CN102627728A - 一种阳离子壳聚糖接枝物表面施胶剂的制备方法 - Google Patents

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张光华
赵方
刘国俊
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Abstract

阳离子壳聚糖接枝物表面施胶剂的制备方法，在氧化还原体系中，以壳聚糖为主体，以交联单体、阳离子单体、苯乙烯、丙烯酸丁酯、氟单体为混合单体，通过无皂乳液聚合法制备了一种阳离子壳聚糖接枝物表面施胶剂。主要组分的质量百分含量为：壳聚糖0.6～1.2％；交联单体3.6～7.2％；阳离子单体1.2～2.4％；氟单体0.3～1％；苯乙烯6～12％；丙烯酸丁酯4～8％。此法制备的表面施胶剂具有良好的粘合性和成膜性，减少掉毛、掉粉，提高纸张的平滑度及印刷适应性等。

Description

一种阳离子壳聚糖接枝物表面施胶剂的制备方法
技术领域
本发明属于造纸化学品领域，具体涉及一种文化用纸的阳离子壳聚糖接枝物表面施胶剂的制备方法。
背景技术
目前，国内外所使用的合成聚合物表面施胶剂主要有四类：苯乙烯-马来酸酐聚合物(SMA)，苯乙烯-丙烯酸聚合物(SAA)，苯乙烯-丙烯酸酯聚合物胶乳(SAE)，水溶性聚氨酯(PUD)。其中，苯乙烯-丙烯酸酯类聚合物(SAE)，以其优越的成膜性、良好的抗水性和耐油性、优良的亲和性与粘结性，以及卓越的性价比成为众多合成聚合物表面施胶剂产品中的佼佼者，代表着表面施胶产品的发展方向。
常用的表面施胶剂原料主要有变性淀粉、纤维素衍生物，如羧甲基纤维素、聚乙烯醇、动物胶等，使用最多的表面施胶抗水剂一般为聚合物与表面施胶淀粉的混合液。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用天然、无毒、储量大、易降解的阳离子壳聚糖接枝物表面施胶剂的制备方法。所得的阳离子壳聚糖接枝物表面施胶剂用做文化用纸表面施胶具有良好的粘合性和成膜性，减少掉毛、掉粉，提高纸张的平滑度及印刷适应性。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
1)首先按以下质量百分比取3.6～7.2％的交联单体、1.2～2.4％的阳离子单体、6～12％的苯乙烯、4～8％的丙烯酸丁酯、0.3～1％的氟单体、0.6～1.2％的壳聚糖、1.5～3％的过硫酸盐、0.04～0.08％的还原剂、1.4～2.8％的双氧水、0.1～0.4％的分子质量调节剂、余量为水；
2)将交联单体、阳离子单体和水混合制成混合单体A；
3)将苯乙烯、丙烯酸丁酯和氟单体混合制成混合单体B；
4)在反应釜中加入壳聚糖、过硫酸盐和水，边搅拌边加热升温至90℃保温反应30～60min得混合溶液C；
5)将混合溶液C降温至80℃，通氮气排除体系中氧气，并调节pH值至6～7得混合溶液D；
6)向混合溶液D中加入还原剂，滴加双氧水溶液，再滴加混合单体A和混合单体B，然后加分子质量调节剂，控制混合单体滴加时间为0.5～1小时，在80℃保温反应2～5小时阳离子壳聚糖接枝物表面施胶剂。
所述的交联单体为N-羟甲基丙烯酰胺或N-羟甲基丙烯酰胺与丙烯酸羟乙酯的混合物。
所述的阳离子单体为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、二烯丙基二甲基氯化铵或甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。
所述的水为去离子水。
所述的氟单体为甲基丙烯酸十二氟庚酯。
所述的过硫酸盐为过硫酸钾或过硫酸铵。
所述的还原剂硫酸亚铁或氯化亚铁水溶液。
所述的分子质量调节剂为十二烷基硫醇。
由于单独用壳聚糖做表面施胶剂，用量大，使用效果差，成本高。因此本发明为了把壳聚糖更合理地应用在纸张表面施胶剂上，采用把壳聚糖与有良好的憎水基和较好成膜性的接枝物乳液作为表面施胶剂，既能降低施胶成本，又能提高使用性能。本发明合成方法反应温和、易于操作，产品稳定性高、发泡性较低；合成的乳液是以水为介质，制备方法环保，产品使用时无废弃物产生，符合现在绿色产品的要求和发展方向；合成的聚合物中接枝了阳离子单体，使聚合物带正电荷，在施胶过程中，更好地与负电荷的纤维结合，对阴离子油墨也有很好的吸附作用；合成的聚合物中含有一定量的交联剂，其形态为白色泛蓝光乳液、固含量重量百分比为20～27％，用于表面施胶时，与纸张纤维发生交联，减少掉毛、掉粉，提高纸张的平滑度及印刷适应性等等。本发明物理化学性能：固含量：20～27％，离子性：阳离子，外观：带蓝色荧光的白色乳液，pH值：5～6，水溶性：与水互溶。
具体实施方式：
实施例1：
