專利名稱：石蠟/akd復合型中性造紙施膠劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于造紙領(lǐng)域，尤其是一種石蠟/AKD復合型中性造紙施膠劑的 制備方法。
背景技術(shù)：
在抄紙過程中，對紙張進行施膠處理是造紙濕部的一道十分重要的工序。 在中堿性造紙工藝中的中堿性施膠技術(shù)，是20世紀70年代從國外發(fā)展起來 的一項新技術(shù)，國內(nèi)從20世紀80年代開始使用中性施膠，經(jīng)過近20年的努 力，中性施膠的研究取得了迅速的發(fā)展，特別是AKD中性施膠，在多種中堿 性施膠抄造技術(shù)中的發(fā)展最為迅速。
使用AKD (垸基烯酮二聚體)作施膠劑的中堿性造紙采用碳酸鈣作填料， 可以節(jié)省約25%的纖維原料，大大降低了成本，同時碳酸鈣對pH值的緩沖作用 更加方便了二次纖維的利用；另外，使用碳酸鈣加填，紙張的白度、不透明 度、耐折度、表面強度、耐久性能和印刷性能均有明顯提高，且紙張的脆性 明顯降低，這在一定程度上解決了草槳紙易發(fā)脆的問題，并可獲得重施膠效 果，而不存在沉淀物，通常也不會出現(xiàn)假施膠現(xiàn)象，并可以在高填料量下施 膠而不會產(chǎn)生沉淀物。此外，AKD施膠對控制紙板的邊緣滲透十分有效，所以 液體包裝紙往往使用AKD施膠。由于采用中性抄紙對紙機設(shè)備和附件腐蝕較 輕、廢水量少、排水pH值高，且AKD屬于反應(yīng)型施膠劑，既可以改善紙張的性 能，又可用于低強度而又價廉的纖維的補強，故其應(yīng)用前景要比傳統(tǒng)的酸性 施膠劑要好。通過國內(nèi)銅板原紙廠家的推廣，目前相繼在郵票原紙、靜電復 印紙、膠版印刷紙、檔案紙、高級文化用紙等紙種中被廣泛使用。
AKD即烷基烯酮二聚體，它的分子中有1個內(nèi)酯環(huán)和2個垸基側(cè)鏈，是 一種不飽和內(nèi)酯，外觀為蠟狀固體，熔點為40 — 50。C，在65.5。C以上及易水 解為酮，AKD系列中最具代表性的是十六烷基烯酮二聚體。AKD結(jié)構(gòu)式為-
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其特性是不溶于水，能溶于乙醇、苯和三氯甲烷等有機溶劑中，常溫下外觀
為淡黃色蠟狀固體。應(yīng)用于造紙工業(yè)中的漿內(nèi)AKD施膠劑，其化學組成是十 四烷基或十六垸基的烯酮二聚體，屬反應(yīng)型施膠劑。AKD對紙張的施膠機理 主要包括三個階段①AKD膠乳顆粒在纖維表面的留著；②加熱熟化過程中，AKD在纖維表面的鋪展；③AKD分子與纖維素發(fā)生化學反應(yīng)。
AKD本身具有憎水性長鏈脂肪基和反應(yīng)性官能基，當AKD施膠劑膠料加 入紙漿內(nèi)，由于AKD施膠劑在借助陽離子劑的作用下，留著在帶陰電荷的纖 維上，濕紙頁在壓榨和干燥過程中，膠料微粒均勻吸附和分布在纖維表面。 AKD熔點較低，在紙機干燥部，AKD膠熔融并在中性或堿性pH值作用下，反 應(yīng)官能基與纖維素羥基發(fā)生酯化反應(yīng)，并與纖維架鍵結(jié)合，而疏水性長鏈脂 肪基轉(zhuǎn)向紙面，形成疏水層，使成紙昇有高度抗水性和施膠效果。
AKD施膠劑在使用過程中，常出現(xiàn)的一些問題是(l).AKD施膠劑為反應(yīng) 型施膠劑，反應(yīng)較慢，需要一定的熟化時間。(2).由于AKD本身不帶電荷，因 此在紙纖維上難以留著， 一般需要使用陽離子乳化劑將AKD乳化，使AKD帶 上陽電荷而吸附到帶負電荷的纖維上。早期是以陽離子淀粉作為AKD的陽離 子乳化劑，但陽離子淀粉的電荷密度較低，分子質(zhì)量較大，與AKD粒子的結(jié) 合強度也較低，因此乳液的穩(wěn)定性和施膠效果較差；另外，淀粉容易霉變， 會引起乳液變質(zhì)，因此施膠效果往往欠佳。
石蠟是由高分子碳氫化合物所構(gòu)成，主要成份是正構(gòu)烷烴，其結(jié)構(gòu)式為 CnH2n+2 ，含有16 35個碳原子的正垸烴的混合物，其中n值越大，石蠟的 熔點越高。石蠟分子中不含親水基團，油性極強。石蠟乳液可以制漿內(nèi)單獨 用作漿內(nèi)施膠劑，或和松香膠摻用作混合施膠劑。它可以在酸性條件下施膠， 也可用碳酸鈣做填料，在中性或近堿性條件下進行漿內(nèi)施膠施膠。另外，石 蠟乳液也常用于紙機內(nèi)外的表面施膠，用以提高紙張的抗水性和抗?jié)B透性能， 故廣泛用于造紙工業(yè)的各種紙及紙板，如印刷包裝紙、書寫紙、食品包裝紙、 電纜包裝紙、折疊紙板、紙杯原紙、紙盤原紙及冷凍食品紙板。
