专利名称：阳离子聚乙烯醇纸张增强剂的制备方法
技术领域：
本发明属于精细化学品制备工艺领域，特别涉及一种阳离子聚乙烯醇纸 张增强剂的制备方法。
技术背景聚乙烯醇是一种用途相当广泛的水溶性高分子，无毒无害，由于其优异 的粘结性、平滑性、耐油性、耐溶性、气体阻绝性、耐磨性、保护胶体性等 特性而得到广泛应用。同时其还具有耐矿物油、油脂、润滑剂和大多数有机 溶剂的特性。但由于它是非离子性的，直接加入浆内，留着率很低，达不到 预期的应用效果。聚乙烯醇与甲醛縮合后其成膜性能优异，且膜的机械强度、 耐油性、耐溶剂性、耐水性等均得到极大提高，在众多领域得到广泛应用。 但甲醛是对人体有极大伤害的一类单体，近几年国内外已在各个领域限制甲 醛的应用。发明内容本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种能够在纸浆内有 高留着性能，使纸张具有高强度，且不含甲醛对环境友好的阳离子聚乙烯醇 纸张增强剂的制备方法。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是首先将聚乙烯醇和去离子水按l-20: 100的质量比加入到干燥反应器中，加热至80-IO(TC，保温l-3 小时使反应器中的聚乙烯醇完全溶解后，降温至50-65。C制得聚乙烯醇水溶 液A;然后将溶液A和阳离子醚化剂按100: 1-40的质量比混合均匀后，用 碱调节体系pH值至8-10，于50-70"C反应1-3小时制得阳离子化聚乙烯醇溶液B;将聚合交联单体和溶液B按0-40: 100的质量比混合均匀后，用酸调 节体系pH至1-4，在60-9(TC下反应0. 5-3小时制得阳离子化交联改性聚乙 烯醇溶液C;向溶液C中加入^E调节体系pH值为4-7后，即可得阳离子聚 乙烯醇纸张增强剂。本发明的聚乙烯醇采用0588， 1099、 1750、 1788、 1799、 2099、 2488、 2497中的一种或其中一种以任意比例的混合；阳离子醚化剂为3-氯-2-羟丙 基三甲基氯化铵、2，3-环氧丙基三甲基氯化铵或两者的混合物；碱为氨、氢 氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、三甲胺、三乙胺、三乙醇胺中的一 种或其中一种以任意比例的混合物；酸为盐酸、冰醋酸、甲酸、硫酸、硝酸 中的一种或其中一种以任意比例的混合物；聚合交联单体是乙二醛、戊二醛、 正丁酸中的一种或其中 一种以任意比例的混合物。由于本发明制备过程不添加有机溶剂，无游离甲醛释放，无有机卤化物， 消除对环境和人体健康造成的危害；对聚乙烯醇进行了离子化改性，使其由 非离子性变为阳离子性，有利于提高产品的留着性，从而使纸张的强度得到 进一步提高；引入交联聚合单体，可在纤维表面交联成膜，形成三维交联网 络结构，并主要在纤维表面的细孔和缺陷交联成膜，且可在纸张干燥过程中 与纤维上羟基键合，从而使纤维间的连接更紧密，提高纸张强度。具体实施方式
实施例l:首先将聚乙烯醇(0588)和去离子水按5: IOO的质量比加入 到干燥反应器中，加热至9(TC，保温1-3小时使反应器中的聚乙烯醇完全溶 解后，降温至65。C制得聚乙烯醇水溶液A;然后将溶液A和阳离子醚化剂3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵按100: 25的质量比混合均匀后，用氨水调节体系 pH值至10，于6(TC反应1-3小时制得阳离子化聚乙烯醇溶液B;用盐酸调 节阳离子化聚乙烯醇溶液B的pH至4，在70。C下反应0. 5-3小时制得阳离子化交联改性聚乙烯醇溶液C;向溶液C中加入氨水调节体系pH值为7后， 即可得阳离子聚乙烯醇纸张增强剂。