专利名称：一种粉煤灰纤维造纸应用的多羟基助剂的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种粉煤灰纤维造纸应用的多羟基助剂的制备方法，具体地说，是一
种用于粉煤灰纤维造纸的多羟基阳离子聚合物的制备方法。
背景技术：
粉煤灰纤维应用于造纸过程中，需要添加各种改性剂，如表面处理剂、纤维柔软 剂、纤维分散剂、纤维增强剂等，以求获得无机纤维类似木纤维能够在水相中有良好的分 布，增加无机纤维与木纤维的结合力。从木纤维造纸的基本原理看，纤维与纤维间的氢健作 用是对纸张强度贡献的关键因素，而氢健的形成主要依靠纤维分子中的羟基，高度密集的 羟基存在才带来纤维间的网络结构。因此，欲使粉煤灰纤维类似木纤维一样有强结合力，必 须在粉煤灰纤维表面引入羟基，使粉煤灰纤维自身之间以及与木纤维之间能够形成网络结 构。研究多羟基的助剂就成了粉煤灰纤维能够良好地应用于造纸的一个重要方面。
中国专利CN1568292公开了用于混凝土和自流平复合物的超增塑剂。 一种由(i) 选自以下组中的材料羧酸、磺酸、膦酸、由它们形成的酰胺以及它们的混合物和(ii)至少 一种聚乙二醇单烯丙基醚硫酸盐的二元共聚物或三元共聚物、以及石膏或水泥的粘结材料 建筑材料组合物组成的建筑材料。由于超增塑剂的使用改善了流动性并且经济、高效，所以 这种建筑材料可在遍及建筑工业的许多应用领域使用。 中国专利CN1583811公开了一种水溶性高分子量阳离子聚合物的制备方法。该 方法采用多元复合氧化还原引发体系，添加多种助剂，引发甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯 化铵或丙烯酰胺丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和丙烯酰胺水溶液共聚，制备了特性粘数 13. 4 23. 4dl/g水溶性阳离子聚合物粉剂产品，聚合物中METMAC或AETMAC摩尔百分含量 0. 5% 99. 5%，且残余单体含量《0. lwt%。本发明的特点是直接采用国产工业级单体为 原料，不需精制，获得的高分子量聚合物阳离子度达50 99. 5%。该产品可用作石油工程 中的黏土稳定齐U、反相破乳剂、缓蚀剂，造纸工业中的增强齐U、造纸废水处理剂，环境保护中 的水处理剂、淤泥脱水剂等。 中国专利CN1861654公开了一种水溶性两性离子共聚物及其制备方法。该共聚物 包含2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵两种结构单元，其制 备方法依次包括以下步骤(1)将乳化剂失水山梨醇单油酸酯和带有20个聚氧乙烯链失水 山梨醇单硬脂酸酯以质量比为4 6 : l加入到煤油中，乳化剂占煤油的质量分数为5 10%;(2)将两种单体以质量比6 9 : l分别溶于水中并调节水溶液pH值为7，单体总质 量分数为35 55%; (3)将油相和水相以体积比为1 : 0. 5 2. 3混合，通氮气，加入氧化 还原引发剂，并置于恒温水浴中反应4 6h，即得共聚物乳液。该共聚物具有较好的增粘性 和抗盐性，其制备方法简便可行，条件温和，易于提纯、分离和使用。 中国专利CN101130938公开了一种造纸用阳离子聚合物及其制备方法，所述造 纸用阳离子聚合物为丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸二甲胺基乙 酯氯化苄季铵、丙烯酸二甲胺基乙酯氯化苄季铵或二甲基二烯丙基氯化铵中的一种或两种以上的混合物，在引发剂的引发下的聚合产物，其阳离子电荷密度为80% 95%，粘度为
50 200厘泊，固含量为50 70%。本发明的阳离子聚合物，电荷密度高，极大地提高了
其应用效率，贮存稳定性和热稳定性较好，在0 4(TC的环境下可贮存一年以上。 本技术的创新点在于在多羟基水溶性单体乙二醇单烯丙基醚与阳离子单体甲基
丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵进行共聚，得到的共聚物链上有大量的羟基，有很好的亲水性
