一种增强型表面施胶剂及其制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种AKD表面增强型施胶剂及其制备方法。本发明根据AKD的结构特点设计并合成改性阳离子淀粉乳化剂，该乳化剂乳化AKD得到的乳液具有很好的稳定性。该乳液可以作为铜版纸等文化用纸的表面施胶剂，在施胶的过程中，表面施胶剂中的一些功能性基团能与纤维、淀粉上的羟基等基团反应、交联提高整体的表面施胶效果。该增强型表面施胶剂能够显著降低Cobb值、明显提高纸张的表面强度，有效改善印刷适性。同时与荧光增白剂等助剂有良好的相容性。
【专利说明】
-种增强型表面施胶剂及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明设及一种施胶剂，尤其设及一种造纸用增强型表面施胶剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 1948年，Sauer首先合成出烷基締酬二聚物（AKD，W下简称AKD)。Downoy于1952 年开发出造纸施胶用的A邸乳液。Tyrreily、Weme;r等首次将A邸用于W化C〇3为填料的造 纸施胶剂。1956年美国Herecules公司建厂投产生产AKD，1957年开始供应AKD胶乳（商 品名为"Aquapel")，并于1957年和1960年首次用于生产优质纸和罐装牛奶卡纸中。然而 由于当时助留剂和阳离子淀粉等化学品尚未发明，乳液稳定性差、胶料留着率低，所W未获 得广泛应用。1972年化rcules公司在欧洲推出阳离子AKD中性胶，其在纸浆的留着率有所 提高，但仍存在施胶速度慢和胶料用量较多等问题。
[0003] CN101287611A公开了一种包含締基班巧酸酢施胶剂和/或烷基締酬二聚物施胶 剂，其给出了包含烷基締酬二聚物施胶剂可W应用在造纸中，并未进一步给出如何进行制 作该施胶剂及其组分。
[0004] 由于AKD是一种低烙点（一般在43~55°C之间）的浅黄色蜡状固体，不溶于水， 为了使A邸容易添加入纸料中，并且均匀分布，必须将其转变为能分散于水中的微小颗粒， 要将AKD乳化。目前用作AKD乳化剂的表面活性剂主要有非离子型的脂肪醇聚氧乙締酸、 烷基酪聚氧乙締酸等；阴离子型的烷基硫酸钢、烷基横酸钢W及季锭阳离子型；还有高级 脂肪酸、高级脂肪醇及它们的醋。有资料指出，HLB值（表面活性剂的亲水亲油平衡值）为 14的乳化剂效果较好。为避免活泼氨与AKD四元内醋环反应，所用乳化剂既不能含活泼氨， 也不能含活泼径基。
[0005] 阳离子淀粉可防止A邸的内环醋水解，而且价格便宜。因此早期的A邸乳液多用 阳离子淀粉作乳化剂，起到保护胶体的作用。且由于阳离子淀粉糊液的存在，使AKD微粒 带阳离子电荷，并形成扩散双电层，使AKD乳液具有一定的Zeta电位，使AKD微粒间存在静 电斥力。微粒间的相互引力和静电斥力的相互较量就决定了乳液的稳定性。阳离子淀粉可 W用作AKD施胶的理想助留剂。但是工业AKD W阳离子淀粉及表面活性剂来乳化，稳定性 差，在室溫下只可稳定胆存一个月左右。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种AKD增强型表面施胶剂，所述增强 型表面施胶剂能够显著降低Co化值，明显提高纸张的表面强度，有效改善印刷适性，同时 与巧光增白剂等助剂有良好的相容性。
[0007] 为实现上述目的，本发明的第一个方面是提供一种增强型表面施胶剂，按重量份 数计，包括：
[000引淀粉乳化剂 30份~50份；
[000引 A邸原粉 100份；
[0010] 水 40份~60份；
[0011] 所述淀粉乳化剂各组分重量份数如下：
[0012]
[0013] 本发明的第二个方面是提供一种上述增强型表面施胶剂的制备方法，步骤包括：
[0014] (1)淀粉乳化剂的制备：
