專利名稱：一種施膠增強(qiáng)劑及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于造紙化工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種施膠增強(qiáng)劑及其制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
在紙業(yè)制造エ藝工程中，為了滿足紙張的使用性能，都會對紙張進(jìn) 行施膠處理。傳統(tǒng)的施膠多為漿內(nèi)施膠，用于漿內(nèi)施膠的膠料主要為松香膠系列制品或合成膠。松香膠最早用于漿內(nèi)施膠，由于具有價格低廉且易于制備、施膠度易于控制、廢紙容易處理等優(yōu)點(diǎn)，一直是國內(nèi)造紙行業(yè)主要采用的施膠劑。傳統(tǒng)施膠方法的發(fā)展使得単位紙產(chǎn)量的耗膠量和施膠費(fèi)用明顯下降，但這種建立在松香膠基礎(chǔ)上的傳統(tǒng)施膠方法也存在著諸多的弊病松香施膠的酸性環(huán)境加重了設(shè)備的腐蝕和白水的污染，生產(chǎn)出的紙頁強(qiáng)度較差且易于老化，對紙頁填料要求苛刻而不利于造紙生產(chǎn)成本的降低等。此外，隨著造紙資源日益緊張，再生纖維材料得到了大量使用。但是，使用再生纖維材料來制備紙頁時，特別是廢紙多次循環(huán)回用，因材料化學(xué)雜質(zhì)多，細(xì)小纖維與填料比例大，紙張形成后，普遍存在強(qiáng)度差的特點(diǎn)，使用傳統(tǒng)施膠劑處理紙張后依然難以達(dá)到高強(qiáng)度及較好的防潮要求。陽離子施膠是解決上述問題的一種有效的方法，施膠劑能增進(jìn)紙及紙板的強(qiáng)度以改善產(chǎn)品的某些性能。因施膠劑能夠滲透入紙纖維間隙，并在形成疏水層或者表面均勻結(jié)ー層膜，故可使紙表面的耐水性、表面強(qiáng)度、纖維結(jié)合度提高。申請?zhí)枮?00810048398. O、名稱為“改性石油樹脂施膠劑及其制備方法和用途”公開了ー種利用改性石油樹脂制備施膠劑的方法，但是改性石油樹脂的獲得須在高溫(190 200°C)高壓狀態(tài)下獲得改性石油樹月旨，一般造紙エ廠不便操作。此外，現(xiàn)有的陽離子施膠劑的性能、環(huán)境友好、節(jié)約用料等方面都有進(jìn)一步提聞的必要。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供ー種施膠增強(qiáng)劑。本發(fā)明的另ー目的在于提供上述施膠增強(qiáng)劑的制備方法。本發(fā)明的再一目的在于提供上述施膠增強(qiáng)劑的應(yīng)用。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種施膠增強(qiáng)劑，包含以下所示質(zhì)量比配比的物質(zhì)施膠增強(qiáng)劑乳液淀粉硫酸鋁=1 : (5 37. 5) : (2 6);其中，所述的淀粉為木薯淀粉或玉米淀粉，所述的施膠增強(qiáng)劑乳液包含以下所示質(zhì)量比配比的物質(zhì)高效活化劑石油樹脂陽離子淀粉=(9. 5 12. 5): (4 16):15;所述的高效活化劑為聚丙烯酰胺、陽離子淀粉、羧甲基纖維素、硬脂酸、軟脂酸、碳酸ニ胺、氫氧化鈉、碳酸鈉、磷酸鈉、硝酸鈰銨中的一種或至少兩種的任意質(zhì)量比混合物；所述的石油樹脂為具有兩個以上羧基或長鏈烴基的石油樹脂；優(yōu)選的，所述的石油樹脂為十二烯基丁ニ酸。
上述施膠增強(qiáng)劑的制備方法，包括以下步驟(I)首先將高效活化劑和水按質(zhì)量比I: (15 20)混合，加熱至95°C 100°C，攪拌溶解，制成高效活化劑溶液；(2)將石油樹脂與步驟(I)所得到的高效活化劑溶液混合，攪拌溶解后于95°C 100°c恒溫反應(yīng)5 20min得到混 合液；(3)將陽離子淀粉與步驟(2)所得混合液混合，95°C 100°C恒溫攪拌反應(yīng)20 30min使陽離子淀粉糊化，加水降溫至35°C 45°C制成施膠增強(qiáng)劑乳液；其中，高效活化齊U、石油樹脂和陽離子淀粉按質(zhì)量比(9. 5 12.5) : (4 16) :15配比；(4)將淀粉和水按質(zhì)量比(5 37. 