CN101173026A - 一种akd乳液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种AKD乳液及其制备方法，发明属于属于造纸化学品领域，用非离子单体、阳离子单体和天然高分子化合物在复合引发剂的作用下发生接枝聚合反应制备阳离子聚合物，作为乳化剂，通过机械搅拌乳化的方法制备AKD乳液。这种AKD乳液用于造纸的浆内施胶和表面施胶，可以提高施胶效果，降低了施胶成本。

Description

一种AKD乳液及其制备方法

技术领域

本发明属于造纸化学品领域，特别是涉及一种AKD乳液及其制备方法。

背景技术

20世纪90年代中后期，随着AKD胶的国产化，很多大中型纸厂纷纷改用AKD胶代替松香胶。AKD胶属于反应型施胶剂，熟化时间比较长，一般在十天左右，这大大增加了生产厂家的库存，使生产成本升高。近些年来，随着涂布损纸、脱墨废纸、高得率浆的使用，纸机白水循环封闭程度的提高以及其他造纸助剂的使用，使纸机湿部干扰性的阴离子杂质的聚集浓度越来越高，对纸机湿部操作的危害越来越大。目前，减少造纸体系中阴离子杂质最有效的方法是在纸浆中加入阳离子助剂捕捉阴离子。为更好地解决阴离子杂质对施胶所带来的问题，尤其是改善AKD中、碱性施胶的效果，应该采用电荷密度更高的聚合物来代替阳离子淀粉对阴离子杂质进行捕捉。壳聚糖是一种自身呈阳离子性的天然高分子化合物，具有相似于纤维素的分子结构，不同之处只是二者C2原子上所连接的基团不同：在这个位置上，纤维素联接的是一个羟基，而壳聚糖连接的是氨基或酰氨基。壳聚糖的分子结构含有多个活性羟基和氨基，可通过化学、物理、生物等方法合成性能优良的壳聚糖衍生物。半纤维素大量存在于制浆黑液，尤其是禾草类制浆黑液中。半纤维素分子中有大量的羟基，已经被用做造纸填料和表面施胶。由于半纤维素分子中具有大量的活性羟基，可以用来制备接枝聚合物。瓜儿胶也是一种来自于自然界的天然高分子化合物，分子中也含有大量的羟基，目前被广泛用于表面施胶。

合成含有壳聚糖、半纤维素和瓜儿胶的阳离子接枝聚合物并用其乳化AKD，目前尚无专利报道。本发明合成一种含有天然高分子的阳离子接枝聚合物并用其乳化AKD。

发明内容

本发明提供一种AKD乳液及其制备方法。

采用的技术路线是非离子单体、阳离子单体和天然高分子化合物在复合引发剂的作用下发生接枝聚合反应，制备阳离子聚合物，并用其乳化AKD，得到新型AKD乳液。

天然高分子化合物为壳聚糖、半纤维素和瓜儿胶的一种或几种；

壳聚糖的分子量为2000-100万；半纤维素的分子量为5000-5万；瓜儿胶的分子量为8000-30万；

非离子单体为：丙烯酰胺、甲基丙烯丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、苯乙烯、丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯和甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈中的一种或几种；

阳离子单体为丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、丙烯酰胺基二甲基苄基氯化铵、甲基丙烯酰胺基丙基二甲基苄基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧丙基三甲基氯化铵、N，N-二甲基二烯丙基氯化铵的一种或几种。

AKD乳液的制备方法，包括下述步骤：

1阳离子接枝聚合物

在60℃下，向适宜质量比的乳化剂的水溶液中加入一定量的天然高分子化合物，搅拌10min，使之充分溶解；加入非离子单体和阳离子单体，搅拌5min，使之混合均匀；加入引发剂，机械搅拌下反应4h后得到阳离子接枝聚合物。