使用石蠟乳液之所以能夠增加抗水性，不是由于形成了連續(xù)性蠟?zāi)?，?是纖維被極細微的蠟粒子所覆蓋，增加了纖維與水的接觸角所致。全部采用 石蠟乳液施膠時，紙質(zhì)較軟且對紙張的強度有一定的損失。因此，通常不單 獨使用石蠟乳液進行施膠，而是將其與其它膠料混合使用。
通常情況下用石蠟和松香膠復配使用，未見有石蠟和AKD復配使用的報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種石蠟/AKD復合型 中性造紙施膠劑的制備方法，本制備方法使用自制陽離子型復合乳化劑乳化 AKD和石蠟的混合物所制得的新型復合型施膠劑，提高了紙張下機施膠度， 降低了膠料成本，同時減少了單一石蠟乳液對紙張強度的影響。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的
一種石蠟/AKD復合型中性施膠劑的制備方法，其制備方法的步驟是
a).在65 75'C水浴下，將AKD和石蠟蠟粉融化成AKD溶液，并分別對 復合乳化劑和水進行預(yù)熱；
(2) .將加熱后的復合乳化劑加入到熔融的AKD溶液中并用快速剪切攪拌 機在9000 10000r/min下攪拌0. 8 1. 2分鐘；
(3) .提高快速剪切攪拌機轉(zhuǎn)速至21000 22000r/min并加入預(yù)熱水使形 成的AKD溶液在W/0到0/W轉(zhuǎn)化點附近進行乳化；快速攪拌1. 5 2. 5分鐘后， 加入預(yù)熱水并繼續(xù)攪拌1. 5 2. 5分鐘；
(4) .加入絮凝劑PAC的水溶液，并繼續(xù)攪拌0. 8 1. 2分鐘；
(5) .停止攪拌并用冷水快速冷卻降溫，即得石蠟/AKD復合型中性施膠劑 乳液成品。
而且，所述的AKD溶液中AKD和石蠟蠟粉的重量比例為4: 1 4。 而且，所述的復合乳化劑包括陽離子聚合物乳化劑為丙烯酰胺或苯乙烯 或陽離子單體。
而且，所述的陽離子單體包括甲基酰氧乙基三甲基氯化銨(DMC) 、 二烯 丙基二甲基氯化銨(DADMAC)。
而且，所述的對復合乳化劑和水的預(yù)熱溫度為60 7(TC:
而且，所述的絮凝劑PAC包括聚鋁、堿式氯化鋁，其水溶液的濃度為40 50%。
而且，所述的體積比AKD溶液復合乳化劑預(yù)熱水=5: 3: 20。 本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果是
(1) .本發(fā)明主要采用陽離子乳化劑乳化AKD和石蠟的混合物，制得一種復
合型中性施膠劑，該復合型中性施膠劑具有留著率高，對紙張物理性能影響 小，且乳液穩(wěn)定等優(yōu)點。
(2) .本發(fā)明所制得的復合型中性施膠劑應(yīng)用在漿內(nèi)施膠中，與單一 AKD 乳液相比，下機施膠度和熟化后的施膠度均有所提高，且熟化時間縮短。在 達到詞等施膠效果的同時，本發(fā)明施膠劑的用量更少，這在一定程度上為企 業(yè)降低了生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟效益。
(3) .本發(fā)明制備方法所制得的新型復合型施膠劑，提高了紙張下機施膠 度，降低了膠料成本，同時減少了單一石蠟乳液對紙張強度的影響。
具體實施例方式
本發(fā)明通過以下實施例進一步詳述，但本實施例所敘述的技術(shù)內(nèi)容是說 明性的，而不是限定性的，不應(yīng)依此來局限本發(fā)明的保護范圍。 實施例1:
一種石蠟/AKD復合型中性施膠劑的制備
(1) .在7(TC水浴下，將AKD10g和石蠟2. 5g混合融化，并分別對乳化劑
丙烯酰胺和水進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度均為65"C。
(2) .將乳化劑丙烯酰胺9ml加入到烙融的AKD中并用快速剪切攪拌機在 10000r/min下攪拌1分鐘。
(3) .提高快速剪切攪拌機轉(zhuǎn)速至22000r/min并加入20ml預(yù)熱水以使乳液 在W/0到0/W轉(zhuǎn)化點附近進行乳化；快速攪拌2分鐘后，加入60ml預(yù)熱水繼 續(xù)攪拌2分鐘。
(4) .加入含0. 5gPAC的水溶液10ml，并繼續(xù)攪拌1分鐘。
(5) .停止攪拌并用冷水快速冷卻降溫，得復合施膠劑乳液成品。此乳液的 粒徑為1268nm， Zeta電位為38mV。
實施例2:
按上述的相同步驟，重復進行實施例l，將石蠟用量改成5g，制得復合 施膠劑乳液。此乳液的粒徑為1250nm， Zeta電位為37mV。 實施例3:
按上述的相同歩驟，重復進行實施例l，將石蠟用量改成10g，制得復 合施膠劑乳液。此乳液的粒徑為1283nm， Zeta電位為34mV。 下面通過兩個應(yīng)用實例進一歩說明本發(fā)明的先進性 應(yīng)用實例1:
用以上實施例2中制備的產(chǎn)品用于漿內(nèi)施膠，并與傳統(tǒng)的單一 AKD乳液 進行對比。測試結(jié)果表明當本發(fā)明施膠劑的用量為0.2%時，紙張下機施膠 度為51s，熟化后紙頁施膠度達61s，其下機熟化程度達83.6%;而要達到 61s的施膠度，傳統(tǒng)的單一AKD施膠劑乳液的用量則需要0.3X，且其下機施 膠度僅為37s，下機熟化程度為60.6%，達到相同的熟化施膠效果。本發(fā)明 的施膠劑為傳統(tǒng)單一 AKD施膠劑用量的63%，說明在達到同等施膠效果的同 時，本發(fā)明施膠劑的用量更少，且下機熟化程度更高，降低了生產(chǎn)成本，提 高了經(jīng)濟效益。
應(yīng)用實例2:
用以上實施例2中制備的產(chǎn)品用于漿內(nèi)施膠，考察復合施膠劑對紙張物 理強度指標的影響。測試結(jié)果表明復合施膠劑的加入并沒有使紙張的撕裂 度、耐破度和抗張強度等強度指標下降。
權(quán)利要求
1.一種石蠟/AKD復合型中性施膠劑的制備方法，其特征在于其制備方法的步驟是(1).在65～75℃水浴下，將AKD和石蠟蠟粉融化成AKD溶液，并分別對復合乳化劑和水進行預(yù)熱；(2).將加熱后的復合乳化劑加入到熔融的AKD溶液中并用快速剪切攪拌機在9000～10000r/min下攪拌0.8～1.2分鐘；(3).提高快速剪切攪拌機轉(zhuǎn)速至21000～22000r/min并加入預(yù)熱水使形成的AKD溶液在W/O到O/W轉(zhuǎn)化點附近進行乳化；快速攪拌1.5～2.5分鐘后，加入預(yù)熱水并繼續(xù)攪拌1.5～2.5分鐘；(4).加入絮凝劑PAC的水溶液，并繼續(xù)攪拌0.8～1.2分鐘；(5).停止攪拌并用冷水快速冷卻降溫，即得石蠟/AKD復合型中性施膠劑乳液成品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石蠟/AKD復合型中性施膠劑的制備方 法，其特征在于所述的AKD溶液中AKD和石蠟蠟粉的重量比例為4: 1 4。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石蠟/AKD復合型中性施膠劑的制備方 法，其特征在于所述的復合乳化劑包括陽離子聚合物乳化劑為丙烯 酰胺或苯乙烯或陽離子單體。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的石蠟/AKD復合型中性施膠劑的制備方 法，其特征在于所述的陽離子單體包括甲基酰氧乙基三甲基氯化銨(DMC) 、 二烯丙基二甲基氯化銨(DADMAC)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石蠟/AKD復合型中性施膠劑的制備方 法，其特征在于所述的對復合乳化劑和水的預(yù)熱溫度為60 7(TC。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石蠟/AKD復合型中性施膠劑的制備方 法，其特征在于所述的絮凝劑PAC包括聚鋁、堿式氯化鋁，其水溶 液的濃度為40 50%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石蠟/AKD復合型中性施膠劑的制備方法，其特征在于所述的體積比AKD溶液復合乳化劑預(yù)熱水二5: 3: 20。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種石蠟/AKD復合型中性造紙施膠劑的制備方法，其步驟是(1)將AKD和石蠟蠟粉融化成AKD溶液；(2)將加熱后的復合乳化劑加入到熔融的AKD溶液中并用快速剪切攪拌機攪拌；(3)提高快速剪切攪拌機轉(zhuǎn)速并加入預(yù)熱水使形成的AKD溶液在W/O到O/W轉(zhuǎn)化點附近進行乳化；快速攪拌并加入預(yù)熱水并繼續(xù)攪拌；(4)加入絮凝劑PAC的水溶液，并繼續(xù)攪拌；(5)停止攪拌并用冷水快速冷卻降溫，即得石蠟/AKD復合型中性施膠劑乳液成品。本發(fā)明所制得的復合型中性施膠劑具有留著率高，對紙張物理性能影響小，且乳液穩(wěn)定等優(yōu)點。
文檔編號D21H21/16GK101168940SQ20071015069
公開日2008年4月30日 申請日期2007年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月4日
發(fā)明者邢仁衛(wèi), 金新華, 陳夫山 申請人:天津科技大學