【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及施胶剂，具体涉及一种阴离子型施胶剂用硼酸酯乳化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、施胶是在纸或纸板的制备过程中加入施胶剂产品使其获得抗拒流体渗透的性能，即经施胶后的纸张会具有一定抗水、抗油墨等性能，与此同时，纸张的平滑度、强度等性能也会有一定程度的提高。
2、施胶剂的种类繁多，根据来源不同，可分为天然类施胶剂、合成聚合物类施胶剂。天然类施胶剂主要有淀粉、壳聚糖、动植物胶、纤维素、半纤维素和石蜡等，合成聚合物类施胶剂主要有烷基烯酮二聚体(akd)、烯烃基琥珀酸酐(asa)聚丙烯酰胺(pam)、苯乙烯-马来酸酐聚合物(sma)、水性聚氨酯胶乳(pud)和苯乙烯-丙烯酸酯聚合物(sae)，其中用量最大、适用范围最广的为akd。
3、中国专利技术专利cn115305743a公开了一种阳离子分散松香施胶剂，其制备原料包括复合乳化剂、松香、松香衍生物、水和稳定剂；所述复合乳化剂由阳离子乳化剂和非离子乳化剂组成，其中阳离子乳化剂为季铵盐类，包括十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵的一种或多种；非离子乳化剂包括山梨醇酐单硬脂酸酯、山梨醇酐单油酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯、辛基酚聚氧乙烯醚的一种或多种。该专利采用复合乳化剂制备阳离子型施胶剂，其乳化剂用量较多，平均粒径较大；此外，该专利在制备阳离子型施胶剂时，需要添加稳定剂，稳定剂的添加除增加成本外，在施胶应用过程中，稳定剂易与其他造纸化学品发生反应，导致抗水性降低，影响施胶效果。
>技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种阴离子型施胶剂用硼酸酯乳化剂及其制备方法和应用，采用本专利技术的阴离子硼酸酯乳化剂制备阴离子型施胶剂时，用量少且制备的阴离子型施胶剂平均粒径小、粒径分布窄，稳定性、抗水性能优异。
2、本专利技术的技术方案为：
3、第一方面，本专利技术提供了一种阴离子型施胶剂用硼酸酯乳化剂，具有如下结构式：
4、bhy(o-r1-o-(ch2)m-n((ch2)moh)2)n；
5、式中，r1为羟甲基、羟乙基或羟丙基，m＝1-10，n＝1-3，y＝3-n。
6、第二方面，本专利技术提供了上述阴离子型施胶剂用硼酸酯乳化剂的制备方法，将多元醇和醇胺投入反应釜中，于80℃-200℃下搅拌进行酯化反应，得到中间产物；待温度降至80-150℃时加入硼酸，搅拌制得硼酸酯乳化剂。
7、优选地，所述多元醇为丙三醇、丙二醇、乙二醇和山梨醇中的一种或几种；所述醇胺为一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三丙醇胺和十二烷基二乙醇胺中的一种或几种。
8、优选地，所述多元醇与醇胺的摩尔比为1-3:1。
9、优选地，所述中间产物与硼酸的摩尔比为1:0.2-0.5。
10、优选地，第一次搅拌的速率为100-500r/min，搅拌时间为1-5h；第二次搅拌的速率为50-300r/min，搅拌时间为2-5h。
11、第三方面，本专利技术还提供了上述阴离子型施胶剂用硼酸酯乳化剂的应用，该硼酸酯乳化剂用于制备阴离子型施胶剂。
12、优选地，所述硼酸酯乳化剂制备阴离子型施胶剂的方法如下：称取akd和硼酸酯乳化剂，放入水浴锅中预热至物料融化，水浴温度为70-100℃，加入60-100℃去离子水，于1000-5000r/min搅拌速率下乳化1-8min；随后加入60-100℃去离子水，于8000-15000/min搅拌速率下乳化5-25min，最后冷却即得阴离子型施胶剂。
13、阴离子型施胶剂的制备过程分为预乳化和乳化过程，预乳化时，加入少量的水，在硼酸酯乳化剂和低速乳化条件下，将akd做成“油包水”结构乳滴，此时硼酸酯乳化剂的亲油基团会与akd结合，亲水基团会排列在外；待加入大量的水后，乳化剂的亲水基团与水结合，在“油包水”结构乳滴的外层形成亲水层，制备成“水包油”的结构，该结构可以形成较稳定的乳液，利于施胶剂的运输和储存，同时更容易在水性条件下进行施胶，达到较优的施胶效果。
14、优选地，所述akd、硼酸酯乳化剂和去离子水的质量比为1:0.04-0.07:6-15。
15、本专利技术制备的硼酸酯乳化剂为阴离子乳化剂，其乳化机理为：液体硼酸酯乳化剂系水油两亲型的界面活性剂，有亲水亲油基团，与akd的相容性好，亲油基团与akd结合，亲水基团向外，形成带电膜，同时形成典型的水包油结构(o/w)。同时，由本专利技术的硼酸酯乳化剂制备的施胶剂电荷绝对值大，乳滴之间排斥力强，乳液更加稳定。同时，本专利技术的硼酸酯乳化剂属中分子量活性剂，比传统的阳离子活性剂分子量大，界面张力降低，更易形成乳状液。而界面张力形成的同时形成界面膜，硼酸酯乳化剂较其他乳化剂的基团丰富，更易形成致密的界面膜，界面膜的强度可直接决定乳液的稳定性。