实施例2:首先将聚乙烯醇(1099)和去离子水按8: 100的质量比加入 到干燥反应器中，加热至97'C，保温1-3小时使反应器中的聚乙烯醇完全溶 解后，降温至63'C制得聚乙烯醇水溶液A;然后将溶液A和阳离子醚化剂2， 3-环氧丙基三甲基氯化铵按100: 40的质量比混合均匀后，用氢氧化钠调节体 系pH值至9，于53。C反应1-3小时制得阳离子化聚乙烯醇溶液B;将聚合交 联单体乙二醛和溶液B按10: 100的质量比混合均匀后，用冰醋酸调节体系 pH至3，在80。C下反应0. 5-3小时制得阳离子化交联改性聚乙烯醇溶液C; 向溶液C中加入氢氧化钠调节体系pH值为5后，即可得阳离子聚乙烯醇纸 张增强剂。实施例3:首先将聚乙烯醇(1750)和去离子水按12: 100的质量比加 入到干燥反应器中，加热至83'C，保温1-3小时使反应器中的聚乙烯醇完全 溶解后，降温至58'C制得聚乙烯醇水溶液A;然后将溶液A和阳离子醚化剂 (3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵的混合物)按 100: 15的质量比混合均匀后，用氢氧化钾调节体系pH值至8，于65'C反应 l-3小时制得阳离子化聚乙烯醇溶液B;将聚合交联单体戊二醛和溶液B按 30: 100的质量比混合均匀后，用甲酸调节体系pH至2，在6CTC下反应0. 5_3 小时制得阳离子化交联改性聚乙烯醇溶液C;向溶液C中加入氢氧化钾调节 体系pH值为4后，即可得阳离子聚乙烯醇纸张增强剂。实施例4:首先将聚乙烯醇(1788)和去离子水按15: 100的质量比加 入到干燥反应器中，加热至86t:，保纟显l-3小时使反应器中的聚乙烯醇完全 溶解后，降温至5(TC制得聚乙烯醇水溶液A;然后将溶液A和阳离子醚化剂 3_氯-2-羟丙基三甲基氯化铵按100: 30的质量比混合均匀后，用三甲胺调节体系pH值至10，于5CTC反应1-3小时制得阳离子化聚乙烯醇溶液B;将聚 合交联单体正丁醛和溶液B按20: 100的质量比混合均匀后，用硫酸调节体 系pH至1 ，在9(TC下反应0. 5-3小吋制得阳离子化交联改性聚乙烯醇溶液C; 向溶液C中加入三甲胺调节体系pH值为6后，即可得阳离子聚乙烯醇纸张 增强剂。实施例5:首先将聚乙烯醇(2099与2488任意比例的混合)和去离子水 按l: 100的质量比加入到干燥反应器中，加热至8(TC，保温l-3小时使反应 器中的聚乙烯醇完全溶解后，降温至6(TC制得聚乙烯醇水溶液A;然后将溶 液A和阳离子醚化剂2， 3-环氧丙基三甲基氯化铵按100: 10的质量比混合均 匀后，用碳酸氢钠与三乙胺以任意比例的混合物调节体系pH值至8，于70 x:反应1-3小时制得阳离子化聚乙烯醇溶液B;将聚合交联单体乙二醛与戊 二醛以任意比例的混合物和溶液B按40: 100的质量比混合均匀后，用盐酸 与甲酸以任意比例的混合物调节体系pH至1 ，在65。C下反应0. 5-3小时制得 阳离子化交联改性聚乙烯醇溶液C;向溶液C中加入碳酸氢钠与三乙胺以任 意比例的混合物调节体系pH值为4后，即可得阳离子聚乙烯醇纸张增强剂。实施例6:首先将聚乙烯醇(2497)和去离子水按4: IOO的质量比加入 到干燥反应器中，加热至95'C，保温1-3小时使反应器中的聚乙烯醇完全溶 解后，降温至52'C制得聚乙烯醇水溶液A;然后将溶液A和阳离子醚化剂2， 3-环氧丙基三甲基氯化铵按100: 1的质量比混合均匀后，用三乙醇胺调节体系 pH值至9，于55。C反应1-3小时制得阳离子化聚乙烯醇溶液B;将聚合交联 单体乙二醛和溶液B按15: 100的质量比混合均匀后，用冰醋酸调节体系pH 至2，在75r下反应0. 5-3小时制得阳离子化交联改性聚乙烯醇溶液C;向 溶液C中加入三乙醇胺调节体系pH值为6后，即可得阳离子聚乙烯醇纸张 增强剂。