一種紙張挺度劑的制備方法
【專利摘要】一種紙張挺度劑的制備方法，（1）以摩爾百分比計，取75～98%的丙烯酰胺單體，0.5～15%的水溶性陽離子單體，1～15%的非離子單體和0.05～5%的螯合劑，攪拌條件下加入水中，配制成混合水溶液；(2)調(diào)節(jié)水溶液pH5.0～7.0，通氮氣保護下，加入前期引發(fā)劑，升溫至40～70℃，進行聚合反應(yīng)30～90min；（3）步驟（2）的產(chǎn)物中加入后期引發(fā)劑，然后滴加交聯(lián)劑，50～70℃保持30～60min后加入終止劑，停止聚合反應(yīng)。本發(fā)明所述的紙張挺度劑，其特征在于聚合過程穩(wěn)定可控，產(chǎn)品交聯(lián)程度高，結(jié)合點多，流動性好，有利于消除高電導(dǎo)條件下白水中離子垃圾的干擾并捕捉細小纖維。
【專利說明】一種紙張挺度劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于造紙助劑【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種紙張挺度劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，包裝用紙和文化用紙需求量大增，且向著低定量、高強度的方向發(fā)展。同時，國內(nèi)纖維原料主要是廢紙，但由于廢紙的多次利用，纖維性質(zhì)衰變，機械強度較低，成紙強度較差，僅靠物理方法和工藝控制，紙張的挺度或環(huán)壓強度很難提高，這成為我國紙張發(fā)展的重大技術(shù)障礙。目前生活用紙生產(chǎn)和消費持續(xù)得到突飛猛進的發(fā)展。由于原材料的短缺和環(huán)保要求，生活用紙生產(chǎn)過程中也部分使用二次纖維；同時隨著生活用紙低定量化發(fā)展，在一定程度上影響紙張的抄造及紙張的質(zhì)量，主要表現(xiàn)為紙張的挺度或抗張強度下降，易斷紙等。因此，紙張的挺度問題已經(jīng)成了眾多紙廠關(guān)心的問題，提高紙張的挺度具有很重要的意義。[0003]不少紙廠嘗試通過物理方法和工藝控制來提高紙張的質(zhì)量指標，雖然取得了一定的效果，但是仍然沒有達到質(zhì)量要求。技術(shù)人員把更大的精力投入到濕部化學(xué)品的應(yīng)用上，從優(yōu)選合適的造紙挺度劑著手解決紙張的質(zhì)量問題。挺度劑，在濕部可以通過漿內(nèi)添加的方法來提高紙張的挺度。目前市場上常用的紙張挺度劑雖然對廢紙原料漿的適應(yīng)性有了一定程度的改善，但對于雜離子干擾程度更大的一些短纖維廢紙漿料系統(tǒng)，其紙張挺度或環(huán)壓強度效果仍不夠充分，并較難達到預(yù)期要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)造紙濕部化學(xué)和電荷的特性，陽離子挺度劑獲得了廣泛的應(yīng)用，并一直在濕部添加劑中占主導(dǎo)地位。根據(jù)我國造紙工業(yè)和相關(guān)造紙助劑研究的發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題，本發(fā)明的首要目的是在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，用新的方法制備出一種新型結(jié)構(gòu)的改性陽離子聚丙烯酰胺類挺度劑，提高紙張的挺度或環(huán)壓強度性能。
[0005]本發(fā)明所述的紙張挺度劑，其特征在于聚合過程穩(wěn)定可控，產(chǎn)品交聯(lián)程度高，結(jié)合點多，流動性好。本挺度劑用于造紙，將其加入到漿料中，有利于消除高電導(dǎo)條件下白水中離子垃圾的干擾并捕捉細小纖維，能提高紙張的挺度和表面強度，減少掉毛掉粉，提高紙張的質(zhì)量和檔次。
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明提供的紙張挺度劑的制備方法，包括以下步驟:
(1)以摩爾百分比計，取75~98%的丙烯酰胺單體，0.5~15%的水溶性陽離子單體，I~15%的非離子單體和0.05~5%的螯合劑，攪拌條件下加入占單體總質(zhì)量2~10倍的水中，配制成混合水溶液；
