一種穩定的asa造紙施膠乳液及其製備方法
2023-08-02 12:28:51
專利名稱：一種穩定的asa造紙施膠乳液及其製備方法
技術領域：
本發明涉及造紙施膠劑技術領域，特別涉及一種穩定的ASA造紙施膠乳液，還涉及此穩定的ASA造紙施膠乳液的製備方法。
背景技術：
當今造紙工業，中性施膠已經成為施膠主流，其主要的產品為AKD (烷基烯酮二聚體)和 ASA (烯基琥珀酸酐)，這兩種施膠劑各有特點。相比較而言，ASA反應活性高，具有施膠效率高、用量少、熟化速度快、施膠PH值適應範圍廣、成紙不打滑等優勢，廣泛用於高級紙和紙板的漿內施膠，尤其適用於機內塗布的大型高速紙機。然而，ASA易水解，水解不但降低施膠效率，其水解產物還會造成紙張的抄造障礙，因此，ASA需要在抄紙車間現場乳化。目前主要利用陽離子澱粉和低分子表面活性劑來乳化ASA。由於澱粉需要先糊化、冷卻之後再使用，乳化工藝複雜，不易控制，同時表面活性劑的使用會降低施膠效率，易產生氣泡，給抄紙系統帶來泡沫問題。因此，發展更為簡便、易行的ASA的乳化方法和乳化體系來提高ASA的乳化性能是造紙工業提高ASA施膠效率的重要途徑。美國專利US 2008/0277084 Al披露了一種利用澱粉與丙烯醯胺、季銨鹽、乙二醛三元共聚物共同乳化ASA的方法，乳化得到的ASA乳液施膠效率高，乳化過程中只需低速攪拌即可達到較好的乳化效果。美國專利US5962555利用紫羅烯聚合物與聚乙烯亞胺的混合物乳化ASA，據稱紫羅烯聚合物提高施膠效率的同時還具有殺菌的作用。這些發明雖然製備了穩定的ASA乳狀液，但過程中需要添加2%左右的表面活性劑，且乳化劑的用量太高，常為ASA的1 4倍。《造紙科學與技術》2010年第3期第47頁的文章報導了利用合成陽離子高分子乳化劑乳化ASA的方法，但需要與ASA的質量比為1 2的量，才能獲得穩定具有施膠效率的 ASA乳狀液；公開號為CN101806018A的中國專利利用一種高電荷密度的聚乙烯胺作為乳化劑，可降低乳化劑的質量分數，但需要配用助留劑和穩定劑才能獲得較好的穩定與施膠效果，乳化ASA所需輸入的物料量仍然很高。
發明內容
為了解決以上ASA施膠劑中乳化劑用量大、會降低施膠效率、易產生氣泡等問題，本發明提供了一種乳化劑用量少、乳化工藝簡單、施膠效率高的穩定的ASA造紙施膠乳液。本發明的另一個目的是提供了所述穩定的ASA造紙施膠乳液的製備方法。本發明是通過以下技術方案實現的
一種穩定的ASA造紙施膠乳液，含有去離子水、ASA、鋰皂石和尿素，其中ASA與去離子水的質量比為1 :0. 8 4，鋰皂石與ASA的質量比為1 :2(Γ200，尿素與鋰皂石的質量比為 1 :2 100。本發明所涉及的ASA施膠劑為常溫下以液態形式存在的未經乳化的各種用於造紙施膠的ASA工業產品，為了提高施膠效率，所使用的是沒有添加表面活性劑的ASA工業產品，其與去離子水的質量比例優選為1:2 3。本發明所涉及的鋰皂石為市售人工合成的鋰蒙脫石類粘土礦物，其結構和組成與天然鋰蒙脫石類似，但純度高，單分散性好，粒徑遠遠小於普通蒙脫石，單個結晶體為圓盤狀，直徑25 30nm，厚度為0. 92nm，而且其陽離子交換能力也比蒙脫石高，因此，其比表面積遠遠大於一般的蒙脫石，並具有較高的負電荷，分散於水中即成為膠體。在本發明中作為製備ASA造紙施膠乳液的主體乳化劑，優選鋰皂石與ASA的質量比例為1 20、0。本發明所涉及的尿素又名脲、碳醯二胺、碳醯胺，分子式為=CO(NH2)2，作為鋰皂石潤溼性的調節劑，尿素與鋰皂石更優選的質量比例為1 :25 50。作為最優選的方案，ASA與去離子水的質量比為1 :3，鋰皂石與ASA的質量比為1 80，尿素與鋰皂石的質量比為1 :25，在此比例下，施膠效果最好。一種穩定的ASA造紙施膠乳液的製備方法，將鋰皂石用去離子水分散，製得鋰皂石膠體，將尿素溶於去離子水中配製成尿素水溶液，將鋰皂石膠體與尿素水溶液混合，調節 PH值到5、得到水相，然後與ASA混合均勻，製得ASA造紙施膠乳液。所述的製備方法，鋰皂石膠體中鋰皂石的質量濃度不大於2wt%。所述的製備方法，將水相在攪拌作用下加入到ASA中，或者在攪拌作用下將ASA加到水相中。但優選的是將水相加入ASA中。