5) (100 150)混合溶解，加熱至90 95°C后加入硫酸鋁和步驟(3)所得的施膠增強(qiáng)劑乳液，攪拌均勻，調(diào)節(jié)pH值為4. I 4. 5，即制成施膠增強(qiáng)劑；其中，施膠增強(qiáng)劑乳液、淀粉和硫酸鋁按質(zhì)量比I : (5 37. 5) : (2 6)配比。步驟(I)中所述的加熱優(yōu)選為隔水水浴加熱；步驟(I)中所述的攪拌的速度優(yōu)選為30 60rpm ；步驟(2)中所述的攪拌的速度優(yōu)選為30 60rpm ；步驟(3)中所述的陽離子淀粉可預(yù)先用水溶解，其中，陽離子淀粉與水的質(zhì)量比為I :2 3 ;步驟(3)中所述的攪拌的速度優(yōu)選為30 60rpm ；步驟(3)中所述的施膠增強(qiáng)劑乳液通過加水調(diào)節(jié)其固含量為12% ；步驟(4)中所述的加熱優(yōu)選為隔水水浴加熱；步驟(4)中所述的施膠增強(qiáng)劑冷卻至溫度為70 80°C時使用。上述施膠增強(qiáng)劑在造紙過程中的應(yīng)用，其中，施膠增強(qiáng)劑作為外部施膠劑的使用，施膠增強(qiáng)劑乳液作為內(nèi)部施膠增強(qiáng)劑的使用。本發(fā)明制備方法中所用石油樹脂優(yōu)選為分子中含有兩個以上羧基或長鏈烴基，t匕如十二烯基丁ニ酸，其中，所含羧基越多，其更易與紙漿纖維結(jié)合，對紙張具有極強(qiáng)的吸附和成膜性能，而一般石油樹脂只有ー個羧基；此外，長鏈的烴基則可以提供疏水性，在防潮方面起到十分重要的作用。由于采用的石油樹脂都是エ業(yè)產(chǎn)品，不需要經(jīng)過高溫高壓的改性處理，材料來源十分廣泛，便于取材，更適于大規(guī)模エ業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明采用的各種原料以及中間產(chǎn)物都為環(huán)境友好物。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技木，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果(I)本發(fā)明制備的施膠增強(qiáng)劑可廣泛用于各類紙張或紙板，能更好的提高紙板的環(huán)壓強(qiáng)度、抗張強(qiáng)度，這意味著制備相同表現(xiàn)的紙張時，本發(fā)明可以節(jié)省出更多的紙量或施膠劑量；(2)本發(fā)明制備的施膠增強(qiáng)劑能與細(xì)小纖維交聯(lián)作用，有較好的防潮性能；(3)本發(fā)明制備的施膠增強(qiáng)劑具有優(yōu)良的機(jī)械穩(wěn)定性，在操作過程中產(chǎn)生氣泡少；(4)本發(fā)明制備エ藝更簡単，由于采用的石油樹脂都是エ業(yè)產(chǎn)品，不需要經(jīng)過高溫高壓的改性處理，操作更方便，原材料環(huán)境友好、易得，更適于大規(guī)模エ業(yè)化生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)ー步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例I(I)將12. 5g聚丙烯酰胺和187. 5g水混合后得到200g混合液，將混合液水浴加熱至95°C 100°C恒溫，攪拌轉(zhuǎn)速30rpm至溶解，得到高效活化劑溶液；(2)在轉(zhuǎn)速為30rpm連續(xù)攪拌下慢慢將4g十二烯基丁ニ酸加入到步驟(I)所得到的高效活化劑溶液中，95°C 100°C恒溫反應(yīng)5分鐘后得到混合液；(3)將15g陽離子淀用30g水溶解后加入至步驟(2)所得的混合液中，95 °C 100°c恒溫，30rpm攪拌反應(yīng)30分鐘后，加冷水至總重量為262. 5g再冷卻至40°C出料(固含量為12%)，即為施膠增強(qiáng)乳液；
