液在室温贮存时间超过1小时后，施胶效果降低，水解物会造成纸张抄造障碍并降低施胶效率，因此使用ASA时要求它能被快速乳化，乳化后的乳液应尽快使用。而烯基琥珀酸酐(ASA)不但极易发生水解，也极易发生醇解、氨解，所以醇类、羧酸类、氨类化合物不宜作为ASA的乳化剂。目前ASA施胶剂的乳化主要是利用阳离子淀粉和低分子表面活性剂来现场乳化，并立刻使用。然而，淀粉需要先糊化、冷却之后再使用，使得ASA乳化工艺颇为复杂，不易控制，且常常引起沉积、堵塞毛毯等问题。其中的表面活性剂也给施胶带来一定的不利影响，并且对环境也带来一定的污染。
[0005]目前ASA施胶剂的乳化制备方面的研究及成果也逐渐丰富起来。美国专利US6346554披露了一种利用天然植物胶来稳定ASA乳液的方法，植物胶可通过提高ASA在纤维上的留着率、减少ASA的水解和由此引起的沉积问题及在纤维表面形成更为均匀的膜而
提高ASA的施效率。美国专利US5962555披露了一种利用紫罗烯聚合物和聚乙烯亚胺的混合物来乳化ASA的方法，其中的紫罗烯聚合物不但可提高施胶效率还具有杀菌的作用。这些专利技术虽然免除了淀粉糊化给操作上带来的不方便，然而，为了获得稳定ASA乳液，仍然需要添加2％左右的表面活性剂。美国专利US6284099披露了一种利用造纸阴离子微粒助留剂如膨润土、胶体二氧化硅、有机微粒与少量表面活性剂和螯合剂稳定ASA乳液的方法，可将微粒助留剂与施胶剂合二为一，简化了操作，降低了表面活性剂的用量。但仍不能完全避免表面活性剂带来的不利影响，且微粒组分添加量过大，所制备的ASA乳液浓度很低，不利于乳液的贮存，ASA水解严重。中国专利201510417679.9披露了一种基于改性纳米纤维素晶体颗粒的生物可降解固体颗粒乳化剂及其乳化的ASA施胶剂，乳化的乳液具有较好的稳定性，能满足一般的生产需求，但乳液稳定性一般，施胶活性只能保持3小时左右，仍然不能脱离现场乳化使用的ASA局限性。

技术实现思路

[0006]针对目前ASA施胶剂乳液长时间稳定性差，运输成本和提交施胶效率低的问题，本专利技术提供一种高内相ASA Pickering乳液，不需要添加表面活性剂，稳定性能好。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案。
[0008]一种高内相ASA施胶剂乳液的制备方法，包括以下步骤：（1）将烯基琥珀酸酐改性的环糊精金属有机骨架（ASA
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CD
‑
MOFs）分散到水中，配制成ASA
‑
CD
‑
MOFs水分散液；（2）ASA
‑
CD
‑
MOFs水分散液和ASA剪切乳化，得到高内相ASA施胶剂乳液；所述烯基琥珀酸酐改性的环糊精金属有机骨架的制备方法，包括以下步骤：（i）将环糊精（CD）分散在去离子水中搅拌均匀得到CD水溶液，调整CD水溶液的pH，然后滴加烯基琥珀酸酐（ASA），得到的水溶液冻干后洗涤、干燥，得到ASA
‑
CD；（ii）将ASA
‑
CD与KOH加水溶解，加入甲醇，水浴加热，然后加入十六烷基三甲基溴化铵，继续加热，反应体系固液分离后，固体洗涤、干燥，得到ASA
‑
CD
‑
MOFs。
[0009]所述环糊精为β
‑
环糊精或γ
‑
环糊精，更为优选的是γ
‑
环糊精。所述CD水溶液的浓度为9
‑
15%w/w。
[0010]步骤（i）中，调整CD水溶液的pH至7.5
‑
10。
[0011]所述ASA为十二
‑
二十烯基琥珀酸酐中的一种；ASA相对于水的质量分数为0.1
‑
1.0%。
[0012]步骤（ii）中，加热温度为50
‑
60℃。
[0013]步骤（ii）中ASA
‑
CD的浓度为55
‑
80%w/w；氢氧化钾浓度为10
‑
25%w/w；甲醇浓度为10
‑
20%w/w；十六烷基三甲基溴化铵浓度为5
‑
12%w/w。
[0014]所述烯基琥珀酸酐改性的环糊精金属有机骨架的平均粒径为300
‑
500nm。
[0015]步骤（1）中，所述ASA
‑
CD
‑
MOFs水分散液的浓度为0.5
‑
5%w/w；ASA在乳液中的质量分数为75
‑
85%。
[0016]步骤（2）中，所述剪切乳化的速率为5000
‑
20000rpm，优选本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高内相ASA施胶剂乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将烯基琥珀酸酐改性的环糊精金属有机骨架分散到水中，配制成ASA
‑
CD
‑
MOFs水分散液；（2）ASA
‑
CD
‑
MOFs水分散液和ASA剪切乳化，得到高内相ASA施胶剂乳液；所述烯基琥珀酸酐改性的环糊精金属有机骨架的制备方法，包括以下步骤：（i）将环糊精分散在去离子水中搅拌均匀得到CD水溶液，调整CD水溶液的pH，然后滴加烯基琥珀酸酐，得到的水溶液冻干后洗涤、干燥，得到ASA
‑
CD；（ii）将ASA
‑
CD与KOH加水溶解，加入甲醇，水浴加热，然后加入十六烷基三甲基溴化铵，继续加热，反应体系固液分离后，固体洗涤、干燥，得到烯基琥珀酸酐改性的环糊精金属有机骨架。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，环糊精为β
‑
环糊精或γ
‑
环糊精；所述CD水溶液的浓度为9
‑
15%w/w。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（i）中，调整CD水溶液的pH至7.5
‑
10。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述ASA为十二
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二十烯基琥珀酸酐中的一种；ASA相对于水的质量分数为0.1
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：于得海，李茁，于朋，杨道真，王翔宇，刘温霞，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学，
类型：发明
国别省市：