CN116239969A - 一种半纤维素基pva纱管胶及其制备方法 - Google Patents

一种半纤维素基pva纱管胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种半纤维素基PVA纱管胶，其原料包括如下质量份的组分：0.04‑0.1份半纤维素、0.02‑0.05份聚乙烯醇、0.01‑0.03份催化剂、0.12‑0.20份高岭土、0.0005‑0.002份交联剂、0.01‑0.03份制浆废液、0.0001‑0.0005份消泡剂和0.7‑0.8份水。本发明还提供一种半纤维素基PVA纱管胶的制备方法。本发明利用可再生的无毒无害的半纤维素代替一部分PVA，提高PVA粘合剂在纸管粘合中的粘结力，同时让粘合剂有合适的保水性和粘度；利用制浆废液的碱性和原料组成特性，让纱管胶的颜色更接近预纱管原纸的颜色，制备得到质量更高的一种无毒无害的纱管胶。该纱管胶具有性能稳定，干燥速度快，保水性合适，粘结力高，悬浮性良好，纸管的环压值高和粘结力强等优点。

Description

一种半纤维素基PVA纱管胶及其制备方法
技术领域
本发明属于纤维素基纱管胶领域，具体涉及一种半纤维素基PVA纱管胶及其制备方法。
背景技术
用于纱管纸的粘合剂一般分为天然高分子类和化学合成类，天然高分子类主要包括淀粉以及淀粉的下游产物，化学合成类一般为聚乙烯醇(PVA)和聚醋酸乙烯酯。天然高分子类由于其原料本身的粘性高，容易与酸发生解聚反应，导致产品的稳定性和使用性能降低。另外，淀粉类作为粮食的主要类别，其工业使用也要受到一定的限制。以PVA为主要原料的粘合剂的粘合性能虽然在木材、纺织品、办公用胶水和高档涂料基料等具有较好的性能，但是在纱管纸粘合剂中的性能不突出，其粘结力还有待进一步的提高，需要较高的技术含量。以聚醋酸乙烯酯为主要原料的纱管粘合剂实为木材粘合技术的借用，且对于纱管纸用粘合剂的的粘结效果仍有待提高。而且上述的两种粘合剂的加工技术要求较高，成本也较高，中间的加工过程均不同程度的产生污染物。
随着人们生活质量的提高，越来越重视环保问题和再生资源的重复利用。半纤维素在植物资源中其含量仅次于纤维素，是一种取之不尽，用之不竭的再生性植物资源，因此让他成为工业聚合物的新型原料成为可能。
CN114574126A公开了一种半纤维素基纱管胶的原料组合物及其制备方法，其包括如下重量份数的各组分：0.2-0.3份半纤维素改性物、0.02-0.05份碳酸钙、0.02-0.05份白水泥、0.01-0.02份高岭土、0.05-0.1份增粘剂、0.02-0.03份交联剂、0.02-0.03份氢键削弱剂和0.4-0.6份水。该发明采用半纤维素结合中其他原料制得的半纤维素基纱管胶具有原料配方相对简单，制备步骤简单易操作，粘结力强，干燥速度快，使用范围广，环压值高，成本低，不产生二次污染等优点。但是，该纱管胶与经常使用的PVA粘合剂不相容，导致生产厂家更换粘合剂类型时清洗困难，请洗不干净容易发生化学反应，絮聚成团。
CN114686119A公开了一种粘合剂及其原料组合物、制备方法和应用。粘合剂的原料组合物包括如下重量份数的各组分：1份淀粉、4-15份淀粉水解产物、1-5份增强剂、0.4-1.5份交联剂、0.4-2.5份膨润土、1-5份碳酸钙、2-10份水、制浆废液和造纸污泥；以所述淀粉的重量份数为1份计，制浆废液的干物料的重量份数为2-9份，造纸污泥的干物料的重量份数为2.12-8.25份。该发明的粘合剂具有原料配方相对简单，制备步骤简单易操作，粘结力强，干燥速度快，使用范围广，环压值高，成本低，不产生二次污染等优点，可有效提高对纱管纸的粘结效果。但是，该纱管胶的储存时间短，淀粉容易水解，随着时间的放置效果变差。
因此，本发明基于上述情况，开发了一种以半纤维素为原料的PVA纱管胶，具有原料来源广，成本低，粘结力高，干燥快，能增加纸的抗压能力，无毒，不产生二次污染等优点。
发明内容
本发明所要解决的问题是利用可再生的无毒无害的半纤维素代替一部分PVA，提高PVA粘合剂在纸管粘合中的粘结力，同时让粘合剂有合适的保水性和粘度；利用制浆废液的碱性和原料组成特性，让纱管胶的颜色更接近预纱管原纸的颜色，制备出质量更高的一种无毒无害的纱管胶。该纱管胶具有性能稳定，干燥速度快，保水性合适，粘结力高，悬浮性良好，纸管的环压值高和粘结力强等优点。