1)首先按以下质量百分比取3.6％的交联单体、1.8％的阳离子单体、10％的苯乙烯、8％的丙烯酸丁酯、0.3％的氟单体、0.8％的壳聚糖、2.4％的过硫酸盐、0.06％的还原剂、2.0％的双氧水、0.1％的分子质量调节剂、余量为水；
2)将交联单体N-羟甲基丙烯酰胺、阳离子单体甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和去离子水混合制成混合单体A；
3)将苯乙烯、丙烯酸丁酯和氟单体甲基丙烯酸十二氟庚酯混合制成混合单体B；
4)在反应釜中加入壳聚糖、过硫酸钾和去离子水，边搅拌边加热升温至90℃保温反应30min得混合溶液C；
5)将混合溶液C降温至80℃，通氮气排除体系中氧气，并调节pH值至6～7得混合溶液D；
6)向混合溶液D中加入还原剂硫酸亚铁水溶液，滴加双氧水溶液，再滴加混合单体A和混合单体B，然后加分子质量调节剂十二烷基硫醇，控制混合单体滴加时间为0.5～1小时，在80℃保温反应2小时阳离子壳聚糖接枝物表面施胶剂。
施胶浓度与拉毛临界速度的关系如表1。
表1
Figure BDA0000147999200000041
实施例2：
1)首先按以下质量百分比取4.5％的交联单体、1.2％的阳离子单体、8％的苯乙烯、4％的丙烯酸丁酯、0.5％的氟单体、1.0％的壳聚糖、1.5％的过硫酸盐、0.04％的还原剂、1.4％的双氧水、0.2％的分子质量调节剂、余量为水；
2)将交联单体N-羟甲基丙烯酰胺与丙烯酸羟乙酯的混合物、阳离子单体二烯丙基二甲基氯化铵和去离子水混合制成混合单体A；
3)将苯乙烯、丙烯酸丁酯和氟单体甲基丙烯酸十二氟庚酯混合制成混合单体B；
4)在反应釜中加入壳聚糖、过硫酸铵和去离子水，边搅拌边加热升温至90℃保温反应50min得混合溶液C；
5)将混合溶液C降温至80℃，通氮气排除体系中氧气，并调节pH值至6～7得混合溶液D；
6)向混合溶液D中加入还原剂氯化亚铁水溶液，滴加双氧水溶液，再滴加混合单体A和混合单体B，然后加分子质量调节剂十二烷基硫醇，控制混合单体滴加时间为0.5～1小时，在80℃保温反应4小时阳离子壳聚糖接枝物表面施胶剂。
施胶浓度与拉毛临界速度的关系如表2。
表2
Figure BDA0000147999200000051
实施例3：
1)首先按以下质量百分比取7.2％的交联单体、2.4％的阳离子单体、12％的苯乙烯、5％的丙烯酸丁酯、0.8％的氟单体、1.2％的壳聚糖、2.0％的过硫酸盐、0.08％的还原剂、2.8％的双氧水、0.4％的分子质量调节剂、余量为水；
2)将交联单体N-羟甲基丙烯酰胺、阳离子单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和去离子水混合制成混合单体A；
3)将苯乙烯、丙烯酸丁酯和氟单体甲基丙烯酸十二氟庚酯混合制成混合单体B；
4)在反应釜中加入壳聚糖、过硫酸钾和去离子水，边搅拌边加热升温至90℃保温反应40min得混合溶液C；
5)将混合溶液C降温至80℃，通氮气排除体系中氧气，并调节pH值至6～7得混合溶液D；
6)向混合溶液D中加入还原剂硫酸亚铁水溶液，滴加双氧水溶液，再滴加混合单体A和混合单体B，然后加分子质量调节剂十二烷基硫醇，控制混合单体滴加时间为0.5～1小时，在80℃保温反应3小时阳离子壳聚糖接枝物表面施胶剂。
施胶浓度与拉毛临界速度的关系如表3。
表3
实施例4：
1)首先按以下质量百分比取6.5％的交联单体、2.0％的阳离子单体、6％的苯乙烯、7％的丙烯酸丁酯、1％的氟单体、0.6％的壳聚糖、3.0％的过硫酸盐、0.05％的还原剂、2.5％的双氧水、0.3％的分子质量调节剂、余量为水；
2)将交联单体N-羟甲基丙烯酰胺与丙烯酸羟乙酯的混合物、阳离子单体甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和去离子水混合制成混合单体A；
3)将苯乙烯、丙烯酸丁酯和氟单体甲基丙烯酸十二氟庚酯混合制成混合单体B；
4)在反应釜中加入壳聚糖、过硫酸铵和去离子水，边搅拌边加热升温至90℃保温反应60min得混合溶液C；
5)将混合溶液C降温至80℃，通氮气排除体系中氧气，并调节pH值至6～7得混合溶液D；
6)向混合溶液D中加入还原剂氯化亚铁水溶液，滴加双氧水溶液，再滴加混合单体A和混合单体B，然后加分子质量调节剂十二烷基硫醇，控制混合单体滴加时间为0.5～1小时，在80℃保温反应5小时阳离子壳聚糖接枝物表面施胶剂。
施胶浓度与拉毛临界速度的关系如表4。
表4
Figure BDA0000147999200000081
本发明制备的阳离子壳聚糖接枝物文化用纸表面施胶剂，可以减少掉毛、掉粉，提高纸张的印刷适应性。
上述实施例为本发明较佳的试验方式，但本发明的实施方式并不受以上实施例的限制。