[0015] a)将淀粉、乳化剂、淀粉酶和水混合，得淀粉乳，升溫45~60°C，保溫0.化~化， 揽拌下加入缓溶剂、催化剂；
[0016] b)加入阳离子酸化剂水溶液，反应4~化，用中和剂调节体系PH至2. 0-4. 0。
[0017] C)升溫到75~85°C，加入引发剂和水的混合液，5~10分钟后加入交联单体，保 溫0.化~比，降溫过滤出料。
[001引 （2)增强型表面施胶剂的制备：
[0019] 将淀粉乳化剂和水混合，升溫65~80°C，高速揽拌下加入AKD原粉，10~20分钟 后加入高压均质机中均质冷却出料。
[0020] 其中，上述淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉、木馨淀粉及马铃馨淀粉中的至少一种；
[0021] 其中，上述乳化剂为非离子乳化剂，非离子乳化剂选自失水山梨醇=油酸醋、失水 山梨醇=硬脂酸醋（斯盘65)、乙二醇脂肪酸醋、丙二醇脂肪酸醋、失水山梨醇单硬脂肪酸 醋（斯盘60)、失水山梨醇单油酸醋（斯盘80)、二乙二醇脂肪酸醋、失水山梨醇单栋桐酸醋 (斯盘40)、聚氧化丙締硬脂肪酸醋、失水山梨醇单月桂酸醋（斯盘20)、聚氧化乙締硬脂肪 酸醋、月桂酸聚氧乙締醋、聚氧化乙締（4)失水山梨醇单硬脂肪酸醋（吐溫61)、聚氧化乙締 (5)失水山梨醇单油酸醋（吐溫81)、聚氧化乙締（20)失水山梨醇S硬脂酸醋（吐溫65)、 聚氧化乙締（20)失水山梨醇=油酸醋（吐溫85)、聚氧化乙締单油酸醋、脂肪醇胺聚氧化乙 締酸、烷基酪聚氧乙締酸、聚氧化乙締单月桂酸醋、聚氧化乙締藍麻油、聚氧化乙締（4)失 水山梨醇单月桂酸醋（吐溫21)、聚氧化乙締（20)失水山梨醇单硬脂肪酸醋（吐溫60)、聚 氧化乙締（20)失水山梨醇单油酸醋（吐溫80)、聚氧化乙締（20)失水山梨醇单栋桐酸醋 (吐溫40)、聚氧化乙締（20)失水山梨醇单月桂酸醋（吐溫20)中的至少一种，优选失水山 梨醇单油酸醋（斯盘80)、聚氧化乙締（20)失水山梨醇单油酸醋（吐溫80)、失水山梨醇单 月桂酸醋（斯盘20)中的至少一种。
[0022] 其中，上述淀粉酶为a -淀粉酶、0 -淀粉酶、y-淀粉酶、异淀粉酶中的至少一种。
[0023] 其中，上述缓溶剂为硫酸钢、氯化钢、硫酸钟中的至少一种，加入量为淀粉重量的 5 ~10%。
[0024] 其中，上述催化剂为氨氧化钢、氨氧化钟、氨水中的至少一种。
[00巧]其中，上述酸化剂为3-氯-2-径丙基-=甲基氯化锭和/或2, 3-环氧丙基氯化 锭中的一种。
[0026] 其中，上述中和剂选自有机酸、无机酸中的任意一种或几种，优选为盐酸、硫酸、硝 酸、憐酸、甲酸或冰醋酸中的至少一种。
[0027] 其中，上述引发剂选自过硫化物中的任意一种或几种，优选为过硫酸钟、过硫酸 钢、过硫酸锭中的至少一种。
[0028] 其中，上述功能性单体选自丙締酸-2-径乙醋、丙締酸-2-径丙醋、甲基丙締 酸-2-径乙醋、甲基丙締酸-2-径丙醋、甲基丙締酷胺乙基乙撑脈、双丙酬丙締酷胺中的至 少一种。
[0029] 其中，上述AKD原粉为十六烷基締酬二聚体、十四烷基締酬二聚体、十二烷基締酬 二聚体中至少一种。
[0030] 上述表面增强型表面施胶剂应用于造纸涂料。
[0031] 有益效果：本发明根据AKD的结构特点设计并合成改性阳离子淀粉乳化剂，该乳 化剂乳化AKD得到的乳液具有很好的稳定性。该乳液可W作为铜版纸等文化用纸的表面施 胶剂，在施胶的过程中，表面施胶剂中的一些功能性基团能与纤维、淀粉上的径基等基团反 应、交联提高整体的表面施胶效果。该增强型表面施胶剂能够显著降低Co化值、明显提高 纸张的表面强度，有效改善印刷适性。同时与巧光增白剂等助剂有良好的相容性。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步的详细说明。
[0033] 实施例1
[0034] (1)淀粉乳化剂的制备：
