專利名稱：一種造紙用陽(yáng)離子聚合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種造紙用陽(yáng)離子聚合物及其制備方法，具體地說(shuō)是一種 造紙用高電荷密度陰離子捕捉劑、助留劑。
技術(shù)背景在造紙的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，常排出大量廢水。在這些廢水中，含有大 量的紙纖維和有毒有害的陰離子。 一方面，由于紙纖維的大量流失，為生 產(chǎn)造成了很大的浪費(fèi)，提高了企業(yè)的生產(chǎn)成本；另一方面，這些有害陰離 子，由于它們難以被環(huán)境自然凈化，所以會(huì)對(duì)整個(gè)人類的生存環(huán)境造成長(zhǎng) 久的危害。傳統(tǒng)的治理方法是采用無(wú)機(jī)絮凝劑，如硫酸鋁等，由于此類絮凝劑成 本高，用量大，陰離子吸附效率低等缺點(diǎn)，其應(yīng)用的發(fā)展空間受到了很大 限制。近年來(lái)，有機(jī)合成高分子水處理劑因其吸附作用迅速、用量少而得到 了快速的推廣。但是，目前市場(chǎng)上的有機(jī)高分子處理劑用在造紙工業(yè)中時(shí)，由于其陽(yáng)離子度低(20~70%)，不能達(dá)到紙纖維留著和廢水陰離子吸附的雙重目的，而且還存在體系耐貯藏性不好，易發(fā)生凝膠的缺點(diǎn)。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供了一種造紙用陽(yáng)離 子聚合物及其制備方法。本發(fā)明所述的造紙用陽(yáng)離子聚合物，為丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基 三甲基氯化銨、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯氯化芐季銨、丙烯酸二甲胺基乙 酯氯化芐季銨或二甲基二烯丙基氯化銨中的一種或兩種以上的混合物，在引發(fā)劑的引發(fā)下的聚合產(chǎn)物，其陽(yáng)離子電荷密度為80% 95%，粘度為 50~200厘泊，固含量為50 70%。所述造紙用陽(yáng)離子聚合物的制備方法包括如下步驟(1) 將0.01 1.0重量份分子量調(diào)節(jié)劑、0.1 0.5重量份助劑和15 25重量份水混合制成溶液A;(2) 在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，25 60°C， 0.1 4小時(shí)內(nèi)，在溶液A中分別加入 溶液B和溶液C，加料完畢后，繼續(xù)反應(yīng)，時(shí)間至少在O.l小時(shí)以上，以確 保物料反應(yīng)完全， 一般應(yīng)控制在0.1 3小時(shí)；所述溶液B為46.0 68.0重量份單體和7.5 12.5重量份水的混合溶液；所述溶液C為1.5 7.0重量份引發(fā)劑和7.5 12.5重量份水的混合溶液；(3) 升溫至40~80°C，繼續(xù)反應(yīng)0.5~4小時(shí)后，在10分鐘內(nèi)降溫至 1(TC 3(TC，得到所述的陽(yáng)離子聚合物。所說(shuō)的分子量調(diào)節(jié)劑選自醋酸正十二烷基硫醇酯、單-正十二垸基硫酸 鈉、硫酸鋁、三氯化鐵、二硫代氨基甲酸鈉、亞硝酸鈉或二甲基丙酸中的 一種或兩種以上的混合物；所說(shuō)的助劑選自EDTA、三乙醇胺、磷酸鈉、異丙醇或2， 2-偶氮二 (2-脒基丙基)二鹽酸鹽中的一種或兩種以上的混合物；所說(shuō)的單體選自丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙 烯酸二甲胺基乙酯氯化芐季銨、丙烯酸二甲胺基乙酯氯化芐季銨或二甲基 二烯丙基氯化銨中的一種或兩種以上的混合物，組分為重量百分比。所說(shuō)的引發(fā)劑由10°/。 