本发明采用以下技术方案解决上述技术问题。
一种半纤维素基PVA纱管胶，其原料包括如下质量份的组分：0.04-0.1份半纤维素、0.02-0.05份聚乙烯醇、0.01-0.03份催化剂、0.12-0.20份高岭土、0.0005-0.002份交联剂、0.01-0.03份制浆废液、0.0001-0.0005份消泡剂和0.7-0.8份水。
优选地，所述半纤维素包括原始半纤维素、氧化半纤维素或酶解半纤维素中的一种或多种。
优选地，所述原始半纤维素的分子量为2-5万。
优选地，所述氧化半纤维素所用的氧化剂包括次氯酸钠、次氯酸钙、高锰酸钾、重铬酸钾、双氧水、过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾中的一种或多种。
优选地，所述酶解半纤维素所用酶解剂包括聚木糖酶、聚甘露糖酶、半纤维素酶、聚半乳糖酶中的一种或多种。
优选地，所述聚乙烯醇包括PVA1799、PVA1788、PVA2088中的一种或多种。
优选地，所述催化剂包括无机酸、有机酸中的一种或多种；更优选地，所述无机酸包括盐酸、硫酸中的一种或多种；所述有机酸包括醋酸、柠檬酸、甲酸中的一种或多种。
优选地，所述的酸的质量分数为8-15％。
优选地，所述高岭土为600-1250目的水洗高岭土。
优选地，所述交联剂包括乙二醛、丁二醛、戊二醛中的一种或多种。
优选地，所述制浆废液来源于预处理盘磨机化学处理碱性过氧化氢机械浆法(PRC-APMP)或碱性过氧化物机械浆法(APMP)，更优地为PRC-APMP法。
优选地，所述制浆废液的固含量为50-60％，更优地为57-60％。
优选地，所述消泡剂为磷酸三丁酯。
本发明还提供一种半纤维素基PVA纱管胶的制备方法，具体步骤包括：
(1)原始半纤维素不经过或经过氧化、酶解处理，制得物料A；
(2)将物料A与PVA加入水中，升温搅拌一定时间，直至成为均一物料，制得物料B；
(3)在一定温度下，向物料B中催化剂，调节pH在1-3之间，加入高岭土和消泡剂，搅拌均匀，制得物料C；
(4)在一定温度下，向物料C中加入交联剂，反应一段时间，用制浆废液调节pH在4.0-5.0之间，降至室温，制得半纤维素基PVA纱管胶。
优选地，步骤(2)中，所述温度为80-90℃，搅拌时间为2-4h。
优选地，步骤(3)中，所述温度为50-60℃。
优选地，步骤(4)中，所述温度为50-60℃，反应时间为2-4h。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：半纤维素和聚乙烯醇之间的羟基通过氢键键和形成高分子聚合物，然后在催化剂酸的作用下与交联剂发生羟醛缩合反应，提高了样品的保水性，同时具有良好的粘结性。
本发明制得的半纤维素基纱管胶以可再生来源广泛的半纤维素为主要原料和制浆废液为pH调节剂，能够实现资源的高效利用，变废为宝；制半纤维素廉价易得，供给充足；采用半纤维素结合本申请中其他原料制得的半纤维素基纱管胶具有原料配方相对简单，制备步骤简单易操作，粘结力强，干燥速度快，使用范围广，环压值高，成本低，保水性合适，不产生二次污染等优点。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
实施例1
一种半纤维素基PVA纱管胶的制备方法，具体步骤包括：
(1)取原始半纤维素25g，记做物料A；
(2)将物料A与PVA208810g加入到350g纯水中，升温至90℃保温搅拌4h时间，直至成为均一物料，制得物料B；
(3)在60℃温度下，向物料B中加入12％盐酸8.86g，调节pH为1.42，加入600目水洗高岭土60g和消泡剂磷酸三丁酯0.05g，搅拌均匀，制得物料C；
(4))在60℃温度下，向物料C中加入0.35g戊二醛，保温反应2h，用固含量57％的制浆废液5g调节pH在4.52，降至室温，制得半纤维素基PVA纱管胶。
实施例2
一种半纤维素基PVA纱管胶的制备方法，具体步骤包括：
(1)取聚木糖酶酶解半纤维素50g，记做物料A；
