专利名称：一种施胶增强剂及其制备方法与应用的制作方法
技术领域：
本发明属于造纸化工技术领域，特别涉及一种施胶增强剂及其制备方法与应用。
背景技术：
在纸业制造エ艺工程中，为了满足纸张的使用性能，都会对纸张进 行施胶处理。传统的施胶多为浆内施胶，用于浆内施胶的胶料主要为松香胶系列制品或合成胶。松香胶最早用于浆内施胶，由于具有价格低廉且易于制备、施胶度易于控制、废纸容易处理等优点，一直是国内造纸行业主要采用的施胶剂。传统施胶方法的发展使得単位纸产量的耗胶量和施胶费用明显下降，但这种建立在松香胶基础上的传统施胶方法也存在着诸多的弊病松香施胶的酸性环境加重了设备的腐蚀和白水的污染，生产出的纸页强度较差且易于老化，对纸页填料要求苛刻而不利于造纸生产成本的降低等。此外，随着造纸资源日益紧张，再生纤维材料得到了大量使用。但是，使用再生纤维材料来制备纸页时，特别是废纸多次循环回用，因材料化学杂质多，细小纤维与填料比例大，纸张形成后，普遍存在強度差的特点，使用传统施胶剂处理纸张后依然难以达到高強度及较好的防潮要求。阳离子施胶是解决上述问题的一种有效的方法，施胶剂能增进纸及纸板的强度以改善产品的某些性能。因施胶剂能够渗透入纸纤维间隙，并在形成疏水层或者表面均匀结ー层膜，故可使纸表面的耐水性、表面強度、纤维结合度提高。申请号为200810048398. O、名称为“改性石油树脂施胶剂及其制备方法和用途”公开了ー种利用改性石油树脂制备施胶剂的方法，但是改性石油树脂的获得须在高温(190 200°C)高压状态下获得改性石油树月旨，一般造纸エ厂不便操作。此外，现有的阳离子施胶剂的性能、环境友好、节约用料等方面都有进一步提闻的必要。
发明内容
为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供ー种施胶增强剂。本发明的另ー目的在于提供上述施胶增强剂的制备方法。本发明的再一目的在于提供上述施胶增强剂的应用。本发明的目的通过下述技术方案实现一种施胶增强剂，包含以下所示质量比配比的物质施胶增强剂乳液淀粉硫酸铝=1 : (5 37. 5) : (2 6);其中，所述的淀粉为木薯淀粉或玉米淀粉，所述的施胶增强剂乳液包含以下所示质量比配比的物质高效活化剂石油树脂阳离子淀粉=(9. 5 12. 5): (4 16):15;所述的高效活化剂为聚丙烯酰胺、阳离子淀粉、羧甲基纤维素、硬脂酸、软脂酸、碳酸ニ胺、氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠、硝酸铈铵中的一种或至少两种的任意质量比混合物；所述的石油树脂为具有两个以上羧基或长链烃基的石油树脂；优选的，所述的石油树脂为十二烯基丁ニ酸。
上述施胶增强剂的制备方法，包括以下步骤(I)首先将高效活化剂和水按质量比I: (15 20)混合，加热至95°C 100°C，搅拌溶解，制成高效活化剂溶液；(2)将石油树脂与步骤(I)所得到的高效活化剂溶液混合，搅拌溶解后于95°C 100°c恒温反应5 20min得到混 合液；(3)将阳离子淀粉与步骤(2)所得混合液混合，95°C 100°C恒温搅拌反应20 30min使阳离子淀粉糊化，加水降温至35°C 45°C制成施胶增强剂乳液；其中，高效活化齐U、石油树脂和阳离子淀粉按质量比(9. 5 12.5) : (4 16) :15配比；(4)将淀粉和水按质量比(5 37. 5) (100 150)混合溶解，加热至90 95°C后加入硫酸铝和步骤(3)所得的施胶增强剂乳液，搅拌均匀，调节pH值为4. I 4. 5，即制成施胶增强剂；其中，施胶增强剂乳液、淀粉和硫酸铝按质量比I : (5 37. 5) : (2 6)配比。步骤(I)中所述的加热优选为隔水水浴加热；步骤(I)中所述的搅拌的速度优选为30 60rpm ；步骤(2)中所述的搅拌的速度优选为30 60rpm ；步骤(3)中所述的阳离子淀粉可预先用水溶解，其中，阳离子淀粉与水的质量比为I :2 3 ;步骤(3)中所述的搅拌的速度优选为30 60rpm ；步骤(3)中所述的施胶增强剂乳液通过加水调节其固含量为12% ；步骤(4)中所述的加热优选为隔水水浴加热；步骤(4)中所述的施胶增强剂冷却至温度为70 80°C时使用。上述施胶增强剂在造纸过程中的应用，其中，施胶增强剂作为外部施胶剂的使用，施胶增强剂乳液作为内部施胶增强剂的使用。本发明制备方法中所用石油树脂优选为分子中含有两个以上羧基或长链烃基，t匕如十二烯基丁ニ酸，其中，所含羧基越多，其更易与纸浆纤维结合，对纸张具有极强的吸附和成膜性能，而一般石油树脂只有ー个羧基；此外，长链的烃基则可以提供疏水性，在防潮方面起到十分重要的作用。