和形成氢键的能力，而共聚物链上又有较多的阳离子基团，阳离子基团容易与粉煤灰纤维
上所带的负电荷作用，而接到粉煤灰纤维上，从而改善粉煤灰纤维彼此间及与木浆或草浆
纤维间结合力。
发明内容
—种粉煤灰纤维造纸应用的多羟基助剂的制备方法，其特征在于先在反应釜中 加入混合单体水溶液总重量20 30%的混合单体水溶液，将反应釜升温至7(TC，加入引 发剂水溶液总重量10 20X的引发剂水溶液，7(TC保温20 30分钟。将反应釜升温到 90°C ，然后将剩下的80 70%的混合单体水溶液和剩下的90 80%的过硫酸铵引发剂水 溶液同时滴加到反应釜中。滴加时间为3 5小时，然后升温至96 98°C ，保温1小时，冷 却至5(TC以下，得到粉煤灰纤维造纸用多羟基助剂。 所述的混合单体水溶液总用量和引发剂水溶液总用量，以混合单体绝干重量与过 硫酸铵绝干重量的比例为100 : 1 3。 所述的混合单体，是指为乙二醇单烯丙基醚和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵以 重量比为3 5 : 1的混合单体。 所述的混合单体水溶液，是指混合单体重量浓度为30 50%的水溶液。 所述的引发剂水溶液，是指过硫酸铵水溶液，过硫酸铵的重量浓度为10 25% 。 权利要求1所述的多羟基助剂，以重量计在粉煤灰纤维中添加量为0. 3 3%。 用本方法制备的多羟基助剂，可以改善粉煤灰纤维在水中的分散性，应用于粉煤
灰纤维纸浆时，增加粉煤灰纤维与木浆或草浆纤维之间的结合力，改善粉煤灰纤维纸张的强度。
具体实施方式
实施例1 配制混合单体水溶液将28kg的乙二醇单烯丙基醚、5. 6kg甲基丙烯酰氧乙基三 甲基氯化铵和36. 4kg的水混合均匀，制成含40%重量的乙二醇单烯丙基醚和8%重量甲基 丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵混合单体水溶液70kg。配制过硫酸铵引发剂水溶液将336g过 硫酸铵加3. 024kg水溶解，制成重量浓度10%的过硫酸铵引发剂水溶液3. 36kg。在100升 带搅拌、加热的反应釜中加入21kg混合单体水溶液，开启搅拌，将反应釜升温至7(TC，加入 过硫酸铵引发剂水溶液670g，保温25分钟。将反应釜升温到90°C ，然后将剩下的49kg混 合单体水溶液和剩下的2. 69kg过硫酸铵水溶液同时滴加到反应釜中。滴加时间为5小时， 然后升温至96t:，保温1小时，冷却至5(TC以下。得到重量浓度为46. 8%的多羟基阳离子 聚合物71. 8kg。
实施例2醚、7kg甲基丙烯酰氧乙基三甲 基氯化铵和42kg的水混合均匀，制成含30%重量的乙二醇单烯丙基醚和10%重量甲基丙 烯酰氧乙基三甲基氯化铵混合单体水溶液70kg。配制过硫酸铵引发剂水溶液将840g过 硫酸铵加2. 52kg水溶解，制成重量浓度25%的过硫酸铵引发剂水溶液3. 36kg。在100升 带搅拌、加热的反应釜中加入14kg混合单体水溶液，开启搅拌，将反应釜升温至7(TC，加入 过硫酸铵引发剂水溶液340g，保温20分钟。将反应釜升温到90°C ，然后将剩下的56kg混 合单体水溶液和剩下的3. 02kg过硫酸铵水溶液同时滴加到反应釜中。滴加时间为3小时， 然后升温至9『C，保温1小时，冷却至5(TC以下。得到重量浓度为39. 2%的多羟基阳离子 聚合物71. 5kg。
实施例3 配制混合单体水溶液将28kg的乙二醇单烯丙基醚、7kg甲基丙烯酰氧乙基三甲 基氯化铵和35kg的水混合均匀，制成含40%重量的乙二醇单烯丙基醚和10%重量甲基丙 烯酰氧乙基三甲基氯化铵混合单体水溶液70kg。配制过硫酸铵引发剂水溶液将700g过硫 酸铵加2. 8kg水溶解，制成重量浓度20%的过硫酸铵引发剂水溶液3. 5kg。在100升带搅 拌、加热的反应釜中加入18kg合单体水溶液，开启搅拌，将反应釜升温至7(TC，加入引发剂 水溶液520g，保温28分钟。将反应釜升温到90°C ，然后将剩下的52kg混合单体水溶液和剩 下的2. 98kg过硫酸铵水溶液同时滴加到反应釜中。滴加时间为4小时，然后升温至97°C， 保温1小时，冷却至5(TC以下。得到重量浓度为49. 8%的多羟基阳离子聚合物71. 3kg。