Claims (8)

1.一种阳离子壳聚糖接枝物表面施胶剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1)首先按以下质量百分比取3.6～7.2％的交联单体、1.2～2.4％的阳离子单体、6～12％的苯乙烯、4～8％的丙烯酸丁酯、0.3～1％的氟单体、0.6～1.2％的壳聚糖、1.5～3％的过硫酸盐、0.04～0.08％的还原剂、1.4～2.8％的双氧水、0.1～0.4％的分子质量调节剂、余量为水；
2)将交联单体、阳离子单体和水混合制成混合单体A；
3)将苯乙烯、丙烯酸丁酯和氟单体混合制成混合单体B；
4)在反应釜中加入壳聚糖、过硫酸盐和水，边搅拌边加热升温至90℃保温反应30～60min得混合溶液C；
5)将混合溶液C降温至80℃，通氮气排除体系中氧气，并调节pH值至6～7得混合溶液D；
6)向混合溶液D中加入还原剂，滴加双氧水溶液，再滴加混合单体A和混合单体B，然后加分子质量调节剂，控制混合单体滴加时间为0.5～1小时，在80℃保温反应2～5小时得阳离子壳聚糖接枝物表面施胶剂。
2.根据权利要求书1所述的阳离子壳聚糖接枝物表面施胶剂的制备方法，其特征在于：所述的交联单体为N-羟甲基丙烯酰胺或N-羟甲基丙烯酰胺与丙烯酸羟乙酯的混合物。
3.根据权利要求书1所述的阳离子壳聚糖接枝物表面施胶剂的制备方法，其特征在于：所述的阳离子单体为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、二烯丙基二甲基氯化铵或甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。
4.根据权利要求书1所述的阳离子壳聚糖接枝物表面施胶剂的制备方法，其特征在于：所述的水为去离子水。
5.根据权利要求书1所述的阳离子壳聚糖接枝物表面施胶剂的制备方法，其特征在于：所述的氟单体为甲基丙烯酸十二氟庚酯。
6.根据权利要求书1所述的阳离子壳聚糖接枝物表面施胶剂的制备方法，其特征在于：所述的过硫酸盐为过硫酸钾或过硫酸铵。
7.根据权利要求书1所述的阳离子壳聚糖接枝物表面施胶剂的制备方法，其特征在于：所述的还原剂为硫酸亚铁或氯化亚铁水溶液。
8.根据权利要求书1所述的阳离子壳聚糖接枝物表面施胶剂的制备方法，其特征在于：所述的分子质量调节剂为十二烷基硫醇。
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