60%過(guò)硫酸銨、過(guò)氧化氫、過(guò)氧化苯甲酰、偶 氮二異丁腈、三氯化鋁或過(guò)硫酸鉀中的一種或兩種以上的混合物，以及 40% 90%亞硫酸氫鈉、甲醛亞硫酸氫鈉或甲醇中的一種或兩種以上混合物 組成； 通過(guò)上述方法制備的造紙用陽(yáng)離子聚合物，其陽(yáng)離子電荷密度為80%~95%，粘度為50 200厘泊，固含量為50-70%。根據(jù)上述方法所制得的造紙用高電荷密度陽(yáng)離子聚合物，電荷密度 高，陽(yáng)離子電荷密度高達(dá)80~95%，極大地提高了其應(yīng)用效率，解決了以往 產(chǎn)品不能同時(shí)達(dá)到紙纖維留著和廢水陰離子吸附的雙重目的，而且本發(fā)明 所得產(chǎn)品粘度為50~200厘泊，貯存穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性較好，在0 40'C的環(huán) 境下可貯存一年以上。另外，本發(fā)明操作步驟簡(jiǎn)單，原料易得，既為企業(yè) 降低了成本，提高了資源的利用率，同時(shí)也達(dá)到了環(huán)保的目的。具體實(shí)施方式

實(shí)施例1將裝有溫度計(jì)、冷凝管、攪拌器、氮?dú)獬鋈肟诘?升反應(yīng)釜置于恒溫 水浴中，向反應(yīng)釜中通入氮?dú)猓?0分鐘后，開動(dòng)攪拌，向釜底加入140克 去離子水、1克醋酸正十二垸基硫醇酯、0.4克二硫代氨基甲酸鈉、2.1克磷 酸鈉。升溫至40'C，開始滴加單體水溶液和引發(fā)劑水溶液。其中-單體水溶液組成為77克丙烯酰胺、308克甲基丙烯酸二甲胺基乙酯氯 化芐季銨和70克去離子水，用時(shí)30分鐘；引發(fā)劑水溶液組成為25.2克過(guò)硫酸鉀、6.3克亞硫酸氫鈉和70克去離 子水，用時(shí)30分鐘。全部滴加完畢后，繼續(xù)40'C反應(yīng)2小時(shí)，再升溫至 80°C，反應(yīng)3小時(shí)后，冰水浴降溫至3(TC，出料。 產(chǎn)物為無(wú)色透明液體，產(chǎn)物陽(yáng)離子電荷密度為92.63%，粘度為175厘泊(25'C)，固含量為59.2°/。， pH=3.21。實(shí)施例2將裝有溫度計(jì)、冷凝管、攪拌器、氮?dú)獬鋈肟诘?升反應(yīng)釜置于恒溫水浴中，向反應(yīng)釜中通入氮?dú)?，IO分鐘后，開動(dòng)攪拌，向釜底加入140克去離子水、0.9克單-正十二垸基硫酸鈉、0.5克硫酸鋁、1.4克2， 2-偶氮二(2-脒基丙基)二鹽酸鹽、0.7克EDTA。升溫至25r，開始滴加單體水溶液和引發(fā)劑水溶液。其中單體水溶液組成為77克丙烯酰胺、308克甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和70克去離子水，用時(shí)60分鐘；引發(fā)劑水溶液組成為25.2克三氯化鋁、6.3克甲醇和70克去離子水，用時(shí)40分鐘。全部滴加完畢后，繼續(xù)25X:反應(yīng)0.1小時(shí)，再升溫至6(TC，反應(yīng)4小時(shí)后，迅速冰水浴降溫至3(TC以下，出料。產(chǎn)物為無(wú)色透明液體，產(chǎn)物陽(yáng)離子電荷密度為95.00%，粘度為50厘 泊(25")，固含量為59.5%， pH=2.81。實(shí)施例3將裝有溫度計(jì)、冷凝管、攪拌器、氮?dú)獬鋈肟诘?升反應(yīng)釜置于恒溫 水浴中，向反應(yīng)釜中通入氮?dú)猓?0分鐘后，開動(dòng)攪拌，向釜底加入105克 去離子水、1.4克二甲基丙酸、0.7克亞硝酸鈉、1.4克異丙醇。升溫至60'C， 開始滴加單體水溶液和引發(fā)劑水溶液。其中單體水溶液組成為66克丙烯酰 胺、396克二甲基二烯丙基氯化銨和52.5克去離子水，用時(shí)70分鐘；引發(fā) 劑水溶液組成為17.5克過(guò)硫酸鉀、7克亞硫酸氫鈉和52.5克去離子水，用 時(shí)90分鐘。全部滴加完畢后，繼續(xù)6(TC反應(yīng)3小時(shí)，再升溫至7(TC，反 應(yīng)1小時(shí)后，迅速冰水浴降溫至30"C以下，出料。