(2)将物料A与PVA178815g加入到400g纯水中，升温至90℃保温搅拌2h时间，直至成为均一物料，制得物料B；
(3)在50℃温度下，向物料B中加入8％硫酸5g，调节pH为1.49，加入1250目水洗高岭土80g和消泡剂磷酸三丁酯0.1g，搅拌均匀，制得物料C；
(4)在60℃温度下，向物料C中加入0.25g丁二醛，保温反应2h，用固含量57％的制浆废液7g调节pH为4.11，降至室温，制得半纤维素基PVA纱管胶。
实施例3
一种半纤维素基PVA纱管胶的制备方法，具体步骤包括：
(1)取双氧水氧化半纤维素35g，记做物料A；
(2)将物料A与PVA179915g加入到400g纯水中，升温至90℃保温搅拌2h时间，直至成为均一物料，制得物料B；
(3)在50℃温度下，向物料B中加入15％柠檬酸12g，调节pH为1.49，加入1250目水洗高岭土80g和消泡剂磷酸三丁酯0.05g，搅拌均匀，制得物料C；
(4)在60℃温度下，向物料C中加入0.25g戊二醛，保温反应2h，用固含量57％的制浆废液8g调节pH在4.11，降至室温，制得半纤维素基PVA纱管胶。
实施例4
一种半纤维素基PVA纱管胶的制备方法，具体步骤包括：
(1)取原始半纤维素30g，记做物料A；
(2)将物料A与PVA208815g加入到350g纯水中，升温至90℃保温搅拌4h时间，直至成为均一物料，制得物料B；
(3)在60℃温度下，向物料B中加入12％醋酸15g，调节pH为2.34，加入600目水洗高岭土80g和消泡剂磷酸三丁酯0.05g，搅拌均匀，制得物料C；
(4)在60℃温度下，向物料C中加入0.9g乙二醛，保温反应4h，用固含量57％的制浆废液8g调节pH在4.78，降至室温，制得半纤维素基PVA纱管胶。
实施例5
一种半纤维素基PVA纱管胶的制备方法，具体步骤包括：
(1)取次氯酸钠氧化半纤维素45g，记做物料A；
(2)将物料A与PVA178815g加入到350g纯水中，升温至90℃保温搅拌4h，直至成为均一物料，制得物料B；
(3)在60℃温度下，向物料B中加入15％甲酸14g，调节pH为2.33，加入1250目水洗高岭土80g和消泡剂磷酸三丁酯0.1g，搅拌均匀，制得物料C；
(4)在60℃温度下，向物料C中加入1g乙二醛，保温反应3h，用固含量57％的制浆废液12g调pH在4.67，降至室温，制得半纤维素基纱管胶。
对比例1
济宁某公司的市售20％固含量的纱管胶。
对比例2
与实施例1相比，区别在于无步骤(1)和物料A，其他条件参数同实施例1。
对比例3
与实施例1相比，区别在于步骤(2)中PVA2088加5g，其他条件参数同实施例1。
对比例4
与实施例1相比，区别在于步骤(3)中不添加12％盐酸8.86g，即不调节pH，其他条件参数同实施例1。
对比例5
与实施例1相比，区别在于步骤(3)中不添加高岭土，其他条件参数同实施例1。
对比例6
与实施例1相比，区别在于步骤(3)中不加消泡剂，其他条件参数同实施例1。
对比例7
与实施例1相比，区别在于步骤(4)中不加戊二醛，其他条件参数同实施例1。
对比例8
与实施例1相比，区别在于步骤(4)中，不加制浆废液调节pH，其他条件参数同实施例1。
对比例9
与实施例1相比，区别在于步骤(4)中，不加制浆废液调节pH，改用添加32％的液碱调节pH至4.52，其他条件参数同实施例1。
对比例10
专利CN114574126A中的实施例1。
对比例11
专利CN114686119A中的实施例1。
实施效果：
采用高定量纱管纸作为施胶原纸，使用上述样品，在实验室小型涂布机上，以10g/m2涂布量(湿料)分别进行单面施胶，施胶后的纸样用另一张箱板纸贴在表面，在以相同的温度、压力(20℃*0.02Mpa)在压光机上碾压一遍，恒温恒湿实验室放置24h，得到各施胶纱管纸。对各纱管胶及施胶的纱管纸的指标进行检测，所得结果如表1和2所示。其中表1为纱管胶的保水性数据，表2为施胶纱管纸的粘合情况、环压力值、内结合强度和颜色变化结果。
