一種陽離子表面施膠劑及其製備方法與流程

2023-05-07 02:22:56 1

本發明屬於高分子化合物合成技術領域，尤其涉及一種陽離子表面施膠劑及其製備方法。

背景技術：

目前，常用的表面施膠劑主要有變性澱粉、纖維素衍生物，如羧甲基纖維素、聚乙烯醇、動物膠；合成方面的表面施膠劑，主要有苯乙烯-馬來酸酐共聚物、苯乙烯-丙烯酸共聚物及其乳液、水溶性聚氨酯等。這些表面施膠劑在使用過程中，普通存在用量大，成本高，產生大量泡沫，影響操造，不能兼顧紙張表面強度、耐折性和疏水性的要求；特別是當對二次纖維的再循環使用時，會出現返潮和降低物理指標的現象。

技術實現要素：

本發明的目的提供一種陽離子表面施膠劑及其製備方法，解決上述現有技術問題中的一個或者多個。

根據本發明的一個方面，提供一種陽離子表面施膠劑，按重量份包括：陽離子變性澱粉270-350份、澱粉酶溶液123-154份、斯潘6096-140份、丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨96-120份、丙烯醯胺10-35份、苯乙烯46-93份、丙烯酸丁酯163-196份、聚乙烯醇86-104份、有機酸75-95份、葵二酸162-183份、硫酸亞鐵41-72份、雙氧水溶液205-235份。

在一些實施方式中：所述澱粉酶溶液的濃度為1％。

在一些實施方式中：所述有機酸為對苯二甲酸、馬來酸、酒石酸中的一種或多種。

在一些實施方式中：所述雙氧水濃度為7.5％。

本發明還提供了上述的一種陽離子表面施膠劑的製備方法，包括以下步驟:

澱粉糊化：將去離子水加入到反應釜中，提升溫度至75-93℃，以300r/m的攪拌速度一邊攪拌一邊加入陽離子變性澱粉，冷卻降溫至45℃，保溫1h，然後加入澱粉酶溶液和斯潘60，繼續保溫，備用；

預乳化：將丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨溶解在裝有足量去離子水的錐形瓶中，攪拌下依次加入丙烯醯胺、苯乙烯、丙烯酸丁酯、聚乙烯醇和有機酸，預乳化50m，得到預乳化單體混合物，即預乳化液；

乳液聚合：向已盛有澱粉的反應釜中，在其加入葵二酸保溫15m後加入硫酸亞鐵和佔雙氧水總量2/3的雙氧水溶液，在氫氣的保護下，升溫至75-85℃，保溫24m後同時滴加剩餘雙氧水溶液和預乳化液，在2-3h內滴加完畢後升溫至95℃，保溫4-6h後，冷卻至室溫出料，即製得紅褐色陽離子表面施膠劑。

本發明的陽離子表面施膠劑用水做聚合介質，生產成本低，安全環保，使用於表面施膠時，與纖維素發生交聯，提高紙張的表面強度，減少掉毛、掉粉，提高紙張的是施膠度、平滑度及印刷適應性等等。

具體實施方式

下面通過實施例對本發明作進一步詳細說明。

實施例1：

陽離子表面施膠劑，按重量份包括：陽離子變性澱粉300份、澱粉酶溶液125份、斯潘60110份、丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨105份、丙烯醯胺24份、苯乙烯75份、丙烯酸丁酯178份、聚乙烯醇96份、有機酸85份、葵二酸172份、硫酸亞鐵53份、雙氧水溶液217份。

其中，所述澱粉酶溶液的濃度為1％；所述有機酸為對苯二甲酸、馬來酸、酒石酸中的一種或多種；所述雙氧水濃度為7.5％。

本發明的陽離子表面施膠劑的製備方法：包括以下步驟:

澱粉糊化：將去離子水加入到反應釜中，提升溫度至90℃，以300r/m的攪拌速度一邊攪拌一邊加入陽離子變性澱粉，冷卻降溫至45℃，保溫1h，然後加入澱粉酶溶液和斯潘60，繼續保溫，備用；

預乳化：將丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨溶解在裝有足量去離子水的錐形瓶中，攪拌下依次加入丙烯醯胺、苯乙烯、丙烯酸丁酯、聚乙烯醇和有機酸，預乳化50m，得到預乳化單體混合物，即預乳化液；

乳液聚合：向已盛有澱粉的反應釜中，在其加入葵二酸保溫15m後加入硫酸亞鐵和佔雙氧水總量2/3的雙氧水溶液，在氫氣的保護下，升溫至80℃，保溫24m後同時滴加剩餘雙氧水溶液和預乳化液，在2.5h內滴加完畢後升溫至95℃，保溫4-6h後，冷卻至室溫出料，即製得紅褐色陽離子表面施膠劑。

實施例2：

陽離子表面施膠劑，按重量份包括：陽離子變性澱粉310份、澱粉酶溶液150份、斯潘60124份、丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨104份、丙烯醯胺35份、苯乙烯91份、丙烯酸丁酯185份、聚乙烯醇95份、有機酸92份、葵二酸175份、硫酸亞鐵53份、雙氧水溶液217份。

其中，所述澱粉酶溶液的濃度為1.5％；所述有機酸為對苯二甲酸、馬來酸、酒石酸中的一種或多種；所述雙氧水濃度為8％。

本發明的陽離子表面施膠劑的製備方法：包括以下步驟:

澱粉糊化：將去離子水加入到反應釜中，提升溫度至80℃，以300r/m的攪拌速度一邊攪拌一邊加入陽離子變性澱粉，冷卻降溫至45℃，保溫1h，然後加入澱粉酶溶液和斯潘60，繼續保溫，備用；

預乳化：將丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨溶解在裝有足量去離子水的錐形瓶中，攪拌下依次加入丙烯醯胺、苯乙烯、丙烯酸丁酯、聚乙烯醇和有機酸，預乳化45m，得到預乳化單體混合物，即預乳化液；

乳液聚合：向已盛有澱粉的反應釜中，在其加入葵二酸保溫15m後加入硫酸亞鐵和佔雙氧水總量2/3的雙氧水溶液，在氫氣的保護下，升溫至81℃，保溫24m後同時滴加剩餘雙氧水溶液和預乳化液，在3h內滴加完畢後升溫至95℃，保溫5.5h後，冷卻至室溫出料，即製得紅褐色陽離子表面施膠劑。

實施例3：

陽離子表面施膠劑，按重量份包括：陽離子變性澱粉342份、澱粉酶溶液129份、斯潘60124份、丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨104份、丙烯醯胺23份、苯乙烯80份、丙烯酸丁酯170份、聚乙烯醇94份、有機酸82份、葵二酸165份、硫酸亞鐵65份、雙氧水溶液217份。

其中，所述澱粉酶溶液的濃度為2％；所述有機酸為對苯二甲酸、馬來酸、酒石酸中的一種或多種；所述雙氧水濃度為7％。

本發明的陽離子表面施膠劑的製備方法：包括以下步驟:

澱粉糊化：將去離子水加入到反應釜中，提升溫度至83℃，以300r/m的攪拌速度一邊攪拌一邊加入陽離子變性澱粉，冷卻降溫至45℃，保溫1h，然後加入澱粉酶溶液和斯潘60，繼續保溫，備用；

預乳化：將丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨溶解在裝有足量去離子水的錐形瓶中，攪拌下依次加入丙烯醯胺、苯乙烯、丙烯酸丁酯、聚乙烯醇和有機酸，預乳化50m，得到預乳化單體混合物，即預乳化液；

乳液聚合：向已盛有澱粉的反應釜中，在其加入葵二酸保溫15m後加入硫酸亞鐵和佔雙氧水總量2/3的雙氧水溶液，在氫氣的保護下，升溫至80℃，保溫24m後同時滴加剩餘雙氧水溶液和預乳化液，在2h內滴加完畢後升溫至95℃，保溫5h後，冷卻至室溫出料，即製得紅褐色陽離子表面施膠劑。

實施例4：

陽離子表面施膠劑，按重量份包括：陽離子變性澱粉275份、澱粉酶溶液125份、斯潘60130份、丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨117份、丙烯醯胺18份、苯乙烯68份、丙烯酸丁酯175份、聚乙烯醇93份、有機酸78份、葵二酸173份、硫酸亞鐵70份、雙氧水溶液210份。

其中，所述澱粉酶溶液的濃度為1.5％；所述有機酸為對苯二甲酸、馬來酸、酒石酸中的一種或多種；所述雙氧水濃度為7.5％。

本發明的陽離子表面施膠劑的製備方法：包括以下步驟:

澱粉糊化：將去離子水加入到反應釜中，提升溫度至75℃，以300r/m的攪拌速度一邊攪拌一邊加入陽離子變性澱粉，冷卻降溫至35℃，保溫2h，然後加入澱粉酶溶液和斯潘60，繼續保溫，備用；

預乳化：將丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨溶解在裝有足量去離子水的錐形瓶中，攪拌下依次加入丙烯醯胺、苯乙烯、丙烯酸丁酯、聚乙烯醇和有機酸，預乳化55m，得到預乳化單體混合物，即預乳化液；

乳液聚合：向已盛有澱粉的反應釜中，在其加入葵二酸保溫15m後加入硫酸亞鐵和佔雙氧水總量2/3的雙氧水溶液，在氫氣的保護下，升溫至82℃，保溫15m後同時滴加剩餘雙氧水溶液和預乳化液，在3h內滴加完畢後升溫至95℃，保溫4.5h後，冷卻至室溫出料，即製得紅褐色陽離子表面施膠劑

上述實施例的產品對於紙張表面施膠的效果試驗如下：

其中，發明人通過大量的實驗得出，聚合物與澱粉羥基、羧基，聚合物與纖維之間的交聯，使表面膠在乾燥中形成一個連續完整的、與紙張纖維有牢固結合的膜層，提高了紙張的強度，而且在聚合的過程中，澱粉與單體進行接枝聚合，使共聚物含有大量羥基，且一定分子量的澱粉能控制乳膠粒大小，使乳膠粒保持在70-140nm之間，防止聚合物相互發生粘結，具有優越的儲存穩定性。

綜上所述，本發明的陽離子表面施膠劑用水做聚合介質，生產成本低，安全環保，使用於表面施膠時，與纖維素發生交聯，提高紙張的表面強度，減少掉毛、掉粉，提高紙張的是施膠度、平滑度及印刷適應性等等。

以上所述僅是本發明的一種實施方式，應當指出，對於本領域普通技術人員來說，在不脫離本發明創造構思的前提下，還可以做出若干相似的變形和改進，這些也應視為本發明的保護範圍之內。