一种疏水缔合型超支化造纸湿强剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种疏水缔合型超支化造纸湿强剂及其制备方法。所述方法：使得缩水甘油在三氟化硼乙醚的作用下进行开环均聚，得到支化单体；将丙烯酰胺、阳离子单体、功能单体、支化单体、疏水单体和水混匀，通氮除氧后加入链转移剂和引发剂进行反应，再经保温，制得疏水缔合型超支化造纸湿强剂；功能单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯和/或烯丙基缩水甘油醚；疏水单体为丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、N

【技术实现步骤摘要】
一种疏水缔合型超支化造纸湿强剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及纸浆助剂
，具体涉及一种疏水缔合型超支化造纸湿强剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]现代造纸工业中，造纸技术的进步和发展，越来越依赖于造纸化学品的应用。造纸工业为了提升纸机生产效率、提高纸产品质量、降低原料和能源消耗、减少环境污染等重要环节，必须充分运用新型的、高效的、无污染的造纸化学品。
[0003]纸是各类纤维原料经过错综复杂的网状交联而构成的一类书写材料，其强度性能主要由纤维本身强度和纤维间结合强度来决定。由于纸页中的氢键结合易受水的影响，极易被水破坏，所以当干纸页与水接触后，纸页中纤维与纤维间结合将被水与纤维间结合所取代，纸页将失去它原本的强度性能。一般而言，纸张被水完全湿透之后，就几乎失去了其全部的强度性能，其中未施胶的纸张一般只能保留原纸干强度的2％～7％，即使是经高度施胶的纸张也只能保留原纸干强度的10％～12％。但在实际使用过程中，经常需要一些具有一定湿强度的纸种(如：毛巾纸、照相原纸、纸袋纸、地图纸等)，这些纸种都要求其在被水完全浸湿后仍能保留一定的强度性能。因此，通常需要在纸浆中添加化学助剂来提升被润湿纸页的保留强度，这样一类特殊的化学助剂在造纸工业上被称为“造纸湿强剂”。
[0004]在实际生产中，为了达到纸张所需的湿强性能，几乎用尽了各种方法。很久以前，人们就用硫酸处理原纸使之羊皮化，经硫酸处理后，纸面的部分纤维素发生胶化，从而形成了紧密的结构，使纸张在润湿的状态下仍然保留高的强度性能。另外，人们也曾用防水漆、金属箔或塑料膜来喷涂，覆盖于纸张表面；或将表面施胶的纸页与甲醛接触；甚至采用在高温高酸度的条件下，直接用甲醛处理以提高纸张的湿强性能。但是这些方法成本高，生产效率低，且仅发挥了增强剂的抗水作用，并没有从实质上提升纸张的湿强性能。而且使用过程中会释放有毒物质，应用受到限制，为此造纸工业正在寻求可以从根本上提升纸页的湿强性能的造纸助剂。
[0005]综上，非常有必要提供一种疏水缔合型超支化造纸湿强剂及其制备方法。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术存在的一个或者多个技术问题，本专利技术提供了一种疏水缔合型超支化造纸湿强剂及其制备方法。
[0007]本专利技术在第一方面提供了一种疏水缔合型超支化造纸湿强剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0008](1)使得缩水甘油在三氟化硼乙醚的作用下进行开环均聚，得到支化单体；
[0009](2)将丙烯酰胺、阳离子单体、功能单体、支化单体、疏水单体和水混合均匀，得到混合液，将混合液通氮除氧后加入链转移剂和引发剂进行聚合反应，再经保温处理，制得疏水缔合型超支化造纸湿强剂；
[0010]所述功能单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯和/或烯丙基缩水甘油醚；所述疏水单体为丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、N
‑
乙烯基吡咯烷酮中的一种或多种。
[0011]优选地，步骤(1)为：在惰性气体保护下，往缩水甘油中加入第一部分三氟化硼乙醚在40～45℃反应0.5～1.5h，然后加入第二部分三氟化硼乙醚在45～50℃反应1.5～2.5h，最后加入第三部分三氟化硼乙醚在50～55℃反应4～6h，得到支化单体。
[0012]优选地，所述第一部分三氟化硼乙醚、所述第二部分三氟化硼乙醚、所述第三部分三氟化硼乙醚的质量比为1：(1～3)：(1～3)，优选为1:2:2；所述第一部分三氟化硼乙醚、所述第二部分三氟化硼乙醚和所述第三部分三氟化硼乙醚的质量用量之和与所述缩水甘油的质量比为(1～1.2)：100。
[0013]优选地，所述阳离子单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、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、二烯丙基二甲基氯化铵、二甲氨基丙基丙烯酰胺中的一种或多种；和/或所述链转移剂为十二烷基硫醇、异丙醇、次磷酸钠、甲酸钠一种或多种。