(2)調(diào)節(jié)步驟(1)所得水溶液的pH為5.0~7.0，通氮氣保護下，加入占單體總質(zhì)量
0.005~5%的前期引發(fā)劑，升溫至40~70°C，進行聚合反應(yīng)30~90min，得到陽離子聚丙烯酰胺中間體；
(3在步驟(2)的陽離子聚丙烯酰胺中間體中，加入占單體總質(zhì)量0.005~3%的后期引發(fā)劑，然后滴加占丙烯酰胺單體質(zhì)量0.1~20%的交聯(lián)劑，進行接枝共聚合反應(yīng)，50~70°C保持30~60min后加入終止劑，停止聚合反應(yīng)即得到陽離子聚丙烯酰胺水溶液。
[0007]步驟(1)所述的水溶性陽離子單體為甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化銨、二甲基二烯丙基氯化銨、丙烯酸二乙基氨基乙酯、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、二甲胺基丙基甲基丙烯酰胺、二烯丙基二甲基氯化銨、二乙基二甲代烯丙基氯化銨、丙烯酰氧基乙基三甲基氯化銨，丙烯酰氧乙基二甲基氯化銨中的一種或兩種以上的混合物。
[0008]步驟(1)中所述的非離子單體為尿素、硫脲、亞乙基脲、丙烯腈、苯乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯的一種或兩種。
[0009]在陰離子單體化合物的存在下，通過進行本發(fā)明的聚合，可以使反應(yīng)過程易控制，合成粘度穩(wěn)定、紙張增強效果更為優(yōu)異的丙烯酰胺系聚合物。
[0010]步驟(1)中所述的螯合劑為乙二胺四乙酸、氨基三乙酸、檸檬酸、蘋果酸、酒石酸、乳酸中的一種或兩種。
[0011]聚合過程中加入螯合劑，可以通過螯合劑分子與金屬離子的強結(jié)合作用，對金屬離子有極強的撲捉能力和分散效果，有利于共聚合反應(yīng)的順利進行。同時螯合劑會與漿料中的離子垃圾形成配位化合物，增強挺度助劑的抗干擾能力。而且螯合劑會避免金屬離子與紙漿中的酚基團反應(yīng)形成深顏色的復(fù)合物，保護纖維。
[0012]步驟(2)中所述的前期引發(fā)劑為過硫酸鹽與亞硫酸鹽或過硫酸鹽與亞硫酸氫鹽的氧化還原引發(fā)劑。
[0013]步驟(3)中所述的前期引發(fā)劑為高溫偶氮類引發(fā)劑。
[0014]本發(fā)明制備方法在聚合前、后期分步加入引發(fā)劑體系，實現(xiàn)了對聚合過程的平穩(wěn)控制，提高了后期共聚率，降低了單體殘留，獲得陽離子在高聚物分子結(jié)構(gòu)中分布均勻、共聚完全的高聚物。
[0015]步驟(3)中所述的交聯(lián)劑為N-羥甲基丙烯酰胺、丙烯酸縮水甘油酯、己二酸二乙
烯酯，葵二酸二乙烯酯，乙二醇二甲基丙烯酸酯，乙二醇二丙烯酸酯，丙二醇二丙烯酸酯的一種或兩種。
[0016]交聯(lián)劑在反應(yīng)的過程中起到橋梁的作用，部分陽離子聚丙烯酰胺被交聯(lián)劑接枝共聚連接在一起形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增加聚合物的分子量和結(jié)合點，增強其聚合物的抗剪切性能，其對紙張的增挺或增強效果好。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)點是:
(I)本發(fā)明的聚合過程中加入配位于金屬離子的螯合劑，對金屬離子有極強的撲捉能力和分散效果，使共聚合反應(yīng)的順利進行，不利于發(fā)生鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)。同時螯合劑會與漿料中的離子垃圾形成配位化合物，保護纖維，增強挺度助劑的抗干擾能力。
[0018](2)本發(fā)明在聚合反應(yīng)的第二步反應(yīng)過程中加入交聯(lián)劑，部分陽離子聚丙烯酰胺被交聯(lián)劑接枝共聚連接在一起形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增加聚合物的分子量和結(jié)合點，增強其聚合物的抗剪切性能，其對紙張的增挺或增強效果好。