所述的製備方法中，ASA與水相混合後的機械剪切作用可由任何一種攪拌或機械剪切設備提供，要求攪拌速度400(Γ2(ΚΚΚ)轉/分，更優選的方案是5000 12000轉/分； 攪拌時間2 20分鐘，更優選的方案是3 10分鐘，以為油狀ASA在水中分散成小油滴提供足夠的能量。有益效果本發明所製備的ASA造紙施膠乳液乳化劑用量少，乳液濃度高、穩定性好，施膠效率高；乳液製備方法工藝簡單、不需要添加任何傳統表面活性劑和高分子聚電解質，且乳化成本低廉，所得乳狀液的施膠效率可得到大幅度提高。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明作進一步說明，並不構成對本發明的任何限制。除另有指明，實施例中的所有份數均以重量計，所用的水均為去離子水。實施例1
乳化劑的製備將0. 56份鋰皂石分散於30份水中、0. 056份尿素分散於14份水中，將上述兩種液體混合，用鹽酸調節PH值為6，製備成水相。ASA的乳化稱取工業品ASA 56份，將上述製備的水相加入油狀的ASA中，保持油水比例1 :0. 8，利用高速攪拌設備於20000轉/分轉速下攪拌乳化10分鐘。製得的ASA乳液為均一乳白色水包油型(0/W)乳液，ASA的質量百分比約為56%，乳液在離心機下離心(轉速3000r/min) IOmin無變化，無相體析出，無破乳現象。漿內施膠效果取100份闊葉木漿分散在9900份水中，分散均勻後，加入0. 9份上述ASA乳液、2份Al2 (SO4) 3,混合均勻後形成紙料，並通過快速凱塞法紙頁成型器抄制定量約60g/m2的手抄片，利用液體滲透法(GB/TM05—2002)測得手抄片施膠度為72s。實施例2
乳化劑的製備將0. 66份鋰皂石分散於40份水中、0. 0066份尿素分散於27份水中， 將上述兩種液體混合，用硫酸調節pH值為6，製備成水相。ASA的乳化稱取工業品ASA 33份，加入上述製備的水相中，保持油水比例1 :2，利用高速攪拌設備於4000轉/分轉速下攪拌乳化20分鐘。製得的ASA乳液為均一乳白色水包油型(0/W)乳液，ASA的質量百分比約為33%，乳液在離心機下離心(轉速3000r/min) IOmin無變化，無相體析出，無破乳現象。漿內施膠效果取100份闊葉木漿分散在9900份水中，分散均勻後，加入1. 5份上述ASA乳液、2份Al2 (SO4) 3,混合均勻後形成紙料，並通過快速凱塞法紙頁成型器抄制定量約60g/m2的手抄片，利用液體滲透法(GB/TM05—2002)測得手抄片施膠度為81s。實施例3
乳化劑的製備將0. 313份鋰皂石分散於45份水中、0. 0125份尿素分散於30份水中， 將上述兩種液體混合，用檸檬酸調節pH值為7，製備成水相。ASA的乳化稱取工業品ASA 25份，將上述製備的水相加入油狀的ASA中，保持油水比例1 :3，利用高速攪拌設備於8000轉/分轉速下攪拌乳化5分鐘。製得的ASA乳液為均一乳白色水包油型(0/W)乳液，ASA的質量百分比約為25%，乳液在離心機下離心(轉速 3000r/min) IOmin無變化，無相體析出，無破乳現象。漿內施膠效果取100份闊葉木漿分散在9900份水中，分散均勻後，加入2份上述 ASA乳液、2份Al2 (SO4) 3,混合均勻後形成紙料，並通過快速凱塞法紙頁成型器抄制定量約 60g/m2的手抄片，利用液體滲透法(GB/TM05— 2002)測得手抄片施膠度為103s。實施例4
乳化劑的製備將1. 25份鋰皂石分散於65份水中、0. 025份尿素分散於10份水中，將上述兩種液體混合，用醋酸調節PH值為8，製備成水相。ASA的乳化稱取工業品ASA 25份，加入上述製備的水相中，保持油水比例1 :3， 利用高速攪拌設備於12000轉/分轉速下攪拌乳化2分鐘。製得的ASA乳液為均一乳白色水包油型(0/W)乳液，ASA的質量百分比約為25%，乳液在離心機下離心(轉速3000r/min) IOmin無變化，無相體析出，無破乳現象。漿內施膠效果取100份闊葉木漿分散在9900份水中，分散均勻後，加入2份上述 ASA乳液、2份Al2 (SO4) 3,混合均勻後形成紙料，並通過快速凱塞法紙頁成型器抄制定量約 60g/m2的手抄片，利用液體滲透法(GB/TM05— 2002)測得手抄片施膠度為90s。實施例5
