一种再分散粉末akd施胶剂及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001]本发明属于造纸施胶剂技术领域，具体涉及一种再分散粉末AKD施胶剂及其制备方法与应用。
【背景技术】
[0002]中性施胶代表了当今造纸施胶技术发展的潮流和方向。而在众多的中碱性造纸施胶剂中最受造纸厂家青睐的当属被称为纤维素反应型施胶剂的烷基烯酮二聚物(AKD)和烯基琥珀酸酐(ASA)。由于AKD的施胶效率比ASA高，不须现场乳化，且水解倾向不如ASA明显，纸机湿部较为清洁，较少有粘辊和结垢问题，AKD比ASA应用得更为普遍。AKD是一种低熔点(一般在43°C?65°C之间)的浅黄色蜡状固体，不溶于水，通常是将其熔化后加入乳化剂进行高压乳化，得到水包油型的AKD乳液。AKD具有高活性，常温下易水解等特性，因此，其乳液的配制除了乳化问题，稳定性差一直是未能解决的问题(AKD乳液夏季需贮存在阴凉的库房内，避免阳光直射，冬季需贮存在暖库中，以防其冻结，最佳贮存温度为5?25°C，贮存时间不超过60天)。目前，AKD常用乳化剂包括木质素磺酸钠、阳离子淀粉等天然高分子和表面活性剂，表面活性剂主要有高级脂肪酸、高级脂肪醇等，上述表面活性剂所制乳液多泡、稳定性较差。由于淀粉的价格较低，较多的企业是利用阳离子淀粉来乳化AKD。但是大量使用阳离子淀粉，AKD乳液在高温下易出现发霉、变质等问题，且所制得的施胶剂固含量较低(15% )，此液态施胶剂乳液需要用到大量塑料或铁质储罐，不仅增加成本，而且造成资源的浪费。若设想将液态施胶剂乳液干燥后制成干粉形式，密封包装运输到工厂，在工厂加水溶解调配即可使用，则可以降低包装运输费用、减少助剂使用量、延长存储周期。但是，如果直接将乳液干燥，往往得到的粉末难再分散于水中。对于再分散型粉末来说，粉末的再分散问题一直是最难解决的问题，因此实现这项技术的关键在于制备可再分散性能良好的再分散型粉末施胶剂，要求具有良好的再分散性和施胶性，使用时可基本获得施胶剂乳液一样的性能。
【发明内容】
[0003]为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种再分散粉末AKD施胶剂。
[0004]本发明的另一目的在于提供上述再分散粉末AKD施胶剂的制备方法。
[0005]本发明的再一目的在于提供上述再分散粉末AKD施胶剂在造纸施胶过程中的应用。
[0006]本发明目的通过以下技术方案实现:
[0007]一种再分散粉末AKD施胶剂，由100质量份的AKD乳液、2?8质量份的水溶性高聚物和2?10质量份的无机粉体经混合干燥制备而成。
[0008]所述的水溶性高聚物是指水溶性高分子聚合物，包括以下聚合物中的至少一种:聚乙烯醇，阳离子聚乙烯醇，聚乙烯基吡咯烷酮，水溶性多糖。
[0009]所述的聚乙烯醇优选部分水解的聚乙烯醇或化学改性的聚乙烯醇，优选醇解度为87% -89%，聚合度为1700的聚乙烯醇；所述的水溶性多糖优选淀粉/改性淀粉、纤维素、羧甲基纤维素。
[0010]所述的无机粉体优选碳酸钙、二氧化钛、滑石粉、高岭土和二氧化硅溶胶中的至少一种。
[0011]上述再分散粉末AKD施胶剂的制备方法，包括以下步骤:往100质量份的AKD乳液中加入2?8质量份的水溶性高聚物搅拌混合均匀，然后加入2?10质量份的无机粉体经混合干燥制备而成。
[0012]所述的水溶性高聚物在加入时先用水完全溶解；所述的干燥是指烘箱干燥、冷冻干燥或喷雾干燥，优选喷雾干燥。
[0013]所述的烘箱干燥是指在40?50°C温度下干燥4?7h ;所述的喷雾干燥是指入口温度为120?180 °C，出口温度为70?95 °C的喷雾干燥；优选入口温度为130?150 °C，出口温度为75?90 °C的喷雾干燥。
[0014]所述AKD乳液的制备方法如下:
[0015](I)将30?38质量份的去离子水加入容器中，加热至AKD的熔点以上，加入2?5质量份乳化剂和O?2质量份分散剂，搅拌5?15min得到混合溶液；
[0016](2)将10?15质量份AKD蜡粉加热熔融后与步骤(I)的混合溶液混合，搅拌5?15min得到乳化物；