[0035] 在装有冷凝管、揽拌、溫度计的四口烧瓶中，加入185g去离子水、4g失水山梨醇单 油酸醋（斯盘80)、Ig a -淀粉酶和100g玉米淀粉，升溫60°C，保溫比，揽拌下加入缓溶剂无 水硫酸钢5g，加入重量浓度为32 %的氨氧化钢至溶液的PH为11. 0,另一烧杯中加入IOg 水溶解7g3-氯-2-径丙基-=甲基氯化锭，然后加入到淀粉乳中，反应地，用盐酸调节体系 PH至4. 0。然后升溫到75°C，加入2g过硫酸钟溶解于IOg去离子水的水溶液，10分钟后加 入4g丙締酸-2-径丙醋，保溫0.化，降溫到30°C W下，过滤出料。
[0036] 似增强型表面施胶剂的制备：
[0037] 在装有冷凝管、揽拌、溫度计的四口烧瓶中，加入50g淀粉乳化剂和100g水，升溫 到75°C，加入100g烙融AKD原粉，高速揽拌20分钟后，倒入高压均质机40MPa均质一次，降 溫过滤出料。
[00測 实施例2
[0039] (1)淀粉乳化剂的制备：
[0040] 在装有冷凝管、揽拌、溫度计的四口烧瓶中，加入150g去离子水、IOg聚氧化乙締 (20)、Ig 0 -淀粉酶和100g玉米淀粉，升溫55°C，保溫化，揽拌下加入缓溶剂氯化钢8g，加 入重量浓度为32%的氨氧化钢至溶液的PH为12. 0,另一烧杯中加入IOg水溶解9g2, 3-环 氧丙基氯化锭，然后加入到淀粉乳中，反应化，用憐酸调节体系PH至3. 0。然后升溫到80°C， 加入3g过硫酸钟溶解于IOg去离子水的水溶液，10分钟后加入6g丙締酸-2-径丙醋，保溫 Ih，降溫到30°C W下，过滤出料。
[0041] (2)增强型表面施胶剂的制备：
[0042] 在装有冷凝管、揽拌、溫度计的四口烧瓶中，加入40g淀粉乳化剂和100g水，升溫 到80°C，加入100g烙融AKD原粉，高速揽拌10分钟后，倒入高压均质机40MPa均质一次，降 溫过滤出料。
[004引实施例3
[0044] (1)淀粉乳化剂的制备：
[0045] 在装有冷凝管、揽拌、溫度计的四口烧瓶中，加入170g去离子水、Sg失水山梨醇单 月桂酸醋（斯盘20)、Ig 丫 -淀粉酶-淀粉酶和100g小麦淀粉，升溫45°C，保溫2h，揽拌下 加入缓溶剂无水硫酸钢5g，加入重量浓度为32%的氨氧化钢至溶液的PH为12. 5,另一烧杯 中加入IOg水溶解10g3-氯-2-径丙基-S甲基氯化锭，然后加入到淀粉乳中，反应化，用 醋酸调节体系PH至4. 0。然后升溫到75°C，加入3g过硫酸钟溶解于IOg去离子水的水溶 液，10分钟后加入4g丙締酸-2-径丙醋，保溫0.化，降溫到30°C W下，过滤出料。
[0046] 似增强型表面施胶剂的制备：
[0047] 在装有冷凝管、揽拌、溫度计的四口烧瓶中，加入50g淀粉乳化剂和100g水，升溫 到75°C，加入100g烙融AKD原粉，高速揽拌20分钟后，倒入高压均质机40MPa均质一次，降 溫过滤出料。
[0048] W上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限 制于W上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和 替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和 修改，都应涵盖在本发明的范围内。
【主权项】
1. 一种AKD表面增强型施胶剂，其特征在于，组成所述施胶剂按重量份数计，包括： 淀粉乳化剂 30份~50份； AKD原粉 100份； 水 40份~60份； 所述淀粉乳化剂各组分重量份数如下： 淀粉 30份~40份; 乳化剂 2份~目份； 淀粉酶 0.1份~0 4份； 缓溶剂 1份~3份； 催化剂 0.5份~2份； 阳离子離化剂 2份~4份; 中和剂 1份~3份； 引发剂 0.4~4.5份； 功能性单体 2~8份； 水 40份~60份。