16、传统阳离子施胶剂的施胶机理：用强阳离子聚电解质(如聚二烯丙基二甲基氯化铵)提供正电荷，而纸纤维本身是呈负电荷，正负电荷吸附，随即akd上的基团与纤维反应形成抗水层。但是施胶过程不只有施胶剂和纤维，在整个过程中还会有大量的阴离子化学品存在，这时阳离子施胶剂遇到阴离子化学品会破乳，发生絮凝，堵塞网孔影响施胶效果。
17、本专利技术的阴离子施胶剂的施胶机理：从电荷的角度讲，纤维表面呈现负电荷，但是纤维同时含有羟基、胺基、羧基、酰胺基等基团。本专利技术阴离子施胶剂乳液的亲水性基团朝外，这些基团可以与纤维表面的基团反应，形成比依靠电荷吸附能力更强的化学键，使施胶剂乳液牢牢地抓在纤维上，减少了施胶剂乳液的流失，形成比较稳定的抗水层。同时阴离子施胶剂可以与阴离子化学品共存，电荷之间的排斥作用促进了各化学品在造纸体系内的分散，提高纸张的强度等。
18、本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：
19、1.本专利技术的阴离子硼酸酯乳化剂在与akd一起制备阴离子型施胶剂时，其用量为akd质量的3-8％，而市面常用阳离子乳化剂的用量多在10-20％之间，且制备的阳离子型施胶剂的各项性能指标不如本专利技术的阴离子型施胶剂，因此采用本专利技术的硼酸酯乳化剂制备施胶剂，不仅大大减少了乳化剂的用量，降低制备施胶剂的各项成本，提高产品附加值，还提高了制备的施胶剂的性能。
20、2.本专利技术制备的阴离子施胶剂平均粒径可达纳米级，这是因为硼酸酯乳化剂降低了整个体系的界面张力，可以形成更小的水包油液滴，从而使得施胶剂的平均粒径更小、粒径分布窄，乳液稳定性好。
21、3.本专利技术制备的阴离子硼酸酯乳化剂比阳离子乳化剂的稳定性强，因此在制备施胶剂时，不需要额外添加稳定剂；且所制备的阴离子施胶剂的抗水性优于传统的阳离子施胶剂。
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1.阴离子型施胶剂用硼酸酯乳化剂，其特征在于，分子式为：
2.如权利要求1所述的阴离子型施胶剂用硼酸酯乳化剂的制备方法，其特征在于，将多元醇和醇胺投入反应釜中，于80-200℃下搅拌进行酯化反应，得到中间产物；待温度降至80-150℃时加入硼酸，搅拌制得硼酸酯乳化剂。
3.如权利要求2所述的阴离子型施胶剂用硼酸酯乳化剂的制备方法，其特征在于，所述多元醇为丙三醇、丙二醇、乙二醇和山梨醇中的一种或几种；所述醇胺为一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三丙醇胺和十二烷基二乙醇胺中的一种或几种。
4.如权利要求2所述的阴离子型施胶剂用硼酸酯乳化剂的制备方法，其特征在于，所述多元醇与醇胺的摩尔比为1-3:1。
5.如权利要求2所述的阴离子型施胶剂用硼酸酯乳化剂的制备方法，其特征在于，所述中间产物与硼酸的摩尔比为1:0.2-0.5。
6.如权利要求2所述的阴离子型施胶剂用硼酸酯乳化剂的制备方法，其特征在于，第一次搅拌的速率为100-500r/min，搅拌时间为1-5h；第二次搅拌的速率为50-300r/min，搅拌时间为2-5h。
<...【技术特征摘要】
1.阴离子型施胶剂用硼酸酯乳化剂，其特征在于，分子式为：
2.如权利要求1所述的阴离子型施胶剂用硼酸酯乳化剂的制备方法，其特征在于，将多元醇和醇胺投入反应釜中，于80-200℃下搅拌进行酯化反应，得到中间产物；待温度降至80-150℃时加入硼酸，搅拌制得硼酸酯乳化剂。
3.如权利要求2所述的阴离子型施胶剂用硼酸酯乳化剂的制备方法，其特征在于，所述多元醇为丙三醇、丙二醇、乙二醇和山梨醇中的一种或几种；所述醇胺为一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三丙醇胺和十二烷基二乙醇胺中的一种或几种。
4.如权利要求2所述的阴离子型施胶剂用硼酸酯乳化剂的制备方法，其特征在于，所述多元醇与醇胺的摩尔比为1-3:1。
5.如权利要求2所述的阴离子型施胶剂用硼酸酯乳化剂的制备方法，其特征在于，所述中间产物与硼酸的摩尔比为1:0.2-0.5。
6.如权利要求2所述的阴离子型施胶剂用硼酸酯乳化剂的制备方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：王嘉，李甜甜，曹海娟，王源理，
申请(专利权)人：烟台融晟新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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