(4)將木薯淀粉5g加IOOg水溶解并加熱至90 95°C，接著加入Ig步驟(3)所得的施膠增強(qiáng)乳液中以及2g Al2(SCM)3，攪拌均勻，調(diào)節(jié)pH值至4. I，降溫至80°C即制成施膠增強(qiáng)劑Al。實(shí)施例2(I)將4g羧甲基纖維素以及5. 5g硬脂酸作為高效活化劑和190. 5g水混合后得到200g混合液，將混合液加熱至95°C 100°C恒溫，轉(zhuǎn)速60rpm攪拌至溶解，得到高效活化劑溶液；(2)在轉(zhuǎn)速為45rpm連續(xù)攪拌下慢慢將IOg十二烯基丁ニ酸加入到步驟(I)所得到的高效活化劑溶液中，95°C 100°C恒溫反應(yīng)10分鐘后得到混合液；(3)將15g陽離子淀粉用35g水溶解后加入至步驟(2)所得的混合液中，95°C 100°C恒溫，60rpm攪拌反應(yīng)30分鐘后，加冷水至總重量為287. 5g再冷卻至40°C出料(固含量為12%)，即為施膠增強(qiáng)乳液；(4)將木薯淀粉25g加250g水溶解并加熱至90 95°C，接著加入2g步驟(3)所得的施膠增強(qiáng)乳液中以及4g Al2 (S04) 3,攪拌均勻，調(diào)節(jié)PH值至4. 5，降溫至70°C即制成施膠增強(qiáng)劑A2。實(shí)施例3(I)將5g碳酸ニ胺以及6g氫氧化鈉作為高效活化劑和189g水混合后得到200g混合液，將混合液加熱至95°C 100°C恒溫，轉(zhuǎn)速45rpm下攪拌溶解，得到高效活化劑溶液；(2)在45rpm轉(zhuǎn)速連續(xù)攪拌下慢慢將16g十二烯基丁ニ酸加入到步驟(I)所得到的高效活化劑溶液中，95°C 100°C恒溫反應(yīng)20分鐘后得到混合液；(3)將15g陽離子淀粉用45g水溶解后加入至步驟(2)所得的混合液中，95°C 100°c恒溫，30rpm攪拌反應(yīng)20分鐘后，加冷水至總重量為350g再冷卻至40°C出料(固含量為12%)，即為施膠增強(qiáng)乳液；(4)將玉米淀粉37. 5g加150g水溶解并加熱至90 95°C，接著加入Ig步驟(3)所得的施膠增強(qiáng)乳液中以及6g Al2 (SO4)3，攪拌均勻，調(diào)節(jié)pH值至4. 1，降溫至75°C即制成施膠增強(qiáng)劑A3。對比實(shí)施例(I)將4g羧甲基纖維素以及5. 5g硬脂酸作為高效活化劑和190. 5g水混合后得到200g混合液，將混合液加熱至95°C 100°C恒溫，轉(zhuǎn)速60rpm攪拌至溶解，得到高效活化劑溶液；(2)在轉(zhuǎn)速為45rpm連續(xù)攪拌下慢慢將IOg松香加入到步驟(I)所得到的高效活化劑溶液中，95°C 100°C恒溫反應(yīng)10分鐘后得到混合液；(3)將15g陽離子淀粉用45g水溶解后加入至步驟(2)所得的混合液中，95°C 100°c恒溫，30rpm攪拌反應(yīng)30分鐘后，加冷水至總重量為287. 5g再冷卻至40°C出料(固含量為12%)，即為施膠增強(qiáng)乳液；(4)將木薯淀粉25g加250g水溶解并加熱至90 95°C，接著加入2g步驟(3)所得的施膠增強(qiáng)乳液中以及4g Al2 (SO4)3，攪拌均勻，調(diào)節(jié)pH值至4. 5，降溫至70°C即制成施膠增強(qiáng)劑A4。效果實(shí)施例對以上實(shí)施例得到的施膠增強(qiáng)劑A1、A2、A3以及A4以瓦楞原紙為對象進(jìn)行試驗(yàn)， 檢測其應(yīng)用效果其中，樣品ー為用施膠增強(qiáng)劑Al處理瓦楞原紙得到的樣品；樣品ニ為用施膠增強(qiáng)劑A2處理瓦楞原紙得到的樣品；樣品三為用施膠增強(qiáng)劑A3處理瓦楞原紙得到的樣品；樣品四為用施膠增強(qiáng)劑A4處理瓦楞原紙得到的樣品；樣品五為未經(jīng)過任何處理的瓦楞原紙；檢驗(yàn)方法紙張抗張強(qiáng)度的測定GB/T 12914-2008紙和紙板抗張強(qiáng)度的測定法(恒速加荷法)；紙張環(huán)壓強(qiáng)度的測定瓦楞原紙GB/T13023-2008 ；Cobb值的測定GB/T1540-2002紙和紙板吸水性的可勃法測定；紙張施膠度的測定GB/T 460-2008紙施膠度的測定。檢驗(yàn)各參數(shù)和性能結(jié)果如表一所示表一
權(quán)利要求
1.一種施膠增強(qiáng)劑，其特征在于包含以下按質(zhì)量比配比的物質(zhì) 施膠增強(qiáng)劑乳液淀粉硫酸鋁=1 : (5 37. 5) : (2 6);其中，所述的施膠增強(qiáng)劑乳液包含以下按質(zhì)量比配比的物質(zhì) 高效活化劑石油樹脂陽離子淀粉=(9. 5 12. 5) :(4 16) 15 ； 所述的高效活化劑為聚丙烯酰胺、陽離子淀粉、羧甲基纖維素、硬脂酸、軟脂酸、碳酸二胺、氫氧化鈉、碳酸鈉、磷酸鈉、硝酸鈰銨中的一種或至少兩種的任意質(zhì)量比混合物； 所述的石油樹脂為具有兩個以上羧基或長鏈烴基的石油樹脂。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的施膠增強(qiáng)劑，其特征在于所述的淀粉為木薯淀粉或玉米淀粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的施膠增強(qiáng)劑，其特征在于所述的石油樹脂為十二烯基丁二酸。