所述阳离子接枝聚合物的合成步骤中的物料配比为：

所用的乳化剂为Tween 80与OP；Tween 80∶OP＝10-40∶90-60，m/m；乳化剂的总量：天然高分子化合物＝0.1-8∶100；

壳聚糖：半纤维素∶瓜儿胶＝0-100∶0-100∶0-100，m/m；

所用的引发剂为硝酸铈铵和V044的复合引发体系，硝酸铈铵∶天然高分子化合物＝0.1-2.0∶1000，m/m；硝酸铈铵∶V044＝100∶5-8，m/m；

阳离子单体∶非离子单体∶天然高分子化合物＝10-50∶20-80∶100，m/m；

2 AKD乳液的制备：

将AKD在60℃下熔化；在搅拌下将阳离子接枝聚合物溶液缓慢加入熔化的AKD中。待阳离子接枝聚合物溶液加完后，加入适量硫酸铝钾的水溶液；提高搅拌器的转速，加入适量的蒸馏水，搅拌的时间为3～4min；用盐酸调节乳液，略呈酸性，在20-70mPa压力下匀化，乳化完成后，将AKD乳液自然冷却至室温。

所述AKD乳液的制备步骤中的物料配比为：

AKD∶阳离子接枝聚合物∶硫酸铝钾为100∶1～8∶0.1～4，m/m。

本发明的效果：用于造纸的浆内施胶和表面施胶，可以提高施胶效果，降低了施胶成本。

具体实施方式

为了进一步了解本发明的内容、特点，详细说明如下：

实施例1 AKD乳液的制备：

1.1阳离子接枝聚合物的合成：

在60℃下，向含乳化剂的水溶液(Tween 80,500mg；OP，500mg)中加入10g壳聚糖、10g半纤维素和10g瓜儿胶，搅拌10min，使之充分溶解；加入5g丙烯酰胺、5g丙烯酸甲酯、2g丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、2g丙烯酰胺基二甲基苄基氯化铵、3g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、2g丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，搅拌5min，使之混合均匀；加入2ml含硝酸铈铵40 mg和V044 3.0mg的水溶液，机械搅拌下反应4h后得到阳离子接枝聚合物。

1.2 AKD乳液的制备：

将100g AKD在60℃下熔化；在搅拌下将5g阳离子接枝聚合物溶液缓慢加入熔化的AKD中。待阳离子接枝聚合物溶液加完后，加入2g硫酸铝钾的水溶液；提高搅拌器的转速，加入适量的蒸馏水(调节固含在20％)，搅拌的时间为3～4min；用盐酸(pH＝3)调节乳液，在40mPa压力下匀化，乳化完成后，将AKD乳液自然冷却至室温。

实施例2 AKD乳液的制备：

2.1阳离子接枝聚合物的合成：

在60℃下，向含乳化剂的水溶液(Tween 80,300mg；OP，700mg)中加入10g壳聚糖、15g半纤维素和5g瓜儿胶，搅拌10min，使之充分溶解；加入5g丙烯酰胺、3g丙烯酸甲酯、2g丙烯腈、1g丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、3g丙烯酰胺基二甲基苄基氯化铵、3g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、2g丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，搅拌5min，使之混合均匀；加入2ml含硝酸铈铵20mg和V044 1.2mg的水溶液，机械搅拌下反应4h后得到阳离子接枝聚合物。

2.2 AKD乳液的制备：

将100g AKD在60℃下熔化；在搅拌下将6g阳离子接枝聚合物溶液缓慢加入熔化的AKD中。待阳离子接枝聚合物溶液加完后，加入2.2g硫酸铝钾的水溶液；提高搅拌器的转速，加入适量的蒸馏水(调节固含在20％)，搅拌的时间为3～4min；用盐酸(pH＝3)调节乳液，在50mPa压力下匀化，乳化完成后，将AKD乳液自然冷却至室温。

实施例3 AKD乳液的制备：

3.1阳离子接枝聚合物的合成：

在60℃下，向含乳化剂的水溶液(Tween 80,350mg；OP，650mg)中加入2g壳聚糖、15g半纤维素和13g瓜儿胶，搅拌10min，使之充分溶解；加入1g丙烯酰胺、7g丙烯酸甲酯、2g丙烯腈、1g丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、3g丙烯酰胺基二甲基苄基氯化铵、3g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、2g丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，搅拌5min，使之混合均匀；加入2ml含硝酸铈铵20mg和V044 1.4mg的水溶液，机械搅拌下反应4h后得到阳离子接枝聚合物。

