专利名称：一种造纸抗水剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及造纸工业所用的抗水剂，以及该抗水剂的制备方法。
背景技术：
脲醛树脂是一种制备工艺简单、原料价廉易购、颜色浅、粘结强度高的热固性高分子粘合剂，广泛应用于夹芯板、胶合板、纸制品、纤维纸制品等领域。但是游离甲醛是世界上公认的致癌物质，刺激眼睛和呼吸道黏膜等，最终造成免疫功能异常，肝损伤、肺损伤以及中枢神经受到影响而且致使胎儿畸形。高游离甲醛脲醛树脂的应用给环境和人体带来很大的危害。鉴于以上原因，开发环保型脲醛树脂胶对减少环境污染，提高人们的健康水平十分重要，国内一些脲醛树脂的生产厂家，也积极采取各种措施来降代游离甲醛的含量，常用的材料有三聚氰胺、硫脲、氧化淀粉等，但其成本均很高，受材料成本和合成工艺的影响，改善效果仍不十分明显，游离甲醛含量还是很高。本发明在脲醛树脂的合成中用乙二醛代替甲醛的使用，避免了甲醛的加入，从而在根本上消除了游离甲醛的存在，且该产品施强效果明显，成本低廉。此项专利申请所要解决的技术问题脲醛树脂是一种传统的纸张抗水剂，由于其价格廉价、与水混溶性好、固含量高、 粘度低、施强效果明显，因此一直被广泛的应用。但它在生产和使用过程中容易释放出游离甲醛，带来极大的健康危害。由于传统的脲醛树脂有游离甲醛的危害，近年来国外已开始禁用，而一些不含甲醛的抗水剂成本大多较高，因此本研究提出了乙二醛来替代甲醛合成乙二醛/尿素树脂， 从而在根本上解决了脲醛树脂中存在甲醛的这一问题，避免了甲醛污染，并且抗水效果明
Mo此项专利申请的技术方案简介
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种造纸用抗水剂的制备方法， 该方法是以乙二醛全部替代甲醛，以乙二醛和尿素为原料合成脲醛树脂，其最终产品的固含量为质量百分数的45-60%，无甲醛含量；产品的pH = 3-5，粘度=10-70cps,比重= 1. 2-1. 3gr/ml。为实现上述目的，本发明脲醛树脂在制备过程中，乙二醛/尿素的摩尔比为 1.5-2.0 1投料，乙二醛分两次加料，两次加料的摩尔比为9 1，具体步骤如下1、首先向反应釜中加入乙二醛，并用10% NaOH水溶液调节至合适PH值。2、加入尿素，加热促进溶解。3、升温至450C -55°C，恒温反应2. 5-3. 5小时。4、然后加入剩余乙二醛，恒温反应2-3小时。
5、反应完成后，停止加热，加入适量的消醛剂和漂白剂，搅拌均勻。
具体实施例方式实施例1乙二醛跟尿素投料摩尔比2 1，在？!1 = 5.5-6.0，温度为451-551的条件下恒温反应4小时，反应完毕后加入适量的过硫酸铵和次氯酸钠，详细步骤如下1、按照乙二醛与尿素摩尔比为2 1的投料比加入适量的乙二醛，此时PH = 2.2 ； 用10% NaOH水溶液调节pH = 5. 5。2、加入反应所需的尿素，加热促进溶解。3、温度升至30°C，停止加热，待反应自动升温至50°C，开始计时，恒温反应4小时4、4小时后，停止加热。加入适量的反应水，然后加入总质量的0. 2%。过硫酸胺和 1%。次氯酸钠。5、溶液均勻后，即可停止搅拌。该方法制得抗水剂pH = 3. 6，粘度为19. 5cps,比重为1. 263gr/ml,固含量为 53%，该产品在高温时颜色变深且体积膨胀，有大泡，但是涂布在纸上后用湿拉毛方法进行抗水性能测试，效果佳。