2. -种制备权利要求1所述AKD表面增强型施胶剂的方法，步骤包括： (1) 淀粉乳化剂的制备： a) 将淀粉、乳化剂、淀粉酶和水混合，得淀粉乳，升溫45~60°C，保溫0.化~化，揽拌 下加入缓溶剂、催化剂； b) 加入阳离子酸化剂水溶液，反应4~化，用中和剂调节体系抑值至2. 0-4. 0 ; C)升溫到75~85。加入引发剂和水的混合液，5~10分钟后加入交联单体，保溫0.化~比，降溫过滤出料； (2) 增强型表面施胶剂的制备： 将淀粉乳化剂和水混合，升溫65~80°C，高速揽拌下加入AKD原粉，10~20分钟后加 入高压均质机中均质冷却出料。3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉、木馨淀 粉及马铃馨淀粉中的至少一种。4. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述乳化剂为非离子乳化剂，非离子乳化 剂选自失水山梨醇=油酸醋、失水山梨醇=硬脂酸醋（斯盘65)、乙二醇脂肪酸醋、丙二醇 脂肪酸醋、失水山梨醇单硬脂肪酸醋（斯盘60)、失水山梨醇单油酸醋（斯盘80)、二乙二醇 脂肪酸醋、失水山梨醇单栋桐酸醋（斯盘40)、聚氧化丙締硬脂肪酸醋、失水山梨醇单月桂 酸醋（斯盘20)、聚氧化乙締硬脂肪酸醋、月桂酸聚氧乙締醋、聚氧化乙締（4)失水山梨醇单 硬脂肪酸醋（吐溫61)、聚氧化乙締巧）失水山梨醇单油酸醋（吐溫81)、聚氧化乙締（20) 失水山梨醇=硬脂酸醋（吐溫65)、聚氧化乙締（20)失水山梨醇=油酸醋（吐溫85)、聚氧 化乙締单油酸醋、脂肪醇胺聚氧化乙締酸、烷基酪聚氧乙締酸、聚氧化乙締单月桂酸醋、聚 氧化乙締藍麻油、聚氧化乙締（4)失水山梨醇单月桂酸醋（吐溫21)、聚氧化乙締（20)失 水山梨醇单硬脂肪酸醋（吐溫60)、聚氧化乙締（20)失水山梨醇单油酸醋（吐溫80)、聚氧 化乙締（20)失水山梨醇单栋桐酸醋（吐溫40)、聚氧化乙締（20)失水山梨醇单月桂酸醋 (吐溫20)中的至少一种，优选失水山梨醇单油酸醋（斯盘80)、聚氧化乙締（20)失水山梨 醇单油酸醋（吐溫80)、失水山梨醇单月桂酸醋（斯盘20)中的至少一种。5. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述淀粉酶为a-淀粉酶、0-淀粉酶、 T -淀粉酶、异淀粉酶中的至少一种。6. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述缓溶剂为硫酸钢、氯化钢、硫酸钟中 的至少一种，加入量为淀粉重量的5~10%。7. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述催化剂为氨氧化钢、氨氧化钟、氨水 中的至少一种；所述酸化剂为3-氯-2-径丙基-=甲基氯化锭和/或2, 3-环氧丙基氯化 锭中的一种。8. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述中和剂选自盐酸、硫酸、硝酸、憐酸、 甲酸或冰醋酸中的至少一种；所述引发剂选自过硫酸钟、过硫酸钢、过硫酸锭中的至少一 种。9. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述功能性单体选自丙締酸-2-径乙醋、 丙締酸-2-径丙醋、甲基丙締酸-2-径乙醋、甲基丙締酸-2-径丙醋、甲基丙締酷胺乙基乙 撑脈、双丙酬丙締酷胺中的至少一种；所述AKD原粉为十六烷基締酬二聚体、十四烷基締酬 二聚体、十二烷基締酬二聚体中至少一种。10. -种如权利要求2所述方法制备的表面增强型施胶剂在造纸涂料中的应用。
【文档编号】D21H21/16GK106032657SQ201510126623
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2015年3月20日
【发明人】施晓旦, 沈安成, 尹东华
【申请人】上海东升新材料有限公司