CN114960279A - 一种基于多巴胺改性二氧化钛的akd生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及AKD乳化工艺技术领域，提供一种基于多巴胺改性二氧化钛的AKD生产工艺，本发明中通过多巴胺对二氧化钛进行改性，能够使二氧化钛具有更高的黏附力，还能够在油水界面处形成界面膜，从而降低界面张力和界面能，防止液滴聚结，进而能够在一定程度上提高AKD乳化后乳液的稳定性；在制备复合阳离子淀粉乳化剂的过程中加入高阳电荷丙烯酸酯类聚合物，能够在复合阳离子淀粉乳化剂中通过不同组分的静电和氢键等作用力构成超分子复合体系，从而提高玉米淀粉的乳化性能；本发明中通过聚乙烯亚胺对AKD进行改性，通过聚乙烯亚胺中的亲水亲友基团能够提高乳液粒子在纤维上的附着率，从而有助于增进AKD乳液的稳定性和留着率。

Description

一种基于多巴胺改性二氧化钛的AKD生产工艺
技术领域
本发明涉及AKD乳化工艺技术领域，具体涉及一种基于多巴胺改性二氧化钛的AKD生产工艺。
背景技术
我国造纸工业从20世纪80年代开始研究和使用AKD中性施胶造纸技术，近几年来，由于松香价格的不断上涨，传统松香施胶的成本也随之增加，AKD中性施胶也越来越引起人们的重视。AKD施胶剂在使用过程中，由于AKD本身不带电荷，因此在纤维上难以留着，一般需要使用阳离子乳化剂将AKD乳化，使AKD带上正电荷而吸附到带负电荷的纤维上。
早期一般使用阳离子淀粉作为AKD的乳化剂，但由于阳离子淀粉的电荷密度较低、分子质量较大、与AKD粒子的结合强度也较低，因此乳液的稳定性和施胶效果较差；另外淀粉易于霉变，会造成乳液变质，因此，如何设计一种AKD乳化工艺使乳化制得的AKD具有较好的稳定性和高留着率，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于多巴胺改性二氧化钛的AKD生产工艺，旨在使其乳化制得的AKD乳液具有较好的稳定性和高留着率。
技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种基于多巴胺改性二氧化钛的AKD生产工艺，包括以下生产步骤：
S1、称取40份的氢氧化钠置于烧杯内并加入1000ml的去离子水，搅拌均匀后升温至35-40℃，接着称取适量的多巴胺加入到上述烧杯内进行搅拌，然后称取适量的二氧化钛加入到上述烧杯内，在保持温度不变的条件下反应一段时间，最后将产物抽滤并使用去离子水洗涤多次，洗涤后放入60℃烘箱中进行干燥，干燥后进行研磨，所得即为经多巴胺改性的二氧化钛；
S2、按照10：1的质量比对复合阳离子淀粉乳化剂和复配型乳化剂进行混合，混合均匀后即为混合乳化剂；
S3、将AKD蜡粉在水浴中加热熔融，待AKD全部熔融完毕后，将预热好的聚乙烯亚胺溶液缓慢加入到熔融后的AKD中，高速剪切搅拌1min后，加入适量的去离子水，继续高速剪切搅拌10min，静置1h后冷却至常温，所得记为经聚乙烯亚胺改性的AKD；
S4、称取200份S3中经聚乙烯亚胺改性的AKD和适量的去离子水加入三口烧瓶中进行搅拌，在60℃的条件下加热至其完全融化，提高转速后加入8-10份S1中经多巴胺改性的二氧化钛和16-20份S2中的混合乳化剂，预混合5min后转入均质机内；
S5、向S4中均质机的体系内加入分散剂和增效剂，混合均匀后利用高剪切乳化机以10000r/min的转速高速剪切乳化10-20min，冷却至室温后加入13-15份聚氯化铝混合均匀制得AKD乳液。
更进一步地，所述S1中多巴胺与二氧化钛的质量比为3：2。
更进一步地，所述S1中的搅拌转速为500r/min。