由于采用的石油树脂都是エ业产品，不需要经过高温高压的改性处理，材料来源十分广泛，便于取材，更适于大規模エ业化生产。本发明采用的各种原料以及中间产物都为环境友好物。本发明相对于现有技木，具有如下优点和有益效果(I)本发明制备的施胶增强剂可广泛用于各类纸张或纸板，能更好的提高纸板的环压强度、抗张强度，这意味着制备相同表现的纸张时，本发明可以节省出更多的纸量或施胶剂量；(2)本发明制备的施胶增强剂能与细小纤维交联作用，有较好的防潮性能；(3)本发明制备的施胶增强剂具有优良的机械稳定性，在操作过程中产生气泡少；(4)本发明制备エ艺更简単，由于采用的石油树脂都是エ业产品，不需要经过高温高压的改性处理，操作更方便，原材料环境友好、易得，更适于大規模エ业化生产。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进ー步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。实施例I(I)将12. 5g聚丙烯酰胺和187. 5g水混合后得到200g混合液，将混合液水浴加热至95°C 100°C恒温，搅拌转速30rpm至溶解，得到高效活化剂溶液；(2)在转速为30rpm连续搅拌下慢慢将4g十二烯基丁ニ酸加入到步骤(I)所得到的高效活化剂溶液中，95°C 100°C恒温反应5分钟后得到混合液；(3)将15g阳离子淀用30g水溶解后加入至步骤(2)所得的混合液中，95 °C 100°c恒温，30rpm搅拌反应30分钟后，加冷水至总重量为262. 5g再冷却至40°C出料(固含量为12%)，即为施胶增强乳液；
(4)将木薯淀粉5g加IOOg水溶解并加热至90 95°C，接着加入Ig步骤(3)所得的施胶增强乳液中以及2g Al2(SCM)3，搅拌均匀，调节pH值至4. I，降温至80°C即制成施胶增强剂Al。实施例2(I)将4g羧甲基纤维素以及5. 5g硬脂酸作为高效活化剂和190. 5g水混合后得到200g混合液，将混合液加热至95°C 100°C恒温，转速60rpm搅拌至溶解，得到高效活化剂溶液；(2)在转速为45rpm连续搅拌下慢慢将IOg十二烯基丁ニ酸加入到步骤(I)所得到的高效活化剂溶液中，95°C 100°C恒温反应10分钟后得到混合液；(3)将15g阳离子淀粉用35g水溶解后加入至步骤(2)所得的混合液中，95°C 100°C恒温，60rpm搅拌反应30分钟后，加冷水至总重量为287. 5g再冷却至40°C出料(固含量为12%)，即为施胶增强乳液；(4)将木薯淀粉25g加250g水溶解并加热至90 95°C，接着加入2g步骤(3)所得的施胶增强乳液中以及4g Al2 (S04) 3,搅拌均匀，调节PH值至4. 5，降温至70°C即制成施胶增强剂A2。实施例3(I)将5g碳酸ニ胺以及6g氢氧化钠作为高效活化剂和189g水混合后得到200g混合液，将混合液加热至95°C 100°C恒温，转速45rpm下搅拌溶解，得到高效活化剂溶液；(2)在45rpm转速连续搅拌下慢慢将16g十二烯基丁ニ酸加入到步骤(I)所得到的高效活化剂溶液中，95°C 100°C恒温反应20分钟后得到混合液；(3)将15g阳离子淀粉用45g水溶解后加入至步骤(2)所得的混合液中，95°C 100°c恒温，30rpm搅拌反应20分钟后，加冷水至总重量为350g再冷却至40°C出料(固含量为12%)，即为施胶增强乳液；(4)将玉米淀粉37. 5g加150g水溶解并加热至90 95°C，接着加入Ig步骤(3)所得的施胶增强乳液中以及6g Al2 (SO4)3，搅拌均勻，调节pH值至4. 1，降温至75°C即制成施胶增强剂A3。对比实施例(I)将4g羧甲基纤维素以及5. 5g硬脂酸作为高效活化剂和190. 5g水混合后得到200g混合液，将混合液加热至95°C 100°C恒温，转速60rpm搅拌至溶解，得到高效活化剂溶液；(2)在转速为45rpm连续搅拌下慢慢将IOg松香加入到步骤(I)所得到的高效活化剂溶液中，95°C 100°C恒温反应10分钟后得到混合液；(3)将15g阳离子淀粉用45g水溶解后加入至步骤(2)所得的混合液中，95°C 100°c恒温，30rpm搅拌反应30分钟后，加冷水至总重量为287. 5g再冷却至40°C出料(固含量为12%)，即为施胶增强乳液；(4)将木薯淀粉25g加250g水溶解并加热至90 95°C，接着加入2g步骤(3)所得的施胶增强乳液中以及4g Al2 (SO4)3，搅拌均匀，调节pH值至4. 