[0014]优选地，所述引发剂包括氧化还原引发剂和偶氮类引发剂；所述氧化还原引发剂中的氧化剂为过硫酸钾和/或过硫酸铵，所述氧化还原引发剂中的还原剂为亚硫酸氢钠；所述偶氮类引发剂为偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁腈中的一种或多种；优选的是，所述偶氮类引发剂与所述氧化还原引发剂的质量比为10：(1～1.5)；所述氧化剂和所述还原剂的质量比为(1～3)：1。
[0015]优选地，在聚合反应中，采用的各原料包含以重量份数计的丙烯酰胺120～160份、阳离子单体40～80份、功能单体5～10份、支化单体2～3份、疏水单体20～30份、水700～800份、链转移剂1～3份和引发剂0.25～0.6份。
[0016]优选地，通氮除氧的时间为40～80min；和/或在温度为20～25℃下加入引发剂。
[0017]优选地，所述聚合反应的温度为60～80℃，所述聚合反应的时间为4～5h。
[0018]优选地，所述保温处理为在60～80℃保温处理8～12h。
[0019]本专利技术在第二方面提供了本专利技术在第一方面所述的制备方法制得的疏水缔合型超支化造纸湿强剂。
[0020]本专利技术与现有技术相比至少具有如下有益效果：
[0021](1)本专利技术制得的所述疏水缔合型超支化造纸湿强剂，由于制备原料中包含支化单体，使得造纸湿强剂为超支化的分子结构，其超支化的分子结构使分子链更加伸展，超支化的分子结构相对于线性分子结构具有更大空间，附着更多纤维纸浆纤维，提高了纸张纤维间的结合力，使纤维间的延展、拉伸作用得到明显的增强，纤维间的黏结更加紧密，提高了细小纤维的留着量，能有效提高纸张的抗张强度和湿强指数。
[0022](2)本专利技术制得的所述疏水缔合型超支化造纸湿强剂分子中引入环氧基团，环氧基团可以与氨基、羧基、羟基等活性基团发生反应。由于纸浆纤维原料中带有氨基、羧基、羟基等活性基团，在纸页的成形、干燥过程中，环氧基团可以和以上某些基团发生化学反应，形成网状交联结构，造纸湿强剂与纤维形成新的结合键，所形成新的结合键其强度一般都数倍甚至数十倍于范德华力，对增强纸页的湿强度尤为关键，从而起到增强作用。此外，造纸湿强剂本身也带有氨基和羟基从而可能发生分子间的交联，造纸湿强剂分子间的交联后可保护纤维之间已经存在的结合，通过在纤维周围产生一个交错的网络结构，阻止纤维的
吸水润胀，保护纤维间已有的环氧基团与纤维表面所带的羟基、羧基等基团所形成的交联网络，从而起到提升纸页在湿润状态下强度性能的作用。
[0023](3)本专利技术制得的所述疏水缔合型超支化造纸湿强剂分子中引入疏水性基团，使聚合物可反映出优良的耐水性能。疏水基团附着在纸页表面和内部，以延缓水渗透纸页的时间，阻止纤维的吸水润胀，在一定程度上保护现有的纤维间氢键结合，从而也有利于提高纸张的湿强指数。
具体实施方式
[0024]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种疏水缔合型超支化造纸湿强剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)使得缩水甘油在三氟化硼乙醚的作用下进行开环均聚，得到支化单体；(2)将丙烯酰胺、阳离子单体、功能单体、支化单体、疏水单体和水混合均匀，得到混合液，将混合液通氮除氧后加入链转移剂和引发剂进行聚合反应，再经保温处理，制得疏水缔合型超支化造纸湿强剂；所述功能单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯和/或烯丙基缩水甘油醚；所述疏水单体为丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、N
‑
乙烯基吡咯烷酮中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)为：在惰性气体保护下，往缩水甘油中加入第一部分三氟化硼乙醚在40～45℃反应0.5～1.5h，然后加入第二部分三氟化硼乙醚在45～50℃反应1.5～2.5h，最后加入第三部分三氟化硼乙醚在50～55℃反应4～6h，得到支化单体。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述第一部分三氟化硼乙醚、所述第二部分三氟化硼乙醚、所述第三部分三氟化硼乙醚的质量比为1：(1～3)：(1～3)，优选为1:2:2；所述第一部分三氟化硼乙醚、所述第二部分三氟化硼乙醚和所述第三部分三氟化硼乙醚的质量用量之和与所述缩水甘油的质量比为(1～1.2)：100。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述阳离子单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、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...

【专利技术属性】
技术研发人员：荣敏杰，刘超，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：