一种造纸用干强剂的制备方法及其应用技术

本发明专利技术涉及一种造纸用干强剂的制备方法，包括：（1）将醇和水加入反应器，升温至80-85℃；（2）将丙烯酸单体、丙烯酸酯单体、共聚单体X配成滴加液A1；将丙烯酰胺单体、剩余的丙烯酸单体、共聚单体Y配成滴加液A2；分别将氧化剂和去离子水混合配成滴加液B1、B2；（3）将A1、B1滴加到反应器中，聚合后降温，调节pH为4-6，升温至80-85℃，再将A2、B2滴加到反应器中，继续聚合；反应完毕后，升温蒸馏出醇，最后降温并补充去离子水，放料。本发明专利技术的反应产物在醇-水体系的稀释作用下以及前期反应制得的分散剂的分散作用下，有效避免了局部爆聚和凝胶化现象，从而逐步合成分子量、支化度和粘度都适中的干强剂。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种造纸用干强剂的制备方法，包括：（1）将醇和水加入反应器，升温至80-85℃；（2）将丙烯酸单体、丙烯酸酯单体、共聚单体X配成滴加液A1；将丙烯酰胺单体、剩余的丙烯酸单体、共聚单体Y配成滴加液A2；分别将氧化剂和去离子水混合配成滴加液B1、B2；（3）将A1、B1滴加到反应器中，聚合后降温，调节pH为4-6，升温至80-85℃，再将A2、B2滴加到反应器中，继续聚合；反应完毕后，升温蒸馏出醇，最后降温并补充去离子水，放料。本专利技术的反应产物在醇-水体系的稀释作用下以及前期反应制得的分散剂的分散作用下，有效避免了局部爆聚和凝胶化现象，从而逐步合成分子量、支化度和粘度都适中的干强剂。【专利说明】—种造纸用干强剂的制备方法及其应用
本专利技术属于纸张增强剂
，具体涉及一种造纸用干强剂的制备方法及其应用。
技术介绍
干强剂是造纸工业中增强纸张强度的一类重要化学品，通常用于补偿添加填料或低等级的纤维(如再生纤维)所引起的纸强度的下降。许多水溶性的，与纤维能形成氢键的高聚物都可以成为干强剂。常用的干强剂有天然聚合物如淀粉及其改性物(阳离子淀粉、阴离子淀粉、交联淀粉)、合成聚合物如聚丙烯酰胺、聚乙烯醇等一类其他水溶性天然产物类干强剂(如瓜而胶及其衍生物等)。在大多数情况下，仅加热质量分数0.1-0.75%的该类物质就可达到有效的干强效果。近年来，我国废纸资源利用率逐年上升，并且发展潜力巨大。但废纸的利用率的提高意味着废纸循环使用次数的增加，会造成纸强度指标的大幅下降，所以需要添加干强剂来增加纸张强度。随着消费市场对纸和纸板需求量的不断的上升，拉动了干强剂需求量的迅猛增长。纸张干强剂已经被广泛用于各类纸和纸张的生产过程中，用以显著增加纸和纸板的干强度，降低优质原材料消耗、降低生产成本；或者提高产品档次，以满足用户不断提出的越来越高的质量要求。目前应用效果最好的干强剂是聚丙烯酰胺及其共聚物，包括阴离子型聚丙烯酰胺、阳离子型聚丙烯酰胺和两性聚丙烯酰胺。其中，两性聚丙烯酰胺表现出最好的应用效果。聚丙烯酰胺从结构上看还分直链型和支链型。支化度高的聚丙烯酰胺具有更好的应用效果。目前合成高性能干强剂的主流和趋势是合成分子量和粘度适中的支链型聚合物。这种干强剂可以在不添加硫酸铝的情况下起到很好的纸张干增强作用。常采用加入交联剂的方法来获得支链型干强剂，但往往存在一个共同的问题，就是出现反应过程控制问题，所得聚合物的粘度常会出现过大或过小的问题，控制不当也常会出现凝胶化。通常合成干强剂会采用原料一次加热或者原料逐步滴加反应这两种方法。但这两种方法都存在一些缺陷:原料一次加入的方法，由于反应物浓度较高，很容易产生爆聚进而产生凝胶化效应；而逐步滴加的方式，先加入的单体在较低的浓度下行程聚合物，而后加入的单体在这些聚合物的溶液中继续反应，这样可保持单体浓度一直保持在较低水平防止爆聚，但当聚合物溶液达到一定粘度后，后加入的单体和引发剂无法及时被搅匀到体系中，进而导致局部浓度过大，产生局部爆聚和凝胶化，这也是一个需要解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的是提供一种造纸用干强剂的制备方法，该方法操作简单、易于控制，能有效防止凝胶化，可得到分子量、支化度和粘度都适中的干强剂。本专利技术还提供了采用上述制备方法得到的干强剂在造纸上的应用。为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案是:一种造纸用干强剂的制备方法，包括以下步骤:(I)将醇加入反应器，再加入适量去离子水作底料，升温至80-85°C ；(2)将占总量70-80%的丙烯酸单体、丙烯酸酯单体、共聚单体X均匀混合，配成滴加液AI ;将丙烯酰胺单体、剩余的丙烯酸单体、共聚单体Y均匀混合，配成滴加液A 2 ;将引发体系所采用的氧化剂中的一部分和去离子水均匀混合,配成滴加液BI，将剩余氧化剂和去离子水均匀混合，配成滴加液B2 ；(3)在80_85°C下，将滴加液Al、BI同时匀速滴加到步骤(1)的反应器中，发生聚合反应一段时间后，降温，调节PH为4-6，然后升温至80-85°C，再将滴加液A2、B2同时匀速滴加到反应器中，在80-85°C下继续发生聚合反应；反应完毕后，再升温蒸馏出醇，最后降温并补充去离子水，放料即可。