一種造紙循環白水中膠粘物的控制劑的製備方法

2023-05-03 21:37:31

專利名稱：一種造紙循環白水中膠粘物的控制劑的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種造紙循環白水中膠粘物的控制劑的製備方法，屬於化學技術領域。
背景技術：
隨著現代造紙工業的發展，大量廢紙的回收利用，黏合劑等造紙化學品的廣泛使用，以及造紙白水循環系統封閉程度的提高，使得進入紙機系統中膠粘物的數量和種類大大增加，也使膠粘物問題在紙機系統中變得越來越嚴重。這些膠粘物的來源比較複雜，例如，油墨載體和塗布紙中的膠乳類膠粘物；膠帶上的黏著物；書籍、雜誌背糊所使用的熱熔物等樹脂類；箱紙板中所浸漬或塗布的蠟質等。這些物質和來自天然木材原料中的樹脂往往會汙染造紙網、毛毯、烘缸、壓光輥，也使紙面產生針孔、黑色斑點等紙病，引起斷紙，甚至導致後續加工和印刷作業困難。如何減輕膠粘物沉積造成的造紙產品質量問題，是廣大造紙生產和研究工作者急需解決的課題。膨潤土具有很好的吸水膨脹性、分散性、懸浮性及造漿性能，在造紙工業中發揮著重要作用。天然膨潤土是以蒙脫石為主要成分的粘土巖，蒙脫石的晶體結構是由兩層矽氧四面體晶片中夾一層鋁氧八面體組成，屬於2 1型層狀矽酸鹽礦石，但由於其表面矽氧結構具有極強的親水性和層間大量可交換性陽離子的水解，使膨潤土表面存在一層薄水膜， 而不能有效地吸附疏水性的有機汙染物。因此，需要對膨潤土進行改性，使其呈現疏水性， 提高其吸附性能和陽離子交換性能。聚環氧氯丙烷胺是一種含有羥基、胺基、銨離子等功能基團的水溶性陽離子聚合物，具有正電荷密度高、分子量適中，高效無毒、價格低廉等優點，在水處理中同時具有電荷中和與吸附架橋兩種性能，因此具有很好的絮凝和脫色效果。本發明首先以二甲胺與環氧氯丙烷為原料，以多胺(乙二胺，二乙烯三胺)為交聯劑，控制合理的合成條件與工藝參數， 製備得聚環氧氯丙烷胺，然後以膨潤土和聚環氧氯丙烷胺為主要原料，以鋁鹽(水合氯化鋁，水合硫酸鋁)和澱粉為輔料，製備出多孔有機聚環氧氯丙烷胺膨潤土顆粒。

發明內容
本發明提供的一種造紙循環白水中膠粘物的控制劑的製備方法，即一種多孔有機聚環氧氯丙烷胺膨潤土顆粒的製備方法，製備的多孔有機聚環氧氯丙烷胺膨潤土顆粒，外觀為淺黃色或灰白色多孔顆粒狀固體，其具體製備步驟如下(1)在7°C 10°C的溫度條件下，向置於冰水浴中的帶有冷凝管的容器中加入二甲胺溶液，於攪拌下滴加環氧氯丙烷，滴加完畢，升溫至15°C 20°C，再滴加多胺交聯劑， 再在70°C恆溫攪拌反應6h，得到聚環氧氯丙烷胺溶液；(2)分別稱取鈉基膨潤土、鋁鹽、可溶性澱粉，加水攪拌至粘稠狀，40目篩擠壓造粒，110°C烘乾，製得直徑為0. 30mm 0. 45mm的膨潤土顆粒；然後置於馬弗爐中，600°C高溫下焙燒6h，自然冷卻至室溫，製得多孔膨潤土顆粒；