实施例2乙二醛跟尿素投料摩尔比为2 1，乙二醛分两次投料，两次投料比为9 1。首先乙二醛与尿素在PH = 5. 5-6. 0，恒温50°C下反应3小时，然后加入剩余的乙二醛，将pH调至7. 5-8. 0之间，恒温50°C下再反应3小时，反应完毕后加入适量的过硫酸铵和次氯酸钠， 详细步骤如下1、按照乙二醛与尿素摩尔比为2 1的投料比加入90%的乙二醛，此时pH= 2.0 ； 用10% NaOH水溶液调节pH = 5. 7。2、加入反应所需的尿素，加热促进溶解。3、温度升至30°C，停止加热，待反应自动升温至50°C，开始计时，恒温反应3小时。4、3小时后，加入剩余乙二醛，调节pH恒定在7. 7。恒温反应3小时。初期pH变化较快，需每15分钟就要调节一次pH值。5、反应完成后，停止加热，加入适量的反应水，然后加入总质量的0. 2%。过硫酸胺和1%。次氯酸钠。6、溶液均勻后，即可停止搅拌。该方法制得的抗水剂pH = 4.0，粘度为25. 5cps，比重为1. 285gr/ml，固含量为 52%，但该方法合成的产品颜色较深，呈深黄色，且在高温处理时体积膨胀有大泡，涂布在纸上后用湿拉毛方法进行抗水性能测试，易被水侵蚀，擦试时纸张容易坏，抗湿强效果不是很明显。实施例3乙二醛跟尿素投料摩尔比为2 1，乙二醛分两次投料，两次投料比为9 1。首先乙二醛与尿素在PH = 5. 5-6. 0，恒温50°C下反应3小时，然后加入剩余的乙二醛，恒温50°C 下再反应2小时，反应完毕后加入适量的过硫酸铵和次氯酸钠，详细步骤如下1、按照乙二醛与尿素摩尔比为2 1的投料比加入90%的乙二醛，此时pH= 2.0 ；用10% NaOH水溶液调节pH = 5. 6。2、加入反应所需的尿素，加热促进溶解。3、温度升至30°C，停止加热，待反应自动升温至50°C，开始计时，恒温反应3小时。4、3小时后，加入剩余乙二醛，此时pH值无大变化，仍为5左右。恒温反应2小时。5、反应完成后，停止加热，加入适量的反应水，然后加入总质量的0. 2%。过硫酸胺和1%。次氯酸钠。6、溶液均勻后，即可停止搅拌。该方法制得的抗水剂外观为淡黄色透明液体，PH为3. 8，粘度为30cps，比重为
1.285gr/ml,固含量56%，涂布在纸上后用湿拉毛方法进行抗水性能测试，涂布后的纸张不易被水侵蚀，耐擦拭，抗湿强效果明显。实施例4乙二醛跟尿素投料摩尔比为1.5 1，乙二醛分两次投料，两次投料比为9 1。 首先乙二醛与尿素在PH = 5. 5-6. 0，恒温50°C下反应3小时，然后加入剩余的乙二醛，恒温 50°C下再反应2小时，反应完毕后加入适量的过硫酸铵和次氯酸钠，详细步骤如下1、按照乙二醛与尿素摩尔比为1.5 1的投料比加入90%的乙二醛，此时pH =
2.0 ；用10% NaOH水溶液调节pH = 5. 6。2、加入反应所需的尿素，加热促进溶解。3、温度升至30°C，停止加热，待反应自动升温至50°C，开始计时，恒温反3小时。4、3小时后，加入剩余乙二醛，此时pH值无大变化，仍为5左右。恒温反应2小时。5、反应完成后，停止加热，加入适量的反应水，然后加入总质量的0. 2%。过硫酸胺和1%。次氯酸钠。6、溶液均勻后，即可停止搅拌。该方法制得的抗水剂外观为淡黄色透明液体，pH为4. 0，粘度为25cps，比重为 1. 278gr/ml,固含量60%，涂布在纸上后用湿拉毛方法进行抗水性能测试，涂布后的纸张不易被水侵蚀，耐擦拭，抗湿强效果明显。下面再结合附图对本发明进行进一步说明。附