4.權(quán)利要求I所述的施膠增強(qiáng)劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟 (1)首先將高效活化劑和水按質(zhì)量比I:(15 20)混合，加熱至95°C 100°C，攪拌溶解，制成高效活化劑溶液； (2)將石油樹脂與步驟(I)所得到的高效活化劑溶液混合，攪拌溶解后于95°C 100°C恒溫反應(yīng)5 20min得到混合液； (3)將陽離子淀粉與步驟(2)所得混合液混合，95°C 100°C恒溫攪拌反應(yīng)20 30min使陽離子淀粉糊化，加水降溫至35V 45°C制成施膠增強(qiáng)劑乳液；其中，高效活化劑、石油樹脂和陽離子淀粉按質(zhì)量比(9. 5 12. 5) : (4 16) :15配比； (4)將淀粉和水按質(zhì)量比(5 37.5) (100 150)混合溶解，加熱至90 95°C后加入硫酸鋁和步驟(3)所得的施膠增強(qiáng)劑乳液，攪拌均勻，調(diào)節(jié)pH值為4. I 4.5，即制成施膠增強(qiáng)劑；其中，施膠增強(qiáng)劑乳液、淀粉和硫酸鋁按質(zhì)量比I : (5 37. 5) : (2 6)配比。
5.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的施膠增強(qiáng)劑的制備方法，其特征在于 步驟(I)中所述的加熱為隔水水浴加熱，所述的攪拌的速度為30 60rpm ； 步驟(2)中所述的攪拌的速度為30 60rpm ； 步驟(3)中所述的攪拌的速度為30 60rpm ； 步驟(4)中所述的加熱為隔水水浴加熱。
6.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的施膠增強(qiáng)劑的制備方法，其特征在于步驟(3)中所述的陽離子淀粉預(yù)先用水溶解，其中，陽離子淀粉與水的質(zhì)量比為I :2 3。
7.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的施膠增強(qiáng)劑的制備方法，其特征在于步驟(3)中所述的施膠增強(qiáng)劑乳液的固含量為12%。
8.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的施膠增強(qiáng)劑的制備方法，其特征在于步驟(4)中所述的施膠增強(qiáng)劑冷卻至溫度為70 80°C時使用。
9.權(quán)利要求I 3所述的施膠增強(qiáng)劑在造紙過程中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種施膠增強(qiáng)劑及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明先通過按高效活化劑∶石油樹脂∶陽離子淀粉＝(9.5～12.5)∶(4～16)∶15的質(zhì)量比制備施膠增強(qiáng)劑的乳液，然后按施膠增強(qiáng)劑乳液∶淀粉∶硫酸鋁＝1∶(5～37.5)∶(2～6)的質(zhì)量比復(fù)配得到施膠增強(qiáng)劑；由于本發(fā)明通過石油樹脂的優(yōu)化選擇，所用石油樹脂不需要經(jīng)過高溫高壓的改性處理，所用材料來源廣泛，很大程度的改善了制備工藝；此外，通過本發(fā)明產(chǎn)品處理后的紙張在環(huán)壓強(qiáng)度、抗張強(qiáng)度和防潮性能方面都有優(yōu)越表現(xiàn)，有著十分良好的工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用價值。
文檔編號D21H19/14GK102704338SQ201210140
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月8日
發(fā)明者曹國平, 李廣勝 申請人:華南理工大學(xué)