(3)按聚環氧氯丙烷胺溶液多孔膨潤土顆粒=IOml Ig的比例，對多孔膨潤土顆粒進行有機負載，配成聚環氧氯丙烷胺與多孔膨潤土顆粒的混合液，過濾至濾液不含 C1_，烘乾得到多孔有機聚環氧氯丙烷胺膨潤土顆粒。所述步驟(1)中環氧氯丙烷與二甲胺的摩爾比為1. 1 1. 5 1 ；多胺交聯劑為乙二胺或者二乙烯三胺，其用量佔環氧氯丙烷和二甲胺總質量的2% 6%，得到的聚環氧氯丙烷胺溶液的質量分數為53 % 75 %，表觀粘度為2000mPa/S 3500mPa/S，重均分子量為 2. 00X 104g/mol 3. 50X 104g/mol，陽離子度為 2. 00mmol/g 3. 00mmol/g。所述步驟⑵中的鋁鹽為AlCl3. 6H20或Al2 (SO4)3. 18H20，鈉基膨潤土、鋁鹽與可溶性澱粉的質量比為10 1 0. 1 0. 5。所述步驟(3)中的聚環氧氯丙烷胺溶液的質量分數為50%，它是由步驟(1)得到的聚環氧氯丙烷胺溶液經稀釋後得到的，其表觀粘度為1800. 00mPa/s 2500. OOmPa/s，重均分子量為 2. 00X 104g/mol 3. 50X 104g/mol，陽離子度為 2. 00mmol/g 3. 00mmol/g。所述步驟(3)中製備的多孔有機聚環氧氯丙烷胺膨潤土顆粒，外觀為淺黃色或灰白色多孔顆粒狀固體，有機物含量為16. 90mg/g 19. 30mg/g。本發明的有益效果是本發明提供一種設計合理、經濟高效、成本低廉、性能優良的多孔有機聚環氧氯丙烷胺膨潤土顆粒的製備方法，所製備產品具有絮凝和吸附性能，適用於造紙循環白水中膠粘物的控制。


圖1中A、B、C三條曲線分別為聚環氧氯丙烷胺、多孔膨潤土、多孔有機聚環氧氯丙烷胺膨潤土的紅外光譜圖(FT-IR)。由圖可知，聚環氧氯丙烷胺通過陽離子交換負載到多孔膨潤土上。圖2、圖3分別是多孔膨潤土顆粒和多孔有機聚環氧氯丙烷胺膨潤土顆粒的掃描電鏡圖(SEM)。由圖2可知，所制的樣品表面積很大，呈多孔狀；由圖3可知，有機聚合物負載到膨潤土顆粒上。
具體實施方案實施例17°C 10°C的溫度下，向置於冰水浴中帶有冷凝管的燒瓶中加入33%的二甲胺溶液68. 30g(0. 50mol)，於攪拌下慢慢滴加64. 76g的環氧氯丙烷(0. 70mol)，滴加完畢，升溫至15°C 20°C，再慢慢滴加3. 64g的乙二胺，均勻攪拌，70°C反應6h，得到聚環氧氯丙烷胺產品。產品的質量分數為64. 80%，表觀粘度為2800. 00mPa/s,陽離子度為2. 20mmol/g，重均分子量為2. 90 X 104g/mol ο分別稱取鈉基膨潤土 10. 00g、氯化鋁(AlCl3. 6H20) 1. 00g、可溶性澱粉0. 20g於燒杯中，加水攪拌至粘稠狀，過40目篩擠壓造粒，110°C烘乾，製得直徑為0. 30mm 0. 45mm膨潤土顆粒；然後置於馬弗爐中，60(TC高溫下焙燒6h，自然冷卻至室溫，製得多孔膨潤土顆粒。上述得到的聚環氧氯丙烷胺溶液經稀釋後，取質量分數為50 %的聚環氧氯丙烷胺溶液，按聚環氧氯丙烷胺溶液多孔膨潤土顆粒=IOml Ig的比例，對多孔膨潤土顆粒進行有機負載，製成聚環氧氯丙烷胺與多孔膨潤土顆粒的混合液，過濾至濾液不含C1_，IlO0C 烘乾，得到多孔有機聚環氧氯丙烷胺膨潤土顆粒。製備的多孔有機聚環氧氯丙烷胺膨潤土顆粒，外觀為灰白色多孔顆粒狀固體，粒徑為0. 30mm 0. 45mm，有機物含量為17. 05mg/g。實施例2在7°C 10°C的溫度下，向置於冰水浴中帶有冷凝管的燒瓶中加入33%的二甲胺溶液68. 