一种造纸涂布用增强剂及其制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种造纸涂布用增强剂及其制备方法和应用，以重量份计，该增强剂原料配方如下：生物质材料100份；金属盐10-80份；络合剂200-400份；有机硅防水剂5-50份；水为调节固含量所需的量。本发明增强剂以来源丰富、价格低廉、可降解的生物质材料为原料，对于实现涂布纸品的完全再生及回收利用有重大的意义。该增强剂性能优良，和涂料配方相容性好，安全环保无毒，符合GB9685-2008对于食品包装纸添加剂的要求，所得纸张的性能与市售样品所得纸张的性能相当，完全符合涂布纸的使用性能。
【专利说明】一种造纸涂布用增强剂及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种可用于造纸行业涂布纸或食品包装领域的新型涂料增强剂及其 制备方法。
【背景技术】
[0002] 涂布纸主要应用于各种彩色印刷，以获得印刷精美、色彩鲜艳逼真的印品。印刷用 涂布纸需要有一定的抗水性能，而为了达到表面防水性，除在原纸中进行浆内施胶或表面 施胶以外，最直接的办法便是在涂料中加入增强剂，降低颜料、胶黏剂及各种水溶性成分在 干燥成膜后的水溶性，提高涂布纸的拉毛强度、干湿强度及湿摩擦性，改善涂布纸的印刷适 应性，减少印刷过程中涂布纸的掉毛掉粉现象，获得优良的印刷品。
[0003]目前常用的造纸涂布用涂料增强剂主要包括聚酰胺环氧树脂类、金属盐类和氨基 树脂三大类。氨基树脂是目前应用较多的一类抗水剂，如脲醛（UF)树脂、三聚氰胺甲醛 (MF)树脂及其改性物。氨基树脂生产成本低，工艺简单，但由于该类产品本身含有甲醒，对 涂布作业、产品存放和使用环境有不良影响，即使经过改性，生产、使用、贮存过程中也会不 断释放有害的甲醛气体，对环境和人体健康造成危害，将逐渐被淘汰。而应用于食品卡的涂 布纸涂料增强剂主要包括乙二醛树脂、金属盐类及聚酰胺聚脲系树脂（PAPU)类。乙二醛树 脂成本低，抗水性能、贮存稳定性优良，涂布纸干湿拉毛强度较好，但由于乙二醛在碱性环 境中会发生歧化反应，影响其交联性能及涂料的储存性能，不适宜在高的PH下使用，限制 了其应用。PATO类树脂涂布纸干湿拉毛强度高，但熟化慢，且成本很高。金属盐类增强剂成 本低，用量省，无甲醛，涂布纸强度较高，在高PH体系中不失效，下机即可熟化，但是常用的 碳酸锆铵（AZC)有少量氨味。随着环境保护要求及食品安全要求的日趋严格，人们对纸制 品的要求也越来越高，无甲醛多功能涂料增强剂的研究受到高度重视。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种性能好、环保无毒、 可应用于食品包装纸的新型增强剂及其制备方法和应用。
[0005] 为解决以上问题，本发明采取的一种技术方案如下：
[0006] -种造纸涂布用增强剂，以重量份计，该增强剂原料配方如下：
[0007] 生物质材料 100份； 金属盐 丨0-80份；
[0008] 络 IV剂 200-400 份； W机M防水剂 5-50份； 水 ΡΓι?ΙΑ'ΙΓ?Μ:所需的 W:?