乳化劑的製備將0. 1份鋰皂石分散於40份水中、0. 05份尿素分散於40份水中，將上述兩種液體混合，用硝酸調節PH值為5，製備成水相。ASA的乳化稱取工業品ASA 20份，將上述製備的水相加入油狀的ASA中，保持油水比例1 :4，利用高速攪拌設備於5000轉/分轉速下攪拌乳化8分鐘。製得的ASA乳液為均一乳白色水包油型(0/W)乳液，ASA的質量百分比約為20%，乳液在離心機下離心(轉速 3000r/min) IOmin無變化，無相體析出，無破乳現象。漿內施膠效果取100份闊葉木漿分散在9900份水中，分散均勻後，加入2. 5份上述ASA乳液、2份Al2 (SO4) 3,混合均勻後形成紙料，並通過快速凱塞法紙頁成型器抄制定量約60g/m2的手抄片，利用液體滲透法(GB/TM05—2002)測得手抄片施膠度為63s。實施例6
乳化劑的製備將0. 55份鋰皂石分散於40份水中、0. 0157份尿素分散於27份水中， 將上述兩種液體混合，用鹽酸調節pH值為7，製備成水相。
ASA的乳化稱取工業品ASA 33份，將上述製備的水相加入油狀的ASA中，保持油水比例1 :2，利用高速攪拌設備於10000轉/分轉速下攪拌乳化3分鐘。製得的ASA乳液為均一乳白色水包油型(0/W)乳液，ASA的質量百分比約為33%，乳液在離心機下離心(轉速 3000r/min) IOmin無變化，無相體析出，無破乳現象。漿內施膠效果取100份闊葉木漿分散在9900份水中，分散均勻後，加入1. 5份上述ASA乳液、2份Al2 (SO4) 3,混合均勻後形成紙料，並通過快速凱塞法紙頁成型器抄制定量約60g/m2的手抄片，利用液體滲透法(GB/TM05—2002)測得手抄片施膠度為100s。
權利要求
1.一種穩定的ASA造紙施膠乳液，其特徵是含有去離子水、ASA、鋰皂石和尿素，其中 ASA與去離子水的質量比為1 :0. 8 4，鋰皂石與ASA的質量比為1 :2(Γ200，尿素與鋰皂石的質量比為1 :2 100。
2.根據權利要求1所述的ASA造紙施膠乳液，其特徵在於ASA與去離子水的質量比為 1 :2 3。
3.根據權利要求1或2所述的ASA造紙施膠乳液，其特徵在於鋰皂石與ASA的質量比為 1 :20 80。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的ASA造紙施膠乳液，其特徵在於尿素與鋰皂石的質量比為1 :25 50。
5.根據權利要求1所述的ASA造紙施膠乳液，其特徵在於ASA與去離子水的質量比為 1 :3，鋰皂石與ASA的質量比為1 :80，尿素與鋰皂石的質量比為1 :25。
6.一種權利要求1所述的穩定的ASA造紙施膠乳液的製備方法，其特徵是將鋰皂石用去離子水分散，製得鋰皂石膠體，將尿素溶於去離子水中配製成尿素水溶液，將鋰皂石膠體與尿素水溶液混合，調節PH值到5、得到水相，然後與ASA混合均勻，製得ASA造紙施膠乳液。
7.根據權利要求6所述的製備方法，其特徵在於鋰皂石膠體中鋰皂石的質量濃度不大於 2wt%。
8.根據權利要求6或7所述的製備方法，其特徵在於將水相在攪拌作用下加入到ASA 中，或者在攪拌作用下將ASA加到水相中。
9.根據權利要求6或7所述的製備方法，其特徵在於ASA與水相混合後的機械剪切作用可由任何一種攪拌或機械剪切設備提供，攪拌速度400(Γ20000轉/分，攪拌時間2 20 分鐘。
10.根據權利要求9所述的製備方法，其特徵在於攪拌速度為5000 12000轉/分，攪拌時間為3 10分鐘。
全文摘要
本發明涉及造紙施膠劑技術領域，特別涉及一種穩定的ASA造紙施膠乳液，包括去離子水、ASA、鋰皂石和尿素，其中ASA與去離子水的質量比為10.8～4，鋰皂石與ASA的質量比為120~200，尿素與鋰皂石的質量比為12~100。製備方法將鋰皂石用去離子水分散，製得鋰皂石膠體，將尿素溶於剩餘的去離子水中配製成尿素水溶液，將鋰皂石膠體與尿素水溶液混合，調節pH值到5~8，然後與ASA混合均勻，製得ASA造紙施膠乳液。乳化劑用量少、不使用傳統表面活性劑，並且乳液濃度高、穩定性好，施膠效率高；製備方法工藝簡單，乳化成本低廉，所得乳狀液的施膠效率可得到大幅度提高。
文檔編號D21H21/16GK102493275SQ2011104045
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月8日 優先權日2011年12月8日
發明者劉溫霞, 王哲, 王慧麗 申請人:山東輕工業學院