產(chǎn)物為無(wú)色透明液體，產(chǎn)物陽(yáng)離子電荷密度為94.90%，粘度為195 厘泊(25。C)，固含量為68.75°/。， pH=3.44。實(shí)施例4將裝有溫度計(jì)、冷凝管、攪拌器、氮?dú)獬鋈肟诘?升反應(yīng)釜置于恒溫水浴中，向反應(yīng)釜中通入氮?dú)猓?5分鐘后，開動(dòng)攪拌，向釜底加入105克去離子水、1.4克二甲基丙酸、0.7克硫酸鋁、1.4克三乙醇胺。升溫至30。C，開始滴加單體水溶液和引發(fā)劑水溶液。其中單體水溶液組成為66克丙烯酰胺、396克丙烯酸二甲胺基乙酯氯化芐季銨和52.5克去離子水，用時(shí)70分鐘；引發(fā)劑水溶液組成為24.5克過(guò)氧化氫和52.5克去離子水，用時(shí)30分鐘。全部滴加完畢后，繼續(xù)3(TC反應(yīng)1小時(shí)，再升溫至4(TC，反應(yīng)3小時(shí)后，迅速冰水浴降溫至3(TC以下，出料。產(chǎn)物為無(wú)色透明液體，產(chǎn)物陽(yáng)離子電荷密度為94.93%，粘度為156 厘泊(25。C)，固含量為67.38%， pH=3.29。實(shí)施例5將裝有溫度計(jì)、冷凝管、攪拌器、氮?dú)獬鋈肟诘?升反應(yīng)釜置于恒溫 水浴中，向反應(yīng)釜中通入氮?dú)猓?0分鐘后，開動(dòng)攪拌，向釜底加入105克 去離子水、0.7克單-正十二烷基硫酸鈉、0.7克二甲基丙酸、1.7克過(guò)硫酸銨、 0.4克亞硫酸氫鈉。升溫至4(TC，開始滴加單體水溶液和引發(fā)劑水溶液。其 中單體水溶液組成為92.4克丙烯酰胺、369.6克甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯 化銨和52.5克去離子水，用時(shí)65分鐘；引發(fā)劑水溶液組成為20克偶氮二 異丁腈、5.2克過(guò)氧化苯甲酰、6.3克亞硫酸氫鈉和52.5克去離子水，用時(shí) 30分鐘。全部滴加完畢后，繼續(xù)40'C反應(yīng)3小時(shí)，再升溫至75°C，反應(yīng) 0.5小時(shí)后，迅速冰水浴降溫至3CTC以下，出料。
產(chǎn)物為無(wú)色透明液體，產(chǎn)物陽(yáng)離子電荷密度為94.53%，粘度為105 厘泊(25。C)，固含量為67.5%， pH=2.98。實(shí)施例6在100%漂白針葉木漿中加入0.1%的實(shí)施例所得陽(yáng)離子聚合物(干/干)， 在方型抄片機(jī)上抄片，并用上光機(jī)烘干，同時(shí)檢測(cè)纖維留著率和手抄片的 物理性能，包括裂斷長(zhǎng)(GB/T 12914-1991)、耐破指數(shù)(GB / T454-2002)、 耐折度(GB / T 457-2002)等。不同產(chǎn)品對(duì)纖維留著率及手抄片物理性能的影響如下表樣品纖維留著率/0/。裂斷長(zhǎng)/km耐折度/次耐破指數(shù) /kPa.mVg對(duì)比樣89. 65. 012963. 4實(shí)施例l97. 26. 122903. 6實(shí)施例298. 96. 383864. 5實(shí)施例398. 65. 963024. 3實(shí)施例498. 76. 123564. 4實(shí)施例598. 26. 133174. 6對(duì)比樣為按照中國(guó)專利CN1246487A公開的方法制備的陽(yáng)離子聚合物。應(yīng)用實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明產(chǎn)品不僅纖維留著率明顯提高，而且在裂 斷長(zhǎng)、耐折度和耐破指數(shù)方面均優(yōu)于對(duì)比樣品。
權(quán)利要求
1.一種造紙用陽(yáng)離子聚合物，其特征在于，為丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯氯化芐季銨、丙烯酸二甲胺基乙酯氯化芐季銨或二甲基二烯丙基氯化銨中的一種或兩種以上的混合物，在引發(fā)劑的引發(fā)下的聚合產(chǎn)物，其陽(yáng)離子電荷密度為80％～95％，粘度為50～200厘泊，固含量為50～70％。