更进一步地，所述S2中的复合阳离子淀粉乳化剂的制备方法包括以下步骤：
步骤1：将50份玉米淀粉、1-2份过硫酸铵、1-2份交联剂和3-4份高阳电荷丙烯酸酯类聚合物加入烧瓶内，在95℃的条件下糊化30min；
步骤2：向步骤1的体系内加入适量的去离子水稀释后，用醋酸调节pH值至3，所得即为复合阳离子淀粉乳化剂。
更进一步地，所述S2中的复配型乳化剂的制备方法包括以下步骤：
步骤一：称取2份非离子型表面活性剂和1份阳离子型表面活性剂倒入烧杯内，加入适量的溶剂后进行混合搅拌；
步骤二：将步骤一中的体系搅拌均匀后，置于10000-12000Hz的频率下超声分散15min，所得即为复配型乳化剂。
更进一步地，所述S3中的水浴温度为70-80℃。
更进一步地，所述S4中的搅拌速度转速为300-500r/min。
更进一步地，所述S5中的分散剂为己烯基双硬脂酰胺。
更进一步地，所述S5中的增效剂为改性瓜尔胶粉末。
更进一步地，所述改性瓜尔胶的制备方法为：在反应釜中加入碱液，接着在300-400rpm的搅拌条件下加入瓜尔胶粉，加快搅拌速度至600-800rpm时加入半乳糖氧化酶和甘露糖酶，分散均匀后在120-130℃的条件下反应3-4h，所得产物倒入乙醇水溶液中调节pH值至7，过滤掉上清液后使用乙醇水溶液对沉淀进行洗涤，烘干粉碎后得改性瓜尔胶粉末。
有益效果
本发明提供了一种基于多巴胺改性二氧化钛的AKD生产工艺，与现有公知技术相比，本发明的具有如下有益效果：
本发明中通过多巴胺对二氧化钛进行改性，能够使二氧化钛具有更高的黏附力，还能够在油水界面处形成界面膜，从而降低界面张力和界面能，防止液滴聚结，进而能够在一定程度上提高AKD乳化后乳液的稳定性；在制备复合阳离子淀粉乳化剂的过程中加入高阳电荷丙烯酸酯类聚合物，能够在复合阳离子淀粉乳化剂中通过不同组分的静电和氢键等作用力构成超分子复合体系，从而提高玉米淀粉的乳化性能，其次，复合阳离子淀粉乳化剂中带有的正电荷，能够在AKD施胶的过程中与AKD之间起到协同作用，提高AKD施胶时的留着率；本发明中通过聚乙烯亚胺对AKD进行改性，通过聚乙烯亚胺中的亲水亲友基团能够提高乳液粒子在纤维上的附着率，从而有助于增进AKD乳液的稳定性和留着率。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本实施例的一种基于多巴胺改性二氧化钛的AKD生产工艺，包括以下生产步骤：
S1、称取40份的氢氧化钠置于烧杯内并加入1000ml的去离子水，搅拌均匀后升温至35℃，接着称取适量的多巴胺加入到上述烧杯内进行搅拌，然后称取适量的二氧化钛加入到上述烧杯内，在保持温度不变的条件下反应一段时间，最后将产物抽滤并使用去离子水洗涤多次，洗涤后放入60℃烘箱中进行干燥，干燥后进行研磨，所得即为经多巴胺改性的二氧化钛；
S2、按照10：1的质量比对复合阳离子淀粉乳化剂和复配型乳化剂进行混合，混合均匀后即为混合乳化剂；
S3、将AKD蜡粉在水浴中加热熔融，待AKD全部熔融完毕后，将预热好的聚乙烯亚胺溶液缓慢加入到熔融后的AKD中，高速剪切搅拌1min后，加入适量的去离子水，继续高速剪切搅拌10min，静置1h后冷却至常温，所得记为经聚乙烯亚胺改性的AKD；
S4、称取200份S3中经聚乙烯亚胺改性的AKD和适量的去离子水加入三口烧瓶中进行搅拌，在60℃的条件下加热至其完全融化，提高转速后加入9份S1中经多巴胺改性的二氧化钛和18份S2中的混合乳化剂，预混合5min后转入均质机内；
S5、向S4中均质机的体系内加入分散剂和增效剂，混合均匀后利用高剪切乳化机以10000r/min的转速高速剪切乳化10min，冷却至室温后加入15份聚氯化铝混合均匀制得AKD乳液。