[0017](3)将步骤⑵所得乳化物加入到39?51质量份的冰水中，加入O?5质量份硫酸铝溶液，搅拌降温至10?40°c，得到AKD乳液。
[0018]所述加热至AKD的熔点以上是指加热至60?80°C，优选加热至60?75°C。
[0019]所述的乳化剂是指阳离子淀粉，包括玉米阳离子淀粉、木薯阳离子淀粉、麦类阳离子淀粉和马铃薯阳离子淀粉中的至少一种。
[0020]所述的分散剂是指阴离子型分散剂，包括十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠和木质素磺酸钠中的至少一种。
[0021]所述AKD蜡粉加热熔融是指加热至60?80°C，优选加热至60?75°C。
[0022]步骤⑵所述的搅拌是指先以2000?4000r/min的速度搅拌Imin，然后以12000?18000r/min搅拌速度搅拌8?lOmin。
[0023]步骤(3)中所述硫酸铝溶液的质量分数为40%。
[0024]所述AKD乳液中AKD的质量含量为10%?15%。
[0025]上述再分散粉末AKD施胶剂在造纸施胶过程中的应用。
[0026]本发明的制备方法及所得到的产物具有如下优点及有益效果:
[0027](I)本发明加入的水溶性高聚物具有较高的玻璃转化温度，在干燥过程中能够抵抗短时的高温，能够保护内部胶粒免受高温的破坏，具有保护乳液粒子的能力，同时水溶性高聚物的结构中有大量的羟基或者羧基，能够使所得粉末具有较好的水分散性；本发明通过加入无机粉体，以保证粉末在贮存过程不结团，在较长的贮存时间下仍然具有良好的流动性；
[0028](2)本发明的制备方法及工艺简单，所制备的再分散粉末AKD施胶剂稳定性好及施胶效果好；
[0029](3)本发明的再分散粉末AKD施胶剂在施胶使用前呈粉末形态，方便运输保存。
【具体实施方式】
[0030]下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0031]实施例1
[0032]将38质量份去离子水用水浴加热至70°C，在不断搅拌下将3.5质量份阳离子淀粉逐渐加入到去离子水中，同时加入1.5质量份的木质素磺酸钠，在10000r/min下搅拌1min,得到淀粉糊化液，温度保持在70°C，备用；
[0033]称取工业AKD蜡粉15质量份，在乳化器中加热至熔融状态；将熔融的AKD加入到上述制备好的淀粉糊化液中，在转速2500r/min左右搅拌Imin之后，将转速调至15000r/min，搅拌乳化8min得到乳化物；
[0034]将所得乳化物加入到39质量份冰去离子水中，同时加入3质量份质量分数为40%的硫酸铝溶液，将转速调至3500r/min，搅拌至室温，得到AKD含量为15 %的AKD乳液(部分AKD液滴之间会发生聚集，乳液逐渐失去其流动性，成为膏状体，但膏状体尚可分散在水中)，备用；
[0035]将5质量份聚乙烯醇(醇解度为88%，聚合度为1700)用45质量份去离子水完全溶解后加入到上述所得100质量份AKD乳液中，在转速500r/min左右搅拌lOmin，然后加入5质量份二氧化硅溶胶，继续搅拌5min，得到待干燥乳液；采用喷雾干燥机对待干燥乳液进行喷雾干燥，设置喷雾干燥机的喷雾干燥进口温度为145°C、热风风速为4m3/min、供料速度为30ml/min，然后启动供热系统，待进出口温度到达设定值时，启动供料系统进行乳液喷雾干燥，得到再分散粉末AKD施胶剂。
[0036]本实施例得到的再分散粉末AKD施胶剂在造纸施胶中的应用，具体过程如下:
[0037]取I质量份本实施例的再分散粉末AKD施胶剂加入到去离子水中，配成I %的AKD再分散液备用；
[0038]取30质量份打浆度约为40° SR的漂白针叶木浆、30质量份打浆度约为30° SR的化苇浆、40质量份打浆度约为58° SR的化机浆，加入到9900质量份水中，经纤维疏解机疏解后，加入0.5质量份上述制备的AKD再分散液，同时加入助留助滤剂，混合均匀后形成纸料，并通过快速凯塞法纸页成型器抄制定量约80g/m2的手抄片，并经105°C干燥1min后，利用国标可勃法(GB/T 1540-2002)可勃法60秒(COBB6tl)测得手抄片施胶度为30g/m2。
[0039]实施例2
[0040]将38质量份去离子水用水浴加热至70°