图1是本发明工艺流程图，即无甲醛抗水剂的工艺流程图。附图1中，1为尿素的亲核加成反应，在pH = 5. 5-6. 0的乙二醛中投入相应比例的尿素，升温至30°C使尿素完全溶解，关闭加热器，待温度自动升至50°C反应池，补加余下的乙二醛后继续反应池，加入过硫酸铵及次氯酸钠，调节到相应的固含量即刻出料。附图2是本发明生产装置示意图，即无甲醛抗水剂的生产装置图。其中，1为放料阀，2为反应釜，3为加料口，4为搅拌器，5为真空泵。附图3是本发明的红外光谱图，即无甲醛抗水剂的红外光谱图。三.本发明的优点由于在反应过程中用乙二醛全部代替了甲醛，避免的甲醛的加入，因此本方法合成的树脂无甲醛含量，环保健康，降低了潜在的健康危险，并且易于储存和运输；该方法合成的树脂跟三聚氰胺甲醛树脂和其他无甲醛树脂相比，费效比高，耐湿摩擦效果显著；该方法合成的树脂不会增加使用淀粉作胶粘剂涂料的粘度；
该方法合成的树脂同三聚氰胺树脂相比，在低温下熟化速度快。四.乙二醛/尿素树脂的反应机理乙二醛有两个羰基活性基团，尿素有两个氨基活性基团，反应按以下方式进行
权利要求
1.一种造纸抗水剂，其特征在于该造纸抗水剂的固含量为45-60%，无甲醛含量；产品的 pH = 3-5，粘度=10-70cps，比重=1. 2-1. 3gr/ml。
2.制备权利要求1中所述造纸抗水剂的方法，其特征在于采用以下步骤(1)向反应釜中加入部分乙二醛，并用10%NaOH水溶液调节至适当pH值；(2)加入尿素，加热促进溶解；(3)升温至450C-55°C，恒温反应2. 5-3. 5小时；(4)加入剩余乙二醛，恒温反应2-3小时；(5)反应完成后，停止加热，加入适量的消醛剂和漂白剂，搅拌均勻。
3.如权利要求2所述造纸抗水剂的制备方法，其特征在于乙二醛分两批加入。
4.如权利要求2所述造纸抗水剂的制备方法，其特征在于两批加入乙二醛的摩尔比为第1次加入的乙二醛第2次加入的乙二醛=9 1。
5.如权利要求2所述的造纸抗水剂的制备方法，其特征在于使用的乙二醛总量跟尿素的摩尔比为乙二醛尿素=1.5-2. 0 1.0。
6.如权利要求2所述造纸抗水剂的制备方法，其特征在于(1)步骤中适当pH值为pH =5. 5-6. 0。
7.如权利要求2所述造纸抗水剂的制备方法，其特征在于(5)步骤中的消醛剂为过硫酸铵。
8.如权利要求2所述造纸抗水剂的制备方法，其特征在于(5)步骤中的漂白剂为次氯酸钠。
全文摘要
本发明公开了一种制备造纸用抗水剂的方法，该方法包含以下步骤向反应釜中加入部分乙二醛并用NaOH水溶液调节至适当pH值，加入尿素，45℃-55℃反应2.5-3.5h后加入剩余的乙二醛，继续反应2-3小时，最后停止加热，加入过硫酸铵和次录酸钠搅拌均匀。该方法制备的造纸抗水剂固含量为45-60％，无甲醛含量；产品的pH＝3-5，粘度＝10-70cps，比重＝1.2-1.3gr/ml。由于该方法以乙二醛完全代替甲醛为原料跟尿素反应，从根本上解决了脲醛树脂中存在甲醛的这一难题，避免了甲醛污染，并且抗水效果明显。
文档编号C08G12/12GK102312395SQ20111010262
公开日2012年1月11日 申请日期2011年4月21日 优先权日2011年4月21日
发明者潘好学, 胡志滨 申请人:深圳市瑞成科讯实业有限公司