2. 制備權(quán)利要求l所述的所述造紙用陽(yáng)離子聚合物的方法，其特征在 于，包括如下步驟-(1) 將0.01 1.0重量份分子量調(diào)節(jié)劑、0.1 0.5重量份助劑和15 25重量份水混合制成溶液A;(2) 在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，25 60°C， 0.1 4小時(shí)內(nèi)，在溶液A中分別加入 溶液B和溶液C,加料完畢后，繼續(xù)反應(yīng)，時(shí)間至少在O.l小時(shí)以上；所述溶液B為46.0 68.0重量份單體和7.5 12.5重量份水的混合溶液；所述溶液C為1.5 7.0重量份引發(fā)劑和7.5 12.5重量份水的混合溶液；(3) 升溫至40 80。C，繼續(xù)反應(yīng)0.5 4小時(shí)后，降溫至5。C 30。C，得 到所述的陽(yáng)離子聚合物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟(2)中，繼續(xù)反 應(yīng)，時(shí)間為0.1 3小時(shí)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所說(shuō)的分子量調(diào)節(jié)劑選 自醋酸正十二烷基硫醇酯、單-正十二垸基硫酸鈉、硫酸鋁、三氯化鐵、二 硫代氨基甲酸鈉、亞硝酸鈉或二甲基丙酸中的一種或兩種以上的混合物。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所說(shuō)的助劑選自EDTA、 三乙醇胺、磷酸鈉、異丙醇或2， 2-偶氮二 (2-脒基丙基)二鹽酸鹽中的一 種或兩種以上的混合物。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所說(shuō)的單體選自丙烯酰 胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯氯化節(jié)季 銨、丙烯酸二甲胺基乙酯氯化芐季銨或二甲基二烯丙基氯化銨中的一種或 兩種以上的混合物。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所說(shuō)的引發(fā)劑由10% 60%過(guò)硫酸銨、過(guò)氧化氫、過(guò)氧化苯甲酰、偶氮二異丁腈、三氯化鋁或過(guò)硫 酸鉀中的一種或兩種以上的混合物，以及40% 90%亞硫酸氫鈉、甲醛亞 硫酸氫鈉或甲醇中的一種或兩種以上混合物組成，組分為重量百分比。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種造紙用陽(yáng)離子聚合物及其制備方法，所述造紙用陽(yáng)離子聚合物為丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯氯化芐季銨、丙烯酸二甲胺基乙酯氯化芐季銨或二甲基二烯丙基氯化銨中的一種或兩種以上的混合物，在引發(fā)劑的引發(fā)下的聚合產(chǎn)物，其陽(yáng)離子電荷密度為80％～95％，粘度為50～200厘泊，固含量為50～70％。本發(fā)明的陽(yáng)離子聚合物，電荷密度高，極大地提高了其應(yīng)用效率，貯存穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性較好，在0～40℃的環(huán)境下可貯存一年以上。另外，本發(fā)明操作步驟簡(jiǎn)單，原料易得，既為企業(yè)降低了成本，提高了資源的利用率，同時(shí)也達(dá)到了環(huán)保的目的。
文檔編號(hào)D21H17/35GK101130938SQ20071004659
公開日2008年2月27日 申請(qǐng)日期2007年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月28日
發(fā)明者施曉旦, 麗 李, 陳傳雨 申請(qǐng)人:上海東升新材料有限公司