[0009] 进一步地，所述生物质材料为选自纤维素及其衍生物，淀粉及其衍生物中的一种 或多种的组合。优选地，生物质材料为氧化淀粉。
[0010] 进一步地，所述金属盐为选自铝酸盐、氯化铝、硫酸铝、氧氯化锆中的一种或多种 的组合。
[0011] 进一步地，所述络合剂为选自甘油、山梨醇、乙二醇、聚乙二醇、聚乙烯醇、柠檬酸、 乳酸、乙酸、乙二酸中的一种或多种的组合。
[0012] 进一步地，所述有机硅防水剂为选自羟基硅油、氨基硅油、硅烷偶联剂KH560(下 文简称KH560)、硅烷偶联剂A-171 (下文简称A-171)及水性化改性硅油中的一种或多种的 组合。
[0013] 优选地，所述造纸涂布用增强剂的固含量为35wt%?65wt%，25°C下动力粘度为 ^ 500cP〇
[0014] 进一步地，造纸涂布用增强剂由生物质材料、金属盐和络合剂在水中，温度60? IKTC下反应1?5h后与有机硅防水剂混合而成，或者，造纸涂布用增强剂由生物质材料、 金属盐、络合剂以及有机硅防水剂在水中，温度60?IKTC下反应1?5h得到。
[0015] 本发明还提供一种造纸涂布用增强剂的制备方法：在带有搅拌装置、温度计、冷凝 装置的反应釜里加入生物质材料、水，搅拌下升温至60-95°C，保温反应10?60min，然后依 次加入金属盐和络合剂，保持在温度60-1KTC下，反应1?5h，待物料冷却至50°C以下，力口 入有机硅防水剂，搅拌均匀，即得增强剂。
[0016] 或者，本发明造纸涂布用增强剂还可通过如下方法制得：将生物质材料、水、金属 盐、络合剂一起搅拌升温至60-1KTC，反应l-5h，待物料冷却至50°C以下后加入有机硅防 水剂。
[0017] 或者，还可以将生物质材料、水、金属盐、络合剂、有机硅防水剂一起搅拌升温至 60-1KTC，反应l-5h，待物料冷却后出料，即得增强剂。
[0018] 本发明增强剂产品含有金属盐类基团，被用于生产后，纸和纸板不需要进行熟化， 下机即可有优良的干湿强度及湿摩擦等性能；增强剂产品不含甲醛和有毒有害物质，满足 GB 9685-2008中对于食品包装纸填料的要求，可以应用于食品包装纸的涂布增强；同时产 品含有生物质基团，对涂布作业、产品存放和使用环境无污染。
[0019] 为此，本发明还特别涉及本发明造纸涂布用增强剂在涂布纸生产中的应用，特别 是在食品包装纸生产中的应用。
[0020] 由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点：
[0021] 本发明提供的增强剂，其制备工艺简单易控，增强剂被用于生产后，纸和纸板不需 要进行熟化，下机即可有优良的干湿强度及湿摩擦等性能，且产品不含有甲醛和有毒有害 物质，满足GB 9685-2008中对于食品包装纸填料的要求，可以应用于食品包装纸的涂布增 强，同时对涂布作业、产品存放和使用环境没有不良影响。同时，该涂料增强剂可以通过分 子设计，得到性能各异的产物，为有机-无机涂料增强剂的研究开发一条新的途径。
【具体实施方式】
[0022] 以下结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。应理解，这些实施例是用于说 明本发明的基本原理、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的限制。实施例中采用的 实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。 另外，没有特殊说明时，组分的用量均为重量克（g)和重量％，粘度值均为25°C下所测。
[0023] 实施例1
[0024] 在带有搅拌装置、温度计、回流冷凝装置的IL反应釜中加入37. 88g氧化淀粉， 305g水，搅拌下升温至80°C，反应30min，在此体系中加入26. 67g氯化铝，107g甘油和柠檬 酸，80°C下反应3h，降温至室温，加入Hg有机硅防水剂，搅拌均匀，放料，即得产品，为浅黄 色透明液体，固含量为35%，动力粘度< 300cP。