S1中多巴胺与二氧化钛的质量比为3：2。
S1中的搅拌转速为500r/min。
S2中的复合阳离子淀粉乳化剂的制备方法包括以下步骤：
步骤1：将50份玉米淀粉、1份过硫酸铵、1份交联剂和4份高阳电荷丙烯酸酯类聚合物加入烧瓶内，在95℃的条件下糊化30min；
步骤2：向步骤1的体系内加入适量的去离子水稀释后，用醋酸调节pH值至3，所得即为复合阳离子淀粉乳化剂。
S2中的复配型乳化剂的制备方法包括以下步骤：
步骤一：称取2份非离子型表面活性剂和1份阳离子型表面活性剂倒入烧杯内，加入适量的溶剂后进行混合搅拌；
步骤二：将步骤一中的体系搅拌均匀后，置于11000Hz的频率下超声分散15min，所得即为复配型乳化剂。
S3中的水浴温度为75℃。
S4中的搅拌速度转速为300r/min。
S5中的分散剂为己烯基双硬脂酰胺。
S5中的增效剂为改性瓜尔胶粉末。
改性瓜尔胶的制备方法为：在反应釜中加入碱液，接着在400rpm的搅拌条件下加入瓜尔胶粉，加快搅拌速度至800rpm时加入半乳糖氧化酶和甘露糖酶，分散均匀后在120℃的条件下反应3h，所得产物倒入乙醇水溶液中调节pH值至7，过滤掉上清液后使用乙醇水溶液对沉淀进行洗涤，烘干粉碎后得改性瓜尔胶粉末。
实施例2：
本实施例的一种基于多巴胺改性二氧化钛的AKD生产工艺，包括以下生产步骤：
S1、称取40份的氢氧化钠置于烧杯内并加入1000ml的去离子水，搅拌均匀后升温至38℃，接着称取适量的多巴胺加入到上述烧杯内进行搅拌，然后称取适量的二氧化钛加入到上述烧杯内，在保持温度不变的条件下反应一段时间，最后将产物抽滤并使用去离子水洗涤多次，洗涤后放入60℃烘箱中进行干燥，干燥后进行研磨，所得即为经多巴胺改性的二氧化钛；
S2、按照10：1的质量比对复合阳离子淀粉乳化剂和复配型乳化剂进行混合，混合均匀后即为混合乳化剂；
S3、将AKD蜡粉在水浴中加热熔融，待AKD全部熔融完毕后，将预热好的聚乙烯亚胺溶液缓慢加入到熔融后的AKD中，高速剪切搅拌1min后，加入适量的去离子水，继续高速剪切搅拌10min，静置1h后冷却至常温，所得记为经聚乙烯亚胺改性的AKD；
S4、称取200份S3中经聚乙烯亚胺改性的AKD和适量的去离子水加入三口烧瓶中进行搅拌，在60℃的条件下加热至其完全融化，提高转速后加入10份S1中经多巴胺改性的二氧化钛和16份S2中的混合乳化剂，预混合5min后转入均质机内；
S5、向S4中均质机的体系内加入分散剂和增效剂，混合均匀后利用高剪切乳化机以10000r/min的转速高速剪切乳化20min，冷却至室温后加入13份聚氯化铝混合均匀制得AKD乳液。
S1中多巴胺与二氧化钛的质量比为3：2。
S1中的搅拌转速为500r/min。
S2中的复合阳离子淀粉乳化剂的制备方法包括以下步骤：
步骤1：将50份玉米淀粉、1份过硫酸铵、2份交联剂和3份高阳电荷丙烯酸酯类聚合物加入烧瓶内，在95℃的条件下糊化30min；
步骤2：向步骤1的体系内加入适量的去离子水稀释后，用醋酸调节pH值至3，所得即为复合阳离子淀粉乳化剂。
S2中的复配型乳化剂的制备方法包括以下步骤：
步骤一：称取2份非离子型表面活性剂和1份阳离子型表面活性剂倒入烧杯内，加入适量的溶剂后进行混合搅拌；
步骤二：将步骤一中的体系搅拌均匀后，置于10000Hz的频率下超声分散15min，所得即为复配型乳化剂。
S3中的水浴温度为80℃。
S4中的搅拌速度转速为500r/min。
S5中的分散剂为己烯基双硬脂酰胺。
S5中的增效剂为改性瓜尔胶粉末。