30g(0. 50mol)，於攪拌下慢慢滴加55，51g的環氧氯丙烷(0. 60mol)，滴加完畢，升溫至15°C 20°C，再慢慢滴加6. 16g的二乙烯三胺，攪拌的條件下70°C恆溫反應6h，得到聚環氧氯丙烷胺溶液。聚合物溶液的質量分數為65. 37%，表觀粘度為3200. 00mPa/s,陽離子度為2. 50mmol/g，重均分子量為3. 24X 104g/mol。分別取鈉基膨潤土 10. 00g、硫酸鋁(Al2 (SO4) 3. 18H20) 1. 00g、可溶性澱粉0. 30g於燒杯中，加水，攪拌至粘稠狀，過40目篩擠壓造粒，110°C烘乾，製得直徑為0. 30mm 0. 45mm 的膨潤土顆粒；然後置於馬弗爐中，在600°C高溫下焙燒6h，自然冷卻至室溫，製得多孔膨潤土顆粒。上述得到的聚環氧氯丙烷胺溶液經稀釋後，取質量分數為50 %的聚環氧氯丙烷胺溶液，按聚環氧氯丙烷胺溶液多孔膨潤土顆粒=IOml Ig的比例，對多孔膨潤土顆粒進行有機負載，製得聚環氧氯丙烷胺與多孔膨潤土顆粒的混合液，過濾至濾液不含Cl_，IlO0C 烘乾，得到多孔有機聚環氧氯丙烷胺膨潤土顆粒。製備的多孔有機聚環氧氯丙烷胺膨潤土顆粒，外觀為淡黃色多孔顆粒狀固體，粒徑為0. 30mm 0. 45mm，有機物含量為16. 91mg/g。實施例37°C 10°C的溫度下，向置於冰水浴中帶有冷凝管的燒瓶中加入40%的二甲胺溶液56. 35g(0. 50mol)，於攪拌下慢慢滴加64. 76g的環氧氯丙烷(0. 70mol)，滴加完畢，升溫至15°C 20°C，再慢慢滴加4. 59的乙二胺，攪拌的條件下70°C恆溫反應6h，得到聚環氧氯丙烷胺溶液。聚合物溶液的質量分數為70. 77%，表觀粘度為3350. 00mPa/s,陽離子度為 2. 37mmol/g，重均分子量為 3. 16X104g/moL。分別稱取鈉基膨潤土 10. 00g、氯化鋁(AlCl3. 6H20) 1. 00g、可溶性澱粉0. 40g於燒杯中，加水，攪拌至粘稠狀，過40目篩擠壓造粒，110°C烘乾，製得直徑為0. 30mm 0. 45mm 的膨潤土顆粒；然後置於馬弗爐中，600°C高溫下焙燒6h，自然冷卻至室溫，製得多孔膨潤土顆粒。上述得到的聚環氧氯丙烷胺溶液經稀釋後，取質量分數為50 %的聚環氧氯丙烷胺溶液，按聚環氧氯丙烷胺溶液多孔膨潤土顆粒=IOml Ig的比例，對多孔膨潤土顆粒進行有機負載，製得聚環氧氯丙烷胺與多孔膨潤土顆粒的混合液，過濾至濾液不含Cl，110°C 烘乾，得到多孔有機聚環氧氯丙烷胺膨潤土顆粒。製備的多孔有機聚環氧氯丙烷胺膨潤土顆粒，外觀為灰白色多孔顆粒狀固體，粒徑為0. 30mm 0. 45mm，有機物含量為16. 95mg/g。實施例47°C 10°C的溫度下，向置於冰水浴中帶有冷凝管的燒瓶中加入40%的二甲胺溶液56. 35g(0. 50mol)，於攪拌下慢慢滴加60. 14g的環氧氯丙烷(0. 65mol)，滴加完畢，升溫至15°C 20°C，再慢慢滴加5. 28g的二乙烯三胺，攪拌的條件下70°C反應6h，得到聚環氧氯丙烷胺溶液。聚合物溶液的質量分數為70. 74%，表觀粘度為3530. 