一种防水型自粘结造纸助剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及制浆造纸助剂领域，具体涉及一种防水型自粘结造纸助剂及制备方法与应用。本发明专利技术将有机硅氧烷和具有热可逆动态交换性能的双硫键引入聚氨酯助剂中，并将该聚氨酯助剂涂覆于纸基材料表面，制备多功能纸基材料，该纸基材料不仅基于有机硅氧烷的疏水作用，具有较强的防水性能，而且当纸基材料粘结热压成型时，在不添加任何胶粘剂的情况下，仅利用聚氨酯助剂分子结构中双硫键的热可逆动态交换作用与纸基纤维之间的互穿网络网络结构，即可使纸基材料之间发生自粘结。纸基材料之间发生自粘结。纸基材料之间发生自粘结。

【技术实现步骤摘要】
一种防水型自粘结造纸助剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及制浆造纸助剂领域，具体涉及一种防水型自粘结造纸助剂及制备方法与应用。

技术介绍

[0002]纸基材料作为最具代表性的可持续天然绿色材料，广泛应用于各个领域，在日常生活和生产中发挥着重要作用。特别是，近年来随着物流行业的发展，塑料包装制品产生的污染问题受到越来越多的关注，国内外的发展趋势都表明“限塑”的重要性和紧迫性，这为纸基包装材料的行业发展带来了新的机遇。然而，由于天然植物纤维的纤维素表面含有大量的羟基，具有较强的亲水性，因此导致未经任何修饰处理的纸基材料具有强烈的吸湿性，吸湿后的纸基材料强度指标显著下降，从而影响纸基材料的后续使用性能。因此，为了提高纸基材料的防水性能，传统制浆造纸工业，通常采用通过浆内或表面施胶的处理方式赋予纸基材料抗拒液体渗透和扩散的性能。然而，这种方法不仅生产流程繁琐、干燥耗时长，而且随着纸基材料在各个领域的应用逐渐拓展，传统的施胶技术早已不能满足某些领域对纸基材料性能的要求。如日常生活中使用的纸吸管，纸基包装缓冲材料等就需要极好的防水，并且在制备过程中需要添加粘结剂，因此传统的施胶方法不能满足该类纸基材料的使用需求。
[0003]目前，诸如裱糊胶、水性封口胶、纸塑复合胶等已经广泛应用在方便面盒的封口，各类包装盒的层压，手提袋的封底封口封边，纸和塑料PVC的粘附等过程中；中国专利CN 111154059 A公开了一种环氧树脂改性聚醚胺增强水性聚氨酯乳液及制备方法，通过将环氧树脂引入到水性聚氨酯的主链上，分子链结构较其它方法规整，没有破坏环氧树脂上所含有的羟基，很好的改善了水性聚氨酯的粘接强度、耐水性及耐热性。但是在使用时，需要等待胶水中的水分干燥后才会发挥作用，起效慢，且粘附效果受水分影响大，即在有水环境下粘附力减弱或消失等问题。因此，急需一种防水型自粘结造纸助剂。

