本发明涉及一种复合型纸张增强剂及其制备方法,属于造纸助剂领域。
背景技术:
1、造纸工业中需要使用多种添加剂,其中湿强剂是一种可使得纸张在潮湿环境下保持强度的特殊添加剂,其主要作用机理为湿强剂与纸张表面的自交联、静电结合或形成共价键。典型的湿强剂包括脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、酚醛树脂等,其普遍存在环境污染重、化学稳定性差、湿强稳定性差及固化条件苛刻等问题,例如在制备和使用过程中可能会释放出甲醛、长期应用过程中可能发生氧化或分解、遇水过多时性能下降;操作过程中对ph值及温度等限制严格,此外,当前市面上的湿强剂往往仅在湿性状态下起作用,无法起到干强作用,为达到干强效果,往往需要加入额外的干强剂,其一方面增加了干强剂添加工序,一方面产生了干强剂单项成本,不利于企业削减生产成本。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种复合型纸张增强剂的制备方法。
2、实现本发明目的的技术方案是:一种复合型纸张增强剂的制备方法,包括以下步骤:
3、溶解液配置:将聚乙烯亚胺溶解于水中,调节ph,制得溶解液;
4、交联:在溶解液中加入环氧氯丙烷,保温,升温再降温;
5、阳离子化:向溶解液中加入3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵,保温处理。
6、本申请利用聚乙烯亚胺与环氧氯丙烷反应形成含四元环的阳离子聚合物,再与醚化剂3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵形成高电荷强度的聚合物。
7、其中,聚乙烯亚胺与环氧氯丙烷改性后保留反应性官能团,再与3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵反应后形成稳定的季铵盐结构,其交联结构提升了纸张增强剂的化学稳定性,使其在不同的ph下均具有较强的化学稳定性,从而可获得更好的性能保持性;交联结构经过阳离子化改性,其表面阳离子性相比一般季铵盐结构的相比一般纸张增强剂更强,可以在更宽的ph范围内与带负电的纤维素相结合,其结合点更多,可进一步提升纸张湿强度。另外,经测试,采用上述方法制备的复合型纸张增强剂还具有干强效果,在使用时无需添加干强剂。
8、进一步或可选地,所述溶解液配置步骤中聚乙烯亚胺分子量为100000,ph为7.5~9.5,其分子量可以在100000上下进行浮动,分子量过小则不利于交联,分子量过大则不利于试剂进行溶解,阻碍下一步操作进行,采用盐酸进行ph调节。
9、进一步或可选地,所述交联步骤中环氧氯丙烷:聚乙烯亚胺氨基=0.2~0.5:1,环氧氯乙烷采用逐滴方式加入,一边滴加一边进行搅拌,环氧氯丙烷的量越大则交联程度越高,产物溶解性越差,在添加过程中需要严格控制加入量及反应温度以防止产物板结。
10、进一步或可选地,交联温度为5℃~25℃,环氧氯丙烷加入方式为滴加,其温度控制流程为:维持5℃~25℃下4h~6h,再升温至40℃~80℃维持3h~5h,然后升温至50℃~100℃至进行阳离子化,提升温度有利于促进产物分解,维持保温时间有利于促进交联,在操作过程中注意升温不可过快,以免温度剧烈变化冲击反应过程。
11、进一步或可选地,所述阳离子化步骤中,3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵:聚乙烯亚胺氨基=0.2~0.5:1,严格控制阳离子结合点数量,温度为50℃~100℃,保温时间6h~9h,具体操作过程中,3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵采用滴加的方式加入溶解液中,一边加入一边进行搅拌,观察产物状态,注意防止产物板结。
12、本申请还提一种复合型纸张增强剂,其采用上述方法制得,其可有效增加纤维与纸张之间的结合点,有效提升纸张强度,同时具有干强效果,可省略纸张制备过程中的干强剂。
13、进一步的,其成分为
14、
15、采用了上述技术方案,本发明具有以下的有益效果:
16、(1)本发明提供了一种复合型纸张增强剂的制备方法,其利用聚乙烯亚胺与环氧氯丙烷反应形成含四元环的阳离子聚合物,再与醚化剂3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵形成高电荷强度的聚合物生成季铵盐结构,有效提升了纸张增强剂的化学稳定性,可以在更宽的ph范围内与带负电的纤维素相结合,取得了良好的湿强效果,同时可获得干强效果,在纸张生产过程中可省略干强剂。
17、(2)本发明严格控制聚乙烯亚胺分子量为100000及操作过程中的ph,在保证交联效果的同时有效防止了产物板结。
18、(3)本发明严格控制了环氧氯丙烷与聚乙烯亚胺氨之间的比例,并采用逐滴方式加入,实现了产物交联程度的有效控制。
19、(4)本发明严格控制交联温度,提升了交联效率。
20、(5)本发明严格控制3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵与聚乙烯亚胺氨基之间的比例,严格控制了阳离子结合点数量,可有效控制湿强效果。
21、(6)本发明还提供了一种复合型纸张增强剂,其同时具备湿强及干强效果,同时保持或改善纸张的其他物理性能,性能远由于同类产品,可省略干强剂加入程序,缩短生产节拍,节约生产成本。
1.一种复合型纸张增强剂的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种复合型纸张增强剂的制备方法,其特征在:
3.根据权利要求1所述的一种复合型纸张增强剂的制备方法,其特征在于:
4.根据权利要求3所述的一种复合型纸张增强剂的制备方法,其特征在于:
5.根据权利要求1所述的一种复合型纸张增强剂的制备方法,其特征在于:
6.一种复合型纸张增强剂,其特征在于:采用权利要求1~5中任一所述的方法进行制备。
7.根据权利要求6所述的一种复合型纸张增强剂,其特征在于:其成分为