00mPa/s,陽離子度為 2. 59mmol/g，重均分子量為 3. 52X 104g/moL。分別稱取鈉基膨潤土 10. 00g、硫酸鋁(Al2 (SO4) 3. 18H20) 1. 00g、可溶性澱粉0. 50g 於燒杯中，加水，攪拌至粘稠狀，過40目篩擠壓造粒，110°C烘乾，製得直徑為0. 30mm 0. 45mm膨潤土顆粒；然後置於馬弗爐中，在60(TC高溫下焙燒6h，自然冷卻至室溫，製得多孔膨潤土顆粒。上述得到的聚環氧氯丙烷胺溶液經稀釋後，取質量分數為50 %的聚環氧氯丙烷胺溶液，按聚環氧氯丙烷胺溶液多孔膨潤土顆粒=IOml Ig的比例，對多孔膨潤土顆粒進行有機負載，製備聚環氧氯丙烷胺與多孔膨潤土顆粒的混合液，過濾至濾液中不含Cl—， 110°C烘乾，得到多孔有機聚環氧氯丙烷胺膨潤土顆粒。製備的多孔有機聚環氧氯丙烷胺膨潤土顆粒，外觀為灰白色多孔顆粒狀固體，粒徑為0. 30mm 0. 45mm，有機物含量為17. 13mg/g。實施例55°C 10°C的溫度下，向置於冰水浴中帶有冷凝管的燒瓶中加入33%的二甲胺溶液68. 30g(0. 50mol)，於攪拌下慢慢滴加69. 39g的環氧氯丙烷(0. 75mol)，滴加完畢， 升溫至15°C 20°C，再慢慢滴加乙二胺為3. 64g，均勻攪拌，70°C恆溫反應6h，得到聚環氧氯丙烷胺溶液。聚合物的質量分數為64. 80%，表觀粘度為2850. 00mPa/s,陽離子度為 2. 35mmol/g,重均分子量為 2. 87 X 104g/mol。分別取鈉基膨潤土 10. 00g、氯化鋁(AlCl3. 6H20) 1. 0g、可溶性澱粉0. 30g於燒杯中，加水，攪拌至粘稠狀，過40目篩擠壓造粒，110°C烘乾，製得直徑為0. 30mm 0. 45mm膨潤土顆粒；然後置於馬弗爐中，在60(TC高溫下焙燒6h，自然冷卻至室溫，製得多孔膨潤土顆粒。上述得到的聚環氧氯丙烷胺溶液經稀釋後，取質量分數為50 %的聚環氧氯丙烷胺溶液，按聚環氧氯丙烷胺溶液多孔膨潤土顆粒=IOml Ig的比例，對多孔膨潤土顆粒進行有機負載，製得聚環氧氯丙烷胺與多孔膨潤土顆粒的混合液，過濾至濾液不含Cl，110°C 烘乾，得到多孔有機聚環氧氯丙烷胺膨潤土顆粒。製備的多孔有機聚環氧氯丙烷胺膨潤土顆粒，外觀為灰白色多孔顆粒狀固體，粒徑為0. 30mm 0. 45mm，有機物含量為16. 95mg/g。實施例65°C 10°C的溫度下，向置於冰水浴中帶有冷凝管的燒瓶中加入33%的二甲胺溶液40. 98g(0. 30mol)於攪拌下慢慢滴加38. 86g的環氧氯丙烷(0. 42mol)，，滴加完畢，升溫至15°C 20°C，再慢慢滴加二乙烯三胺為2. 18g，均勻攪拌的條件下70°C恆溫反應6h，得到聚環氧氯丙烷胺溶液。其質量分數為65. 37%，表觀粘度為3180. 00mPa/s,陽離子度為 2. 48mmol/g，重均分子量為 3. 19X104g/mol。分別稱取鈉基膨潤土 10. 00g、硫酸鋁(Al2 (SO4) 3. 18H20) 1. 00g、可溶性澱粉0. 50g 於燒杯中，加水，攪拌均至粘稠狀，過40目篩擠壓造粒，110°C烘乾，製得直徑為0. 30mm 0. 45mm的膨潤土顆粒；然後置於馬弗爐中，在600°C高溫下焙燒6h，自然冷卻至室溫，製得多孔膨潤土顆粒。