3.2 AKD乳液的制备：

将100gAKD在60℃下熔化；在搅拌下将4g阳离子接枝聚合物溶液缓慢加入熔化的AKD中。待阳离子接枝聚合物溶液加完后，加入1.6g硫酸铝钾的水溶液；提高搅拌器的转速，加入适量的蒸馏水(调节固含在20％)，搅拌的时间为3～4min；用盐酸(pH＝3)调节乳液，在55mPa压力下匀化，乳化完成后，将AKD乳液自然冷却至室温。

Claims (10)

1.一种AKD乳液及其制备方法，其特征在于用非离子单体、阳离子单体和天然高分子化合物在复合引发剂的作用下发生接枝聚合反应制备阳离子聚合物，并用其乳化AKD，得到新型AKD乳液。

2.按照权利要求1所述的AKD乳液及其制备方法，其特征在于所述的天然高分子化合物为壳聚糖、半纤维素和瓜儿胶的一种或几种；

3.按照权利要求2所述的天然高分子化合物，其特征在于所述的壳聚糖的分子量为2000-100万；半纤维素的分子量为5000-5万；瓜儿胶的分子量为8000-30万；

4.按照权利要求1所述的AKD乳液及其制备方法，其特征在于所述的非离子单体为丙烯酰胺、甲基丙烯丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、苯乙烯、丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯和甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈中的一种或几种；

5.按照权利要求1所述的AKD乳液及其制备方法，其特征在于所述的阳离子单体为丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、丙烯酰胺基二甲基苄基氯化铵、甲基丙烯酰胺基丙基二甲基苄基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧丙基三甲基氯化铵、N，N-二甲基二烯丙基氯化铵的一种或几种；

6.按照权利要求1所述的复合引发剂，其特征在于所述的引发剂为硝酸铈铵和V044的复合引发体系；

7.按照权利要求1所述的AKD乳液及其制备方法，其特征在于阳离子接枝聚合物的合成，包括下述制备步骤：

在60℃下，向适宜质量比的Tween 80与OP乳化剂的水溶液中加入一定量的天然高分子化合物，搅拌10min，使之充分溶解；加入非离子单体和阳离子单体，搅拌5min，使之混合均匀；加入引发剂，机械搅拌下反应4h后得到阳离子接枝聚合物。

8.根据权利要求7所述阳离子接枝聚合物的合成，其特征在于所用物料配比为

Tween 80∶OP＝10-40∶90-60，m/m；乳化剂的总量：天然高分子化合物＝0.1-8∶100；

硝酸铈铵∶天然高分子化合物＝0.1-2.0∶1000，m/m；硝酸铈铵∶V044＝100∶5-8，m/m；

壳聚糖∶半纤维素∶瓜儿胶＝0-100∶0-100∶0-100，m/m；

阳离子单体∶非离子单体∶天然高分子化合物＝10-50∶20-80∶100，m/m。

9.按照权利要求1所述的AKD乳液及其制备方法，其特征在于用阳离子聚合物作为乳化剂，通过机械搅拌乳化的方法制备AKD乳液，包括下述制备步骤：

将AKD在60℃下熔化；在搅拌下将阳离子接枝聚合物溶液缓慢加入熔化的AKD中。待阳离子接枝聚合物溶液加完后，加入适量硫酸铝钾的水溶液；提高搅拌器的转速，加入适量的蒸馏水，搅拌的时间为3～4min；用盐酸调节乳液，略呈酸性，在20-70mPa压力下匀化，乳化完成后，将AKD乳液自然冷却至室温。

10.根据权利要求9所述用阳离子聚合物作为乳化剂，通过机械搅拌乳化的方法制备AKD乳液，其特征在于物料配比为：

AKD∶阳离子接枝聚合物∶硫酸铝钾为100∶1～8∶0.1～4，m/m。