【具體實施方式】
[0019]通過實施例進一步闡述本發(fā)明的內(nèi)容，而本發(fā)明的保護范圍并非僅僅局限于以下實施例，并不是對本發(fā)明的限定。
[0020]實施例1
在四口燒瓶中，加入蒸餾水280.0g，開啟攪拌，然后依次加入丙烯酰胺39.05g(0.55mol)，二甲基二烯丙基氯化銨 8.1g (0.05mol)，丙烯腈 2.0g (0.04mol)和檸檬酸0.58 g (0.003 mol)，調(diào)節(jié)水溶液pH值6.0，接著通氮氣lOmin，然后加入質(zhì)量濃度為10%過硫酸鉀水溶液0.35g和質(zhì)量濃度10%亞硫酸氫鈉水溶液0.20g,之后將反應(yīng)溫度升至60°C，進行聚合反應(yīng)60min，制得陽離子聚丙烯酰胺中間體。
[0021]在上述陽離子聚丙烯酰胺中加入質(zhì)量濃度10%的2，2-偶氮-雙(2-脒基丙烷)鹽酸鹽0.5g，然后滴加己二酸二乙烯酯9.9g (0.05mol)，進行接枝共聚合反應(yīng)，60°C保持40min后加入亞硫酸鈉，得到旋轉(zhuǎn)粘度(25°C ) 7800mPa.s,固含量15.5%的共聚物水溶液。
[0022]實施例2
在四口燒瓶中，加入蒸餾水280.0g，開啟攪拌，然后依次加入丙烯酰胺39.05g(0.55mol)，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨10.35g(0.05mol)，丙烯腈2.5g(0.05mol)和乙二胺四乙酸0.88 g(0.003 mol)，調(diào)節(jié)水溶液pH值5.5，接著通氮氣lOmin，然后加入質(zhì)量濃度為10%過硫酸鉀水溶液0.35g和質(zhì)量濃度10%亞硫酸氫鈉水溶液0.20g,之后將反應(yīng)溫度升至55°C，進行聚合反應(yīng)SOmin后，制得陽離子聚丙烯酰胺中間體。 [0023]在上述陽離子聚丙烯酰胺中加入質(zhì)量濃度10%的2，2-偶氮-雙(2-脒基丙烷)鹽酸鹽0.6g，然后滴加乙二醇二甲基丙烯酸酯9.91g (0.05mol)，進行接枝共聚合反應(yīng)，60°C保持50min后加入亞硫酸鈉，得到旋轉(zhuǎn)粘度(25°C )8000mPa.s’固含量15.0%的共聚物水溶液。
[0024]實施例3
在四口燒瓶中，加入蒸餾水280.0g，開啟攪拌，然后依次加入丙烯酰胺39.05g(0.55mol),甲基丙烯酸二甲氨基乙酯9.42g (0.06mol),甲基丙烯酸甲酯
4.0g (0.04mol)和檸檬酸0.96 g (0.005mol )，調(diào)節(jié)水溶液pH值5.5，接著通氮氣lOmin，然后加入質(zhì)量濃度為10%過硫酸鉀水溶液0.40g和質(zhì)量濃度10%亞硫酸氫鈉水溶液0.20g，之后將反應(yīng)溫度升至50°C，進行聚合反應(yīng)80min，制得陽離子聚丙烯酰胺中間體。
[0025]在上述陽離子聚丙烯酰胺中加入質(zhì)量濃度10%的偶氮雙脒基丙烷二鹽酸鹽0.7g，然后滴加N-羥甲基丙烯酰胺3.03g(0.03mol)，進行接枝共聚合反應(yīng)，60°C保持50min后加入亞硫酸鈉，得到旋轉(zhuǎn)粘度(25°C ) 7500mPa.s,固含量15.2%的共聚物水溶液。
[0026]實施例4
在四口燒瓶中，加入蒸餾水280.0g，開啟攪拌，然后依次加入丙烯酰胺39.05g(0.55mol),丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨11.6g (0.06mol),甲基丙烯酸甲酯
5.0g(0.05mol)和乙二胺四乙酸1.46 g (0.005 mol)，調(diào)節(jié)水溶液pH值6.5，接著通氮氣IOmin,然后加入質(zhì)量濃度為10%過硫酸鉀水溶液0.40g和質(zhì)量濃度10%亞硫酸氫鈉水溶液
0.20g,之后將反應(yīng)溫度升至60°C，進行聚合反應(yīng)70min，85°C保持60min，制得陽離子聚丙烯酰胺中間體。