上述得到的聚環氧氯丙烷胺溶液經稀釋後，取質量分數為50 %的聚環氧氯丙烷胺溶液，按聚環氧氯丙烷胺溶液多孔膨潤土顆粒=IOml Ig的比例，對多孔膨潤土顆粒進行有機負載，製得聚環氧氯丙烷胺與多孔膨潤土顆粒的混合液，過濾至濾液不含Cl_，IlO0C 烘乾，得到多孔有機聚環氧氯丙烷胺膨潤土顆粒。製備的多孔有機聚環氧氯丙烷胺膨潤土顆粒，外觀為淡黃色多孔顆粒狀固體，粒徑為0. 30mm 0. 45mm，有機物含量為17. 03mg/g。實施例75°C 10°C的溫度下，向置於冰水浴中帶有冷凝管的燒瓶中加入40%的二甲胺溶液56. 35g(0. 50mol)，於攪拌下慢慢滴加60. 14g的環氧氯丙烷(0. 65mol)，滴加完畢，升溫至15°C 20°C，再慢慢滴加4. 35g的乙二胺，均勻攪拌，70°C恆溫反應6h，得到聚環氧氯丙烷胺產品。產品的質量分數為70. 77%，表觀粘度為3280. 00mPa/s,陽離子度為2. 31mmol/ g，重均分子量為3. 07 X 104g/mol。分別稱量鈉基膨潤土 10. 00g、氯化鋁(AlCl3. 6H20) lg、可溶性澱粉0. 2g於燒杯中， 加水，攪拌至粘稠狀，過40目篩擠壓造粒，110°C烘乾，製得直徑為0. 30mm 0. 45mm的膨潤土顆粒；然後置於馬弗爐中，在60(TC高溫下焙燒6h，自然冷卻至室溫，製得多孔膨潤土顆粒。上述得到的聚環氧氯丙烷胺溶液經稀釋後，取質量分數為50 %的聚環氧氯丙烷胺溶液，按聚環氧氯丙烷胺溶液多孔膨潤土顆粒=IOml Ig的比例，對多孔膨潤土顆粒進行有機負載，製成聚環氧氯丙烷胺與多孔膨潤土顆粒的混合液，過濾至濾液不含Cl，110°C 烘乾，得到多孔有機聚環氧氯丙烷胺膨潤土顆粒。製備的多孔有機聚環氧氯丙烷胺膨潤土顆粒，外觀為灰白色多孔顆粒狀固體，粒徑為0. 30mm 0. 45mm，有機物含量為16. 88mg/g。實施例85°C 10°C的溫度下，向置於冰水浴中帶有冷凝管的燒瓶中加入40%的二甲胺溶液56. 35g(0. 50mol)，於攪拌下慢慢滴加69. 39g的環氧氯丙烷(0. 75mol)，滴加完畢，升溫至15°C 20°C，再慢慢滴加3. 91g的二乙烯三胺，攪拌的條件下70°C恆溫反應6h，得到聚環氧氯丙烷胺產品。產品的質量分數為70. 74%，表觀粘度為3280. 00mPa/s,陽離子度為 2. 61mmol/g，重均分子量為 3. 49X 104g/mol。分別稱取鈉基膨潤土 10. 00g、硫酸鋁(Al2 (SO4) 3. 18H20) 1. 00g、可溶性澱粉0. IOg 於燒杯中，加水，攪拌至粘稠狀，過40目篩擠壓造粒，110°C烘乾，製得直徑為0. 30mm 0. 45mm膨潤土顆粒；然後置於馬弗爐中，在60(TC高溫下焙燒6h，自然冷卻至室溫，製得多孔膨潤土顆粒。上述得到的聚環氧氯丙烷胺溶液經稀釋後，取質量分數為50 %的聚環氧氯丙烷胺溶液，按聚環氧氯丙烷胺溶液多孔膨潤土顆粒=IOml Ig的比例，對多孔膨潤土顆粒進行有機負載，製得聚環氧氯丙烷胺與多孔膨潤土顆粒的混合液，過濾至濾液中不含Cl—， 110°C烘乾，得到多孔有機聚環氧氯丙烷胺膨潤土顆粒。製備的多孔有機聚環氧氯丙烷胺膨潤土顆粒，外觀為灰白色多孔顆粒狀固體，粒徑為0. 30mm 0. 45mm，有機物含量為17. 06mg/g。