实施例4 配制混合单体水溶液将16. 8kg的乙二醇单烯丙基醚、4. 2kg甲基丙烯酰氧乙基 三甲基氯化铵和49kg的水混合均匀，制成含24%重量的乙二醇单烯丙基醚和6%重量甲基 丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵混合单体水溶液70kg。配制过硫酸铵引发剂水溶液将525g过 硫酸铵加2. 975kg水溶解，制成重量浓度15%的过硫酸铵引发剂水溶液3. 5kg。在100升 带搅拌、加热的反应釜中加入16kg混合单体水溶液，开启搅拌，将反应釜升温至7(TC，加入 过硫酸铵引发剂水溶液630g，保温20分钟。将反应釜升温到90°C ，然后将剩下的54kg混 合单体水溶液和剩下的2. 87kg过硫酸铵水溶液同时滴加到反应釜中。滴加时间为3. 5小 时，然后升温至98t:，保温l小时，冷却至5(rC以下。得到重量浓度为29.2%的多羟基阳离 子聚合物71. 8kg。
实施例5 配制混合单体水溶液将25. 2kg的乙二醇单烯丙基醚、4. 2kg甲基丙烯酰氧乙基 三甲基氯化铵和40. 6kg的水混合均匀，制成含36%重量的乙二醇单烯丙基醚和9%重量甲 基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵混合单体水溶液70kg。配制过硫酸铵引发剂水溶液将572g 过硫酸铵加2. 608kg水溶解，制成重量浓度18%的过硫酸铵引发剂水溶液3. 18kg。在100 升带搅拌、加热的反应釜中加入15kg混合单体水溶液，开启搅拌，将反应釜升温至7(TC，加 入过硫酸铵引发剂水溶液570g，保温30分钟。将反应釜升温到90°C ，然后将剩下的55kg混 合单体水溶液和剩下的2. 61kg过硫酸铵水溶液同时滴加到反应釜中。滴加时间为4. 5小 时，然后升温至96°C ，保温1小时，冷却至50°C以下。得到重量浓度为43. 8%的多羟基阳离 子聚合物71. 9kg。
权利要求
一种粉煤灰纤维造纸应用的多羟基助剂的制备方法，其特征在于先在反应釜中加入混合单体水溶液总重量20～30％的混合单体水溶液，将反应釜升温至70℃，加入引发剂水溶液总重量10～20％的引发剂水溶液，70℃保温20～30分钟。将反应釜升温到90℃，然后将剩下的80～70％的混合单体水溶液和剩下的90～80％的过硫酸铵引发剂水溶液同时滴加到反应釜中。滴加时间为3～5小时，然后升温至96～98℃，保温1小时，冷却至50℃以下，得到粉煤灰纤维造纸用多羟基助剂。所述的混合单体水溶液总用量和引发剂水溶液总用量，以混合单体绝干重量与过硫酸铵绝干重量的比例为100∶1～3。所述的混合单体，是指为乙二醇单烯丙基醚和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵以重量比为3～5∶1的混合单体。所述的混合单体水溶液，是指混合单体重量浓度为30～50％的水溶液。所述的引发剂水溶液，是指过硫酸铵水溶液，过硫酸铵的重量浓度为10～25％。
2. 权利要求1所述的多羟基助剂，以重量计在粉煤灰纤维中添加量为0. 3 3%。
全文摘要
一种粉煤灰纤维造纸应用的多羟基助剂的制备方法，其特征在于先在反应釜中加入混合单体水溶液总重量20～30％的混合单体水溶液，将反应釜升温至70℃，加入引发剂水溶液总重量10～20％的引发剂水溶液，70℃保温20～30分钟。将反应釜升温到90℃，然后将剩下的80～70％的混合单体水溶液和剩下的90～80％的过硫酸铵引发剂水溶液同时滴加到反应釜中。滴加时间为3～5小时，然后升温至96～98℃，保温1小时，冷却至50℃以下，得到粉煤灰纤维造纸用多羟基助剂。用本方法制备的多羟基助剂，应用于粉煤灰纤维纸浆时，可以改善粉煤灰纤维在水中的分散性，增加粉煤灰纤维与木浆或草浆纤维之间的结合力，改善粉煤灰纤维纸张的强度。
文档编号C08F216/00GK101747465SQ20091020132
公开日2010年6月23日 申请日期2009年12月17日 优先权日2009年12月17日
发明者王彦华, 翁盛光, 陈建定 申请人:华东理工大学