[0025] 实施例2
[0026] 在带有搅拌装置、温度计、回流冷凝装置的IL反应釜中依次加入80g氧化淀粉， 186g水，260g甘油和乙二醇，搅拌均勻，加入14g错酸盐，搅拌下升温至80°C，反应4-5h，降 温至室温，加入16. 5g有机硅防水剂，搅拌均匀，放料，即得产品，为浅黄色透明液体，固含 量为65%，动力粘度为480cP。
[0027] 实施例3
[0028] 在带有搅拌装置、温度计、回流冷凝装置的IL反应釜中依次加入80g氧化淀粉， 360g水，260g甘油和乙二醇，搅拌均勻，加入14g错酸盐，16. 5g有机娃防水剂，搅拌下升温 至80°C，反应4-5h，降温至室温，放料，即得产品，为浅黄色透明液体，固含量为50%，动力 粘度为< 500cp。
[0029] 应用实施例1
[0030] 本发明的增强剂可以应用于涂布纸，尤其是食品包装纸，以获得良好的性能。
[0031] 纸张一般进行预涂和面涂两次涂布。本例将实施例1至3的增强剂和市售商品 (KR 3728,日本星光PMC)分别应用于食品白卡纸涂布的预涂配方，同时采用相同的全胶乳 配方进行二次涂布，测定两种涂布配方所得涂布纸的性能。涂布配方如表1所示，涂布纸性 能如表2所示。
[0032] 表1食品白卡纸涂布配方（重量份）
[0033]
【权利要求】
1. 一种造纸涂布用增强剂，其特征在于，以重量份计，所述增强剂原料配方如下：
1·:物质材料 ]00份； 金Wift 丨0-80份； 络fV剂 200-4M份： 有机ill防水剂 5-50份； 水 调节同含:量所S的fl-
2. 根据权利要求1所述的造纸涂布用增强剂，其特征在于：所述生物质材料为选自纤 维素及其衍生物，淀粉及其衍生物中的一种或多种的组合。
3. 根据权利要求1所述的造纸涂布用增强剂，其特征在于，所述金属盐为选自铝酸盐、 氯化铝、硫酸铝、氧氯化锆中的一种或多种的组合。
4. 根据权利要求1或3所述的造纸涂布用增强剂，其特征在于，所述络合剂选自甘油、 山梨醇、乙二醇、聚乙二醇、聚乙烯醇、柠檬酸、乳酸、乙酸、乙二酸中的一种或多种的组合。
5. 根据权利要求1所述的造纸涂布用增强剂，其特征在于，所述有机硅防水剂为选自 羟基硅油、氨基硅油、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂A-171及水性化改性硅油中的一种或 多种的组合。
6. 根据权利要求1所述的造纸涂布用增强剂，其特征在于，所述造纸涂布用增强剂的 固含量为35wt%?65wt%，25°C下动力粘度为彡500cP。
7. -种权利要求1至6中任一项权利要求所述的造纸涂布用增强剂的制备方法，其特 征在于，在带有搅拌装置、温度计、冷凝装置的反应釜里加入生物质材料、水，搅拌下升温至 60-95°C，保温反应10?60min，然后依次加入金属盐和络合剂，保持在温度60-1KTC下，反 应1?5h，待物料冷却至50°C以下，加入有机硅防水剂，搅拌均匀，即得所述增强剂。
8. -种权利要求1至6中任一项权利要求所述的造纸涂布用增强剂的制备方法，其特 征在于，将生物质材料、水、金属盐、络合剂一起搅拌升温至60-1KTC，反应l_5h，待物料冷 却至50°C以下后加入有机硅防水剂。
9. 一种权利要求1至6中任一项权利要求所述的造纸涂布用增强剂的制备方法，其特 征在于，将生物质材料、水、金属盐、络合剂、有机硅防水剂一起搅拌升温至60-1KTC，反应 l_5h，待物料冷却后出料，即得。
10. 权利要求1至6中任一项权利要求所述的造纸涂布用增强剂在涂布纸生产中的应 用。
【文档编号】D21H21/18GK104372714SQ201410495344
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年9月24日 优先权日:2014年9月24日
【发明者】张仿仿, 施立才 申请人:九洲生物技术（苏州）有限公司