采用涂料保水度仪AA-GWR250检测纱管胶的保水值；利用IBT层间结合强度测定仪测定层间结合强度；利用仪器DCP-KY3000测定环压指数；粘合情况为两页纸下压光机后两张纸的粘合情况；颜色以涂在纸页上纸页颜色变化与否为准。其中，胶液的保水性纱管纸的定量430g/m2。保水值越大表明胶液浸入纸页的越多，纸页润湿越严重，后面干燥速度慢，保水性越小表明胶液浸入纸页的越少，粘合的为表皮粘合，进入不了纸页，导致粘合下降。层间结合力数值的大小代表两张纸粘合的强弱，环压指数的大小代表抗压能力大小。
表1
Figure BDA0004031246900000071
/>
Figure BDA0004031246900000081
表2
Figure BDA0004031246900000082
由表1可以看出，实施例所得纱管胶的保水值比较稳定的均一，而对比例的保水值变化较大，有高有低。从表2可以看出，实施例1-5制得的半纤维素基PVA纱管胶与对比例1的现有市售样品和对比例2-9制得的纱管胶相比，具有良好的粘合效果、环压力值、层间结合强度和上胶性能，与专利CN114574126A和CN114686119A相比，层间结合强度较高。
以上仅为本发明的优选实施例，本行业的技术人员应该了解，本发明不受这些实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种半纤维素基PVA纱管胶，其特征在于，包括如下质量份的原料：0.04-0.1份半纤维素、0.02-0.05份聚乙烯醇、0.01-0.03份催化剂、0.12-0.20份高岭土、0.0005-0.002份交联剂、0.01-0.03份制浆废液、0.0001-0.0005份消泡剂和0.7-0.8份水。
2.如权利要求1所述的一种半纤维素基PVA纱管胶，其特征在于，所述半纤维素包括原始半纤维素、氧化半纤维素或酶解半纤维素中的一种或多种。
3.如权利要求2所述的一种半纤维素基PVA纱管胶，其特征在于，所述原始半纤维素的分子量为2-5万。
4.如权利要求2所述的一种半纤维素基PVA纱管胶，其特征在于，所述氧化半纤维素所用的氧化剂包括次氯酸钠、次氯酸钙、高锰酸钾、重铬酸钾、双氧水、过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾中的一种或多种；
和/或，所述酶解半纤维素所用酶解剂包括聚木糖酶、聚甘露糖酶、半纤维素酶、聚半乳糖酶中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的一种半纤维素基PVA纱管胶，其特征在于，所述聚乙烯醇包括PVA1799、PVA1788、PVA2088中的一种或多种。
6.如权利要求1所述的一种半纤维素基PVA纱管胶，其特征在于，所述催化剂包括无机酸、有机酸中的一种或多种；更优选地，所述无机酸包括盐酸、硫酸中的一种或多种，所述有机酸包括醋酸、柠檬酸、甲酸中的一种或多种；
和/或，所述催化剂的质量分数为8-15％。
7.如权利要求1所述的一种半纤维素基PVA纱管胶，其特征在于，所述高岭土为600-1250目的水洗高岭土；
和/或，所述交联剂包括乙二醛、丁二醛、戊二醛中的一种或多种；
和/或，所述消泡剂为磷酸三丁酯。
8.如权利要求1所述的一种半纤维素基PVA纱管胶，其特征在于，所述制浆废液的固含量为50-60％。
9.如权利要求1-8任一项所述的一种半纤维素基PVA纱管胶的制备方法，其特征在于，包括如下具体步骤：
(1)取原始半纤维素、氧化或酶解半纤维素，记做物料A；
(2)将物料A与PVA加入水中，升温搅拌一定时间，直至成为均一物料，制得物料B；
(3)在一定温度下，向物料B中催化剂，调节pH在1-3之间，加入高岭土和消泡剂，搅拌均匀，制得物料C；
(4)在一定温度下，向物料C中加入交联剂，反应一段时间，用制浆废液调节pH在4.0-5.0之间，降至室温，制得半纤维素基PVA纱管胶。
10.如权利要求9所述的一种半纤维素基PVA纱管胶的制备方法，其特征在于，所示步骤(2)中，所述温度为80-90℃，搅拌时间为2-4h；
和/或，所述步骤(3)中，所述温度为50-60℃；
和/或，所述步骤(4)中，所述温度为50-60℃，反应时间为2-4h。
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