改性瓜尔胶的制备方法为：在反应釜中加入碱液，接着在300rpm的搅拌条件下加入瓜尔胶粉，加快搅拌速度至700rpm时加入半乳糖氧化酶和甘露糖酶，分散均匀后在125℃的条件下反应4h，所得产物倒入乙醇水溶液中调节pH值至7，过滤掉上清液后使用乙醇水溶液对沉淀进行洗涤，烘干粉碎后得改性瓜尔胶粉末。
实施例3：
本实施例的一种基于多巴胺改性二氧化钛的AKD生产工艺，包括以下生产步骤：
S1、称取40份的氢氧化钠置于烧杯内并加入1000ml的去离子水，搅拌均匀后升温至40℃，接着称取适量的多巴胺加入到上述烧杯内进行搅拌，然后称取适量的二氧化钛加入到上述烧杯内，在保持温度不变的条件下反应一段时间，最后将产物抽滤并使用去离子水洗涤多次，洗涤后放入60℃烘箱中进行干燥，干燥后进行研磨，所得即为经多巴胺改性的二氧化钛；
S2、按照10：1的质量比对复合阳离子淀粉乳化剂和复配型乳化剂进行混合，混合均匀后即为混合乳化剂；
S3、将AKD蜡粉在水浴中加热熔融，待AKD全部熔融完毕后，将预热好的聚乙烯亚胺溶液缓慢加入到熔融后的AKD中，高速剪切搅拌1min后，加入适量的去离子水，继续高速剪切搅拌10min，静置1h后冷却至常温，所得记为经聚乙烯亚胺改性的AKD；
S4、称取200份S3中经聚乙烯亚胺改性的AKD和适量的去离子水加入三口烧瓶中进行搅拌，在60℃的条件下加热至其完全融化，提高转速后加入8份S1中经多巴胺改性的二氧化钛和20份S2中的混合乳化剂，预混合5min后转入均质机内；
S5、向S4中均质机的体系内加入分散剂和增效剂，混合均匀后利用高剪切乳化机以10000r/min的转速高速剪切乳化15min，冷却至室温后加入14份聚氯化铝混合均匀制得AKD乳液。
S1中多巴胺与二氧化钛的质量比为3：2。
S1中的搅拌转速为500r/min。
S2中的复合阳离子淀粉乳化剂的制备方法包括以下步骤：
步骤1：将50份玉米淀粉、2份过硫酸铵、1份交联剂和3份高阳电荷丙烯酸酯类聚合物加入烧瓶内，在95℃的条件下糊化30min；
步骤2：向步骤1的体系内加入适量的去离子水稀释后，用醋酸调节pH值至3，所得即为复合阳离子淀粉乳化剂。
S2中的复配型乳化剂的制备方法包括以下步骤：
步骤一：称取2份非离子型表面活性剂和1份阳离子型表面活性剂倒入烧杯内，加入适量的溶剂后进行混合搅拌；
步骤二：将步骤一中的体系搅拌均匀后，置于12000Hz的频率下超声分散15min，所得即为复配型乳化剂。
S3中的水浴温度为70℃。
S4中的搅拌速度转速为400r/min。
S5中的分散剂为己烯基双硬脂酰胺。
S5中的增效剂为改性瓜尔胶粉末。
改性瓜尔胶的制备方法为：在反应釜中加入碱液，接着在400rpm的搅拌条件下加入瓜尔胶粉，加快搅拌速度至600rpm时加入半乳糖氧化酶和甘露糖酶，分散均匀后在130℃的条件下反应3h，所得产物倒入乙醇水溶液中调节pH值至7，过滤掉上清液后使用乙醇水溶液对沉淀进行洗涤，烘干粉碎后得改性瓜尔胶粉末。
性能测试
将实施例1-3所得的基于多巴胺改性二氧化钛的AKD乳液分别标记为实施例1、实施例2、实施例3，将市面上普通的AKD乳液标记为对比例，并分别对其性能进行检测，检测结果记录如下表：
Figure BDA0003742497780000091
通过上表的数据显示可知，本实施例1-3中基于多巴胺改性二氧化钛的AKD乳液的性能明显高于市面上普通AKD乳液的性能，具有优异的稳定性和胶粘粘度，因此本发明制备的基于多巴胺改性二氧化钛的AKD具有极佳的市场推广价值。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于多巴胺改性二氧化钛的AKD生产工艺，其特征在于，包括以下生产步骤：