[0027]在上述陽離子聚丙烯酰胺中加入質(zhì)量濃度10%的偶氮雙脒基丙烷二鹽酸鹽0.7g，然后滴加己二酸二乙烯酯9.9g(0.05mol)，進行接枝共聚合反應(yīng)，65°C保持40min后加入亞硫酸鈉，得到旋轉(zhuǎn)粘度(25°C )8500mPa.s,固含量15.4%的共聚物水溶液。
【權(quán)利要求】
1.一種紙張挺度劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟步驟: (1)以摩爾百分比計，取75~98%的丙烯酰胺單體，0.5~15%的水溶性陽離子單體，I~15%的非離子單體和0.05~5%的螯合劑，攪拌條件下加入占單體總質(zhì)量2~10倍的水中，配制成混合水溶液； (2)調(diào)節(jié)步驟(1)所得水溶液的pH為5.0~7.0，通氮氣保護下，加入占單體總質(zhì)量0.005~5%的前期引發(fā)劑，升溫至40~70°C，進行聚合反應(yīng)30~90min，得到陽離子聚丙烯酰胺中間體； (3)在步驟(2)的陽離子聚丙烯酰胺中間體中，加入占單體總質(zhì)量0.005~3%的后期引發(fā)劑，然后滴加占丙烯酰胺單體質(zhì)量0.1~20%的交聯(lián)劑，進行接枝共聚合反應(yīng)，50~70°C保持30~60min后加入終止劑，停止聚合反應(yīng)即得到陽離子聚丙烯酰胺水溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紙張挺度劑的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述的水溶性陽離子單體為甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化銨、二甲基二烯丙基氯化銨、丙烯酸二乙氨基乙酯、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、二甲胺基丙基甲基丙烯酰胺、二烯丙基二甲基氯化銨、二乙基二甲代烯丙基氯化銨、丙烯酰氧基乙基三甲基氯化銨，丙烯酰氧乙基二甲基氯化銨中的一種或兩種以上的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紙張挺度劑的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述的非離子單體為尿素、硫脲、亞乙基脲、丙烯腈、苯乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯的一種或兩種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所 述的紙張挺度劑的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述的螯合劑為乙二胺四乙酸、氨基三乙酸、檸檬酸、蘋果酸、酒石酸、乳酸中的一種或兩種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紙張挺度劑的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述的前期引發(fā)劑為過硫酸鹽與亞硫酸鹽或過硫酸鹽與亞硫酸氫鹽的氧化還原引發(fā)劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紙張挺度劑的制備方法，其特征在于，步驟(3)中所述的后期引發(fā)劑為高溫偶氮類引發(fā)劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紙張挺度劑的制備方法，其特征在于，步驟(3)中所述的交聯(lián)劑為N-羥甲基丙烯酰胺、丙烯酸縮水甘油酯、己二酸二乙烯酯，葵二酸二乙烯酯，乙二醇二甲基丙烯酸酯，乙二醇二丙烯酸酯，丙二醇二丙烯酸酯的一種或兩種。
【文檔編號】D21H21/14GK103897107SQ201410167327
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月24日
【發(fā)明者】許桂紅, 張燕興, 劉 文, 普春剛, 馮攀, 翟溯航, 李倩鈺 申請人:廣東省造紙研究所