權利要求
1.一種造紙循環白水中膠粘物的控制劑的製備方法，其特徵包括如下步驟(1)在7°C 10°C的溫度條件下，向置於冰水浴中的帶有冷凝管的容器中加入二甲胺溶液，於攪拌下滴加環氧氯丙烷，滴加完畢，升溫至15°C 20°C，再滴加多胺交聯劑，再在 70°C恆溫攪拌反應6h，得到聚環氧氯丙烷胺溶液；(2)分別稱取鈉基膨潤土、鋁鹽、可溶性澱粉，加水攪拌至粘稠狀，40目篩擠壓造粒， 110°C烘乾，製得直徑為0. 30mm 0. 45mm的膨潤土顆粒；然後置於馬弗爐中，600°C高溫下焙燒6h，自然冷卻至室溫，製得多孔膨潤土顆粒；(3)按聚環氧氯丙烷胺溶液多孔膨潤土顆粒=IOml Ig的比例，對多孔膨潤土顆粒進行有機負載，配成聚環氧氯丙烷胺與多孔膨潤土顆粒的混合液，過濾至濾液不含Cl—，烘乾得到多孔有機聚環氧氯丙烷胺膨潤土顆粒。
2.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所述步驟(1)中環氧氯丙烷與二甲胺的摩爾比為1.1 1.5 1 ；多胺交聯劑為乙二胺或者二乙烯三胺，其用量佔環氧氯丙烷和二甲胺總質量的2% 6%。
3.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所述步驟(2)中的鋁鹽為AlCl3.6H20 或Al2 (SO4) 3. 18H20，鈉基膨潤土、鋁鹽與可溶性澱粉的質量比為10 1 0.1 0.5。
4.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所述步驟(3)中的聚環氧氯丙烷胺溶液的質量分數為50%，它是由步驟(1)得到的聚環氧氯丙烷胺溶液經稀釋後得到的。
5.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所述步驟(3)中製備的多孔有機聚環氧氯丙烷胺膨潤土顆粒，外觀為淺黃色或灰白色多孔顆粒狀固體，有機物含量為 16. 90mg/g 19. 30mg/go
全文摘要
本發明公開了一種造紙循環白水中膠粘物的控制劑的製備方法，該製備方法首先以二甲胺與環氧氯丙烷為原料，以多胺為交聯劑，製備聚環氧氯丙烷胺，然後以膨潤土和聚環氧氯丙烷胺為主要原料，以鋁鹽和可溶性澱粉為輔料，製備出多孔有機聚環氧氯丙烷胺膨潤土顆粒；該產品外觀為淺黃色或灰白色多孔顆粒狀固體，本發明具有設計合理、成本低廉、性能優良等優點，製得多孔有機聚環氧氯丙烷胺膨潤土顆粒具有很好的絮凝和與吸附效果，適用於造紙循環白水中膠粘物的控制。
文檔編號D21H17/68GK102505564SQ201110368848
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月18日 優先權日2011年11月18日
發明者任永輝, 餘林, 孫明, 麥裕良, 黃奇然 申請人:廣東工業大學