5，降温至70°C即制成施胶增强剂A4。效果实施例对以上实施例得到的施胶增强剂A1、A2、A3以及A4以瓦楞原纸为对象进行试验， 检测其应用效果其中，样品ー为用施胶增强剂Al处理瓦楞原纸得到的样品；样品ニ为用施胶增强剂A2处理瓦楞原纸得到的样品；样品三为用施胶增强剂A3处理瓦楞原纸得到的样品；样品四为用施胶增强剂A4处理瓦楞原纸得到的样品；样品五为未经过任何处理的瓦楞原纸；检验方法纸张抗张强度的測定GB/T 12914-2008纸和纸板抗张强度的測定法(恒速加荷法)；纸张环压强度的测定瓦楞原纸GB/T13023-2008 ；Cobb值的测定GB/T1540-2002纸和纸板吸水性的可勃法测定；纸张施胶度的测定GB/T 460-2008纸施胶度的測定。检验各參数和性能结果如表一所示表一
权利要求
1.一种施胶增强剂，其特征在于包含以下按质量比配比的物质 施胶增强剂乳液淀粉硫酸铝=1 : (5 37. 5) : (2 6);其中，所述的施胶增强剂乳液包含以下按质量比配比的物质 高效活化剂石油树脂阳离子淀粉=(9. 5 12. 5) :(4 16) 15 ； 所述的高效活化剂为聚丙烯酰胺、阳离子淀粉、羧甲基纤维素、硬脂酸、软脂酸、碳酸二胺、氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠、硝酸铈铵中的一种或至少两种的任意质量比混合物； 所述的石油树脂为具有两个以上羧基或长链烃基的石油树脂。
2.根据权利要求I所述的施胶增强剂，其特征在于所述的淀粉为木薯淀粉或玉米淀粉。
3.根据权利要求I所述的施胶增强剂，其特征在于所述的石油树脂为十二烯基丁二酸。
4.权利要求I所述的施胶增强剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤 (1)首先将高效活化剂和水按质量比I:(15 20)混合，加热至95°C 100°C，搅拌溶解，制成高效活化剂溶液； (2)将石油树脂与步骤(I)所得到的高效活化剂溶液混合，搅拌溶解后于95°C 100°C恒温反应5 20min得到混合液； (3)将阳离子淀粉与步骤(2)所得混合液混合，95°C 100°C恒温搅拌反应20 30min使阳离子淀粉糊化，加水降温至35V 45°C制成施胶增强剂乳液；其中，高效活化剂、石油树脂和阳离子淀粉按质量比(9. 5 12. 5) : (4 16) :15配比； (4)将淀粉和水按质量比(5 37.5) (100 150)混合溶解，加热至90 95°C后加入硫酸铝和步骤(3)所得的施胶增强剂乳液，搅拌均匀，调节pH值为4. I 4.5，即制成施胶增强剂；其中，施胶增强剂乳液、淀粉和硫酸铝按质量比I : (5 37. 5) : (2 6)配比。
5.根据权利要求4中所述的施胶增强剂的制备方法，其特征在于 步骤(I)中所述的加热为隔水水浴加热，所述的搅拌的速度为30 60rpm ； 步骤(2)中所述的搅拌的速度为30 60rpm ； 步骤(3)中所述的搅拌的速度为30 60rpm ； 步骤(4)中所述的加热为隔水水浴加热。
6.根据权利要求4中所述的施胶增强剂的制备方法，其特征在于步骤(3)中所述的阳离子淀粉预先用水溶解，其中，阳离子淀粉与水的质量比为I :2 3。
7.根据权利要求4中所述的施胶增强剂的制备方法，其特征在于步骤(3)中所述的施胶增强剂乳液的固含量为12%。
8.根据权利要求3中所述的施胶增强剂的制备方法，其特征在于步骤(4)中所述的施胶增强剂冷却至温度为70 80°C时使用。
9.权利要求I 3所述的施胶增强剂在造纸过程中的应用。
全文摘要
本发明公开了一种施胶增强剂及其制备方法与应用。本发明先通过按高效活化剂∶石油树脂∶阳离子淀粉＝(9.5～12.5)∶(4～16)∶15的质量比制备施胶增强剂的乳液，然后按施胶增强剂乳液∶淀粉∶硫酸铝＝1∶(5～37.5)∶(2～6)的质量比复配得到施胶增强剂；由于本发明通过石油树脂的优化选择，所用石油树脂不需要经过高温高压的改性处理，所用材料来源广泛，很大程度的改善了制备工艺；此外，通过本发明产品处理后的纸张在环压强度、抗张强度和防潮性能方面都有优越表现，有着十分良好的工业化生产和应用价值。
文档编号D21H19/14GK102704338SQ201210140
公开日2012年10月3日 申请日期2012年5月8日 优先权日2012年5月8日
发明者曹国平, 李广胜 申请人:华南理工大学