进一步，原料百分比以总投料量(重量)为基准计，丙烯酰胺单体占12-16%，丙烯酸单体占4-5%，丙烯酸酯单体占0.2-0.5%，共聚单体X占0.05~0.2%，共聚单体Y占0.2-4%,引发体系所采用的氧化剂占前述单体总量的0.3~2%。本专利技术中，醇和去离子水的总重量是前述单体总重量的3.5-4倍，其中醇的重量占醇和去离子水的总重量的60-70%。 进一步，所述丙烯酸酯单体选自丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯中的一种或多种。再进一步，所述共聚单体X和Y分别选自甲基丙烯酰氧乙基氯化铵(DMC)、甲基丙烯酸N，N- 二甲氨基乙酯(DM)、二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)、N，N- 二甲基丙烯酰胺、N，N-亚甲基双丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯酸、马来酸酐、富马酸、衣康酸、甲基丙烯磺酸钠中的一种或几种。进一步，引发体系所采用的氧化剂选自过硫酸钠、过硫酸铵、过氧化氢、过氧苯甲酰、偶氮二异丁腈等中的一种或两种。进一步，步骤(1)中，所述醇为异丙醇、甲醇、乙醇或正丁醇。本专利技术的步骤(2)中，在配制A1、B1时，可加入少量的去离子水(重量为Al中单体重量的0.1-0.2倍)，起到溶解某些水溶性单体作用。进一步，步骤(3)中，向反应器中加入滴加液A1、B1，聚合反应1.5-2小时；再加入滴加液A2、B2，继续发生聚合反应2-3小时，总反应时间(含滴加时间)为4-5小时。进一步，滴加液Al、BI发生聚合后，降温至35-45°C后，再调节pH值。再进一步，步骤(3)中，补充去尚子水调节固含量为15_21%。本专利技术中，各原料的主要作用如下:丙烯酰胺单体为最终形成的高分子聚合物的主链单元。丙烯酸以及部分共聚单体(例如甲基丙烯酸、马来酸酐、富马酸、衣康酸、甲基丙烯磺酸钠)为阴离子单体，可使干强剂具有更大的使用范围，并可捕捉纸浆中的阴离子垃圾。丙烯酸酯单体为功能性单体，可以调节干强剂在某些方面的特殊功能，包括软单体，硬单体和疏水性单体。例如，软单体(如丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯)可以提高纸张在耐折方面的性能，硬单体(甲基丙烯酸甲酯)可以改善干强剂在改善纸张环压指数上的性能，疏水性单体(丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯)可以提高干强剂在水中的分散性。共聚单体X (Y)中的阳离子单体(例如甲基丙烯酰氧乙基氯化铵(DMC)、甲基丙烯酸N，N-二甲氨基乙酯(DM)、二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)、丙烯腈)可使干强剂与造纸纤维具有更好的结合力；共聚单体X (Y)中的交联性单体(例如N，N- 二甲基丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺)可使聚合物很容易产生支链。作为底料的醇(以及少量的水)起到稀释聚合物的作用，在反应完毕后，醇经蒸馏除去。根据本专利技术提供的方法，在醇-水体系中，A1、B1首先生成可溶于醇-水体系的聚合物，作后续反应物的分散剂，然后逐滴加入含主反应单体丙烯酰胺的滴加液A本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种造纸用干强剂的制备方法，包括以下步骤：（1）将醇加入反应器，再加入去离子水，均匀混合后作底料，升温至80‑85℃；（2）将占总量70‑80%的丙烯酸单体、丙烯酸酯单体、共聚单体X均匀混合，配成滴加液A1；将丙烯酰胺单体、剩余的丙烯酸单体、共聚单体Y均匀混合，配成滴加液A2；将引发体系所采用的氧化剂中的一部分和去离子水均匀混合，配成滴加液B1，将剩余氧化剂和去离子水均匀混合，配成滴加液B2；（3）将滴加液A1、B1同时匀速滴加到步骤（1）的反应器中，发生聚合反应一段时间后，降温，调节pH为4‑6，然后升温至80‑85℃，再将滴加液A2、B2同时匀速滴加到反应器中，在80‑85℃继续发生聚合反应；反应完毕后，再升温蒸馏出醇，最后降温并补充去离子水，放料即可。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢鹏，
申请(专利权)人：康吉诺北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11