实施例7:首先将聚乙烯醇(2099)和去离子水按20: 100的质量比加 入到干燥反应器中，加热至10CTC，保温l-3小时使反应器中的聚乙烯醇完全 溶解后，降温至55"制得聚乙烯醇水溶液A;然后将溶液A和阳离子醚化剂 3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵按100: 35的质量比混合均匀后，用三甲胺调节 体系pH值至8，于68。C反应1-3小时制得阳离子化聚乙烯醇溶液B;将聚合 交联单体正丁醛和溶液B按35: 100的质量比混合均匀后，用硝酸调节体系 pH至4，在85'C下反应0. 5-3小时制得阳离子化交联改性聚乙烯醇溶液C; 向溶液C中加入三甲胺调节体系pH值为7后，即可得阳离子聚乙烯醇纸张 增强剂。本发明所制备的阳离子聚乙烯醇纸张增强剂可避免排出物不含有机卤化 物和甲醛，离子化改性后产品的留着率得到大幅度提高，它不仅能提高纸张 的干强和湿强，而且能增加纸张的耐折度，如将其用于纸张表面涂布，亦可 大幅度提高纸张的表面强度。同时，该产品制备工艺简单，原料成本较低。
权利要求
1、阳离子聚乙烯醇纸张增强剂的制备方法，其特征在于1)首先将聚乙烯醇和去离子水按1-20∶100的质量比加入到干燥反应器中，加热至80-100℃，保温1-3小时使反应器中的聚乙烯醇完全溶解后，降温至50-65℃制得聚乙烯醇水溶液A；2)然后将溶液A和阳离子醚化剂按100∶1-40的质量比混合均匀后，用碱调节体系pH值至8-10，于50-70℃反应1-3小时制得阳离子化聚乙烯醇溶液B；3)将聚合交联单体和溶液B按0-40∶100的质量比混合均匀后，用酸调节体系pH至1-4，在60-90℃下反应0.5-3小时制得阳离子化交联改性聚乙烯醇溶液C；4)向溶液C中加入碱调节体系pH值为4-7后，即可得阳离子聚乙烯醇纸张增强剂。
2、 根据权利要求1所述的阳离子聚乙烯醇纸张增强剂的制备方法，其特 征在于所述的聚乙烯醇采用0588， 1099、 1750、 1788、 1799、 2099、 2488、 2497中的一种或其中一种以任意比例的混合。
3、 根据权利要求1所述的阳离子聚乙烯醇纸张增强剂的制备方法，其特 征在于所述的阳离子醚化剂为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、2,3-环氧丙 基三甲基氯化铵或两者的混合物。
4、 根据权利要求1所述的阳离子聚乙烯醇纸张增强剂的制备方法，其特 征在于所述的碱为氨、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、三甲胺、 三乙胺、三乙醇胺中的一种或其中一种以任意比例的混合物。
5、 根据权利要求l所述的阳离子聚乙烯醇纸张增强剂的制备方法，其特征在于所述的酸为盐酸、冰醋酸、甲酸、硫酸、硝酸中的一种或其中一种 以任意比例的混合物。
6、根据权利要求l所述的阳离子聚乙烯醇纸张增强剂的制备方法，其特 征在于所述的聚合交联单体是乙二醛、戊二醛、正丁醛中的一种或其中一 种以任意比例的混合物。
全文摘要
本发明公开了一种阳离子聚乙烯醇纸张增强剂的制备方法，首先将聚乙烯醇固体颗粒和去离子水加入到反应器中，加热至一定温度并保温使反应器中聚乙烯醇完全融解后，降温冷却，加入阳离子醚化剂对聚乙烯醇进行阳离子化；最后向阳离子聚乙烯醇溶液中加入聚合交联单体，体系pH值调节至酸性，保温一段时间后调节pH值至弱酸性后，得到透明液体。采用本发明可避免排出物不含有机卤化物和甲醛，离子化改性后的交联产品的留着率得到大幅度提高，它不仅能提高纸张的干强和湿强，而且能增加纸张的耐折度，如将其用于纸张表面涂布，亦可大幅度提高纸张的表面强度。同时，该产品制备工艺简单，原料成本较低，可扩大聚乙烯醇的应用范围。
文档编号D21H21/18GK101215807SQ200810017250
公开日2008年7月9日 申请日期2008年1月8日 优先权日2008年1月8日
发明者李刚辉, 李小瑞, 沈一丁, 王海花, 费贵强 申请人:陕西科技大学