S1、称取40份的氢氧化钠置于烧杯内并加入1000ml的去离子水，搅拌均匀后升温至35-40℃，接着称取适量的多巴胺加入到上述烧杯内进行搅拌，然后称取适量的二氧化钛加入到上述烧杯内，在保持温度不变的条件下反应一段时间，最后将产物抽滤并使用去离子水洗涤多次，洗涤后放入60℃烘箱中进行干燥，干燥后进行研磨，所得即为经多巴胺改性的二氧化钛；
S2、按照10：1的质量比对复合阳离子淀粉乳化剂和复配型乳化剂进行混合，混合均匀后即为混合乳化剂；
S3、将AKD蜡粉在水浴中加热熔融，待AKD全部熔融完毕后，将预热好的聚乙烯亚胺溶液缓慢加入到熔融后的AKD中，高速剪切搅拌1min后，加入适量的去离子水，继续高速剪切搅拌10min，静置1h后冷却至常温，所得记为经聚乙烯亚胺改性的AKD；
S4、称取200份S3中经聚乙烯亚胺改性的AKD和适量的去离子水加入三口烧瓶中进行搅拌，在60℃的条件下加热至其完全融化，提高转速后加入8-10份S1中经多巴胺改性的二氧化钛和16-20份S2中的混合乳化剂，预混合5min后转入均质机内；
S5、向S4中均质机的体系内加入分散剂和增效剂，混合均匀后利用高剪切乳化机以10000r/min的转速高速剪切乳化10-20min，冷却至室温后加入13-15份聚氯化铝混合均匀制得AKD乳液。
2.根据权利要求1所述的一种基于多巴胺改性二氧化钛的AKD生产工艺，其特征在于，所述S1中多巴胺与二氧化钛的质量比为3：2。
3.根据权利要求1所述的一种基于多巴胺改性二氧化钛的AKD生产工艺，其特征在于，所述S1中的搅拌转速为500r/min。
4.根据权利要求1所述的一种基于多巴胺改性二氧化钛的AKD生产工艺，其特征在于，所述S2中的复合阳离子淀粉乳化剂的制备方法包括以下步骤：
步骤1：将50份玉米淀粉、1-2份过硫酸铵、1-2份交联剂和3-4份高阳电荷丙烯酸酯类聚合物加入烧瓶内，在95℃的条件下糊化30min；
步骤2：向步骤1的体系内加入适量的去离子水稀释后，用醋酸调节pH值至3，所得即为复合阳离子淀粉乳化剂。
5.根据权利要求1所述的一种基于多巴胺改性二氧化钛的AKD生产工艺，其特征在于，所述S2中的复配型乳化剂的制备方法包括以下步骤：
步骤一：称取2份非离子型表面活性剂和1份阳离子型表面活性剂倒入烧杯内，加入适量的溶剂后进行混合搅拌；
步骤二：将步骤一中的体系搅拌均匀后，置于10000-12000Hz的频率下超声分散15min，所得即为复配型乳化剂。
6.根据权利要求1所述的一种基于多巴胺改性二氧化钛的AKD生产工艺，其特征在于，所述S3中的水浴温度为70-80℃。
7.根据权利要求1所述的一种基于多巴胺改性二氧化钛的AKD生产工艺，其特征在于，所述S4中的搅拌速度转速为300-500r/min。
8.根据权利要求1所述的一种基于多巴胺改性二氧化钛的AKD生产工艺，其特征在于，所述S5中的分散剂为己烯基双硬脂酰胺。
9.根据权利要求1所述的一种基于多巴胺改性二氧化钛的AKD生产工艺，其特征在于，所述S5中的增效剂为改性瓜尔胶粉末。
10.根据权利要求9所述的一种基于多巴胺改性二氧化钛的AKD生产工艺，其特征在于，所述改性瓜尔胶的制备方法为：在反应釜中加入碱液，接着在300-400rpm的搅拌条件下加入瓜尔胶粉，加快搅拌速度至600-800rpm时加入半乳糖氧化酶和甘露糖酶，分散均匀后在120-130℃的条件下反应3-4h，所得产物倒入乙醇水溶液中调节pH值至7，过滤掉上清液后使用乙醇水溶液对沉淀进行洗涤，烘干粉碎后得改性瓜尔胶粉末。
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