技术实现思路

[0004]针对现阶段防水性粘结剂在纸张中使用存在的制备过程起效慢，受水影响大的问题，本专利技术提供的防水型自粘结造纸助剂，具体将有机硅氧烷和具有热可逆动态交换性能的双硫键引入聚氨酯助剂中，并将该聚氨酯助剂涂覆于纸基材料表面，制备多功能纸基材料，该纸基材料不仅基于有机硅氧烷的疏水作用，具有较强的防水性能，而且当纸基材料粘结热压成型时，在不添加任何胶粘剂的情况下，仅利用聚氨酯助剂分子结构中双硫键的热可逆动态交换作用与纸基纤维之间的互穿网络网络结构，即可使纸基材料之间发生自粘结。
[0005]本专利技术的技术方案如下：一种防水型自粘结造纸助剂，包括以下组分原料：端双羟基聚多元醇，端双羟基有机硅氧烷，含双硫键的端双羟基单体，双异氰酸酯，端羟基超支化聚酯；
端双羟基聚多元醇、端双羟基有机硅氧烷和含双硫键的端双羟基化合物中总的羟基（
‑
OH）与双异氰酸酯中异氰酸根（
‑
NCO）的摩尔比为n(
‑
OH): n(
‑
NCO)=3：4，端羟基超支化聚酯中羟基（
‑
OH）与双异氰酸酯中异氰酸根（
‑
NCO）的摩尔比为n(
‑
OH): n(
‑
NCO)=1：4。
[0006]优选地，当端双羟基聚多元醇和端双羟基有机硅氧烷作为软段，含双硫键的端双羟基单体作为交联剂时，端双羟基聚多元醇与端双羟基有机硅氧烷的摩尔比为0.5：1~2：1，端双羟基聚多元醇和端双羟基有机硅氧烷整体与双异氰酸根的摩尔比为1：2，含双硫键的端双羟基单体与双异氰酸根的摩尔比为1：4。
[0007]优选地，当端双羟基聚多元醇和含双硫键的端双羟基单体作为软段，端双羟基有机硅氧烷作为交联剂时，端双羟基聚多元醇与端双羟基有机硅氧烷的摩尔比为0.5：1~2：1，端双羟基聚多元醇和端双羟基有机硅氧烷整体与双异氰酸根的摩尔比为1：2，端双羟基有机硅氧烷与双异氰酸根的摩尔比为1：4。
[0008]优选地，所述聚多元醇为聚乙二醇和聚四氢呋喃中的一种或两种，其分子量为800~5000g/mol；和/或，所述双异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、4，4'
‑
亚甲基双（异氰酸苯酯）中的一种或多种；和/或，所述端双羟基有机硅氧烷的分子量为800~5000g/mol；和/或，所述含双硫键的端双羟基单体为胱氨酸、双（2
‑
羟乙基）二硫化物和2，2二氨基二苯二硫醚中的一种或多种；和/或，所述端羟基超支化聚酯末端的羟基数量可以为8，12，24，36和48个，相应的分子量为800~5000g/mol。
[0009]本专利技术的另一个目的，保护防水型自粘结造纸助剂的制备方法，包括以下步骤：S1.将端双羟基聚多元醇、端双羟基有机硅氧烷与双异氰酸酯在催化剂二月桂酸二丁基锡的作用下发生缩合反应，合成端异氰酸酯基聚氨酯预聚体；S2.向反应体系S1中加入端羟基超支化聚酯，通过两者分子结构中的羟基与S1中残留的异氰酸根发生缩合反应，制备超支化聚氨酯；S3.向S2反应体系中加入含双硫键的端双羟基单体，利用该化合物两端羟基与聚合反应中残留异氰酸根之间的反应，将不同超支化聚氨酯交联在一起，合成交联度较高的聚氨酯助剂。
[0010]进一步地，将步骤S1的端双羟基有机硅氧烷与步骤S3的含双硫键的端双羟基单体互换。
[0011]进一步地，S1步骤中反应温度为40～80℃，反应时间为3～8h。
[0012]进一步地，S2步骤中反应温度为30～50℃，反应时间为3～6h；和/或，S3步骤中反应温度为30～50℃，反应时间为3～6h。
[0013]本专利技术的另一个目的，是保护防水型自粘结造纸助剂作为纸张防水层的应用。
[0014]上述应用的具体过程为，将所得的助剂，涂于纸基材料上，热压即得。
[0015]基体的合成路线见图1、图2，图1是以端双羟基聚多元醇和端双羟基有机硅氧烷为软段，双异氰酸酯为硬段，含双硫键的端双羟基化合物为交联剂的造纸助剂的合成路线，但不仅限于此。
[0016]图2是以端双羟基聚多元醇和含双硫键的端双羟基化合物为软段，双异氰酸酯为硬段，端双羟基有机硅氧烷为交联剂的造纸助剂的合成路线，但不仅限于此。
[0017]本申请端双羟基聚多元醇作为聚氨酯的软段，端双羟基有机硅氧烷或含双硫键的端双羟基单体可以作为聚氨酯的软段，也可以作为聚氨酯的交联剂，双异氰酸酯作为聚氨
酯的硬段，端羟基超支化聚酯作为聚氨酯的核。
[0018]本专利技术的有益效果：通过将有机硅氧烷和具有热可逆动态交换性能的双硫键引入聚氨酯助剂中，并将该聚氨酯助剂涂覆于纸基材料表面，制备多功能纸基材料，该纸基材料不仅基于有机硅氧烷的疏水作用，具有较强的防水性能，而且当纸基材料粘结热压成型时，在不添加任何胶粘剂的情况下，仅利用聚氨酯助剂分子结构中双硫键的热可逆动态交换作用与纸基纤维之间的互穿网络网络结构，即可使纸基材料之间发生自粘结。
附图说明
[0019]图1为防水型自粘结造纸助剂的合成路线1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防水型自粘结造纸助剂，其特征在于，包括以下组分原料：端双羟基聚多元醇，端双羟基有机硅氧烷，含双硫键的端双羟基单体，双异氰酸酯，端羟基超支化聚酯；端双羟基聚多元醇、端双羟基有机硅氧烷和含双硫键的端双羟基化合物中总的羟基（
‑
OH）与双异氰酸酯中异氰酸根（
‑
NCO）的摩尔比为n(
‑
OH): n(
‑
NCO)=3：4，端羟基超支化聚酯中羟基（
‑
OH）与双异氰酸酯中异氰酸根（
‑
NCO）的摩尔比为n(
‑
OH): n(
‑
NCO)=1：4。2.根据权利要求1所述的防水型自粘结造纸助剂，其特征在于，当端双羟基聚多元醇和端双羟基有机硅氧烷作为软段，含双硫键的端双羟基单体作为交联剂时，端双羟基聚多元醇与端双羟基有机硅氧烷的摩尔比为0.5：1~2：1，端双羟基聚多元醇和端双羟基有机硅氧烷整体与双异氰酸根的摩尔比为1：2，含双硫键的端双羟基单体与双异氰酸根的摩尔比为1：4。3.根据权利要求1所述的防水型自粘结造纸助剂，其特征在于，当端双羟基聚多元醇和含双硫键的端双羟基单体作为软段，端双羟基有机硅氧烷作为交联剂时，端双羟基聚多元醇与端双羟基有机硅氧烷的摩尔比为0.5：1~2：1，端双羟基聚多元醇和端双羟基有机硅氧烷整体与双异氰酸根的摩尔比为1：2，端双羟基有机硅氧烷与双异氰酸根的摩尔比为1：4。4.根据权利要求1所述的防水型自粘结造纸助剂，其特征在于，所述聚多元醇为聚乙二醇和聚四氢呋喃中的一种或两种，其分子量为800~5000g/mol；和/或，所述双异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、六...

【专利技术属性】
技术研发人员：周俞君，吴芹，夏南南，蔡鑫，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学山东省科学院，
类型：发明
国别省市：