本发明公开了一种防潮快干型表面施胶剂的制备方法，属于造纸助剂制备技术领域。
背景技术：
除卫生纸、滤纸和烟纸等特殊用纸外，大约80％的纸张都需要在纸浆中添加或在纸张表面涂布一些抗水性物质，使纸张具有延迟流体渗透的性能，以达到抗墨水(如书写纸)，抗油(如食品包装纸)等目的，这一工艺过程称为施胶，所添加的物质称为施胶剂。造纸化学品广泛应用于造纸制浆、湿部、表面施胶、涂布以及废水处理等过程。其中表面施胶是纸张加工过程中的一个工序，通过在纸页上喷洒一层胶液，形成一层近乎连续的膜，从而达到改变纸张表面性能的目的。表面施胶的表面增强及印刷适性改善作用可提高纸的质量档次并提高经济效益，因此，表面施胶越来越受到造纸工业的重视。
常用的表面施胶剂分为天然高分子表面施胶剂和合成表面施胶剂，其中淀粉是一种重要的天然高分子表面施胶剂和纸张增强剂。合成表面施胶剂有聚乙烯醇(pva)、羧甲基纤维素(cmc)、聚丙烯酰胺(pam)等，目前研究和应用最为广泛的丙烯酸酯乳液体系是在体系中引入硬单体苯乙烯和丙烯酸类功能单体。然而，现有的这些表面施胶剂在进行表面施胶时容易起泡，从而对施胶纸张的强度性能造成了不利的影响，此外现有的这些表面施胶剂还存在施胶过程中用量大、干燥速度慢，形成的膜层易发粘，易出现返潮的问题，这些状况严重阻碍了施胶剂的应用和推广。
技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题：针对现有的表面施胶剂在施胶时容易起泡，会对施胶纸张的强度性能造成不利的影响，且存在施胶过程中用量大、干燥速度慢，形成的膜层易发粘，易出现返潮的缺陷，提供一种以壳聚糖为原料经碱泡部分水解后再羧甲基化增加活性基团，再与硬脂酸反应增强疏水性并提高成膜粘度稳定性，再引入硅氧烷和有机铋增加干燥速度来制备防潮快干型表面施胶剂的方法，本发明先将壳聚糖加入到氢氧化钠溶液中浸泡溶胀，随后加入氯乙酸溶液搅拌反应，收集产物抽滤得滤饼，将滤饼洗涤得羧甲基壳聚糖，再将硬脂酸、硅烷偶联剂等与无水乙醇搅拌得混合液，将其与羧甲基壳聚糖、水加热反应，收集产物旋蒸后与聚二甲基硅氧烷、聚乙二醇等加热反应，最后自然冷却即可得防潮快干型表面施胶剂，本发明制得的防潮快干型表面施胶剂具有施胶效果好、防潮性能佳、干燥速度快的优点，能有效提高施胶后纸张的各项强度性能，提高纸张防潮、抗水能力，具有较好的使用前景。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
(1)称取30～40g壳聚糖加入到盛有200～300ml质量分数为10％氢氧化钠溶液的烧杯中，并加热至70～80℃，浸泡溶胀4～5h后，得到碱化壳聚糖凝胶，将碱化壳聚糖凝胶置于带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于冰水浴中，控制温度在0～5℃，再向烧瓶中滴加25～30ml质量分数为25％氯乙酸溶液，控制滴加速率为5～8ml/min，待滴加完毕，搅拌反应2～3h，反应结束，收集产物并置于布氏漏斗中抽滤，收集滤饼，用质量分数为75％乙醇溶液洗涤滤饼3～5次，得到羧甲基壳聚糖，备用；
(2)称取5～8g硬脂酸、1～3g硅烷偶联剂kh-550和0.3～0.5gn-羟基琥珀酰亚胺加入到盛有80～100ml无水乙醇的烧杯中，搅拌混合15～20min，得到混合液；
(3)取15～20g步骤(1)备用的羧甲基壳聚糖加入到盛有200～300ml水的烧瓶中，将烧瓶置于水浴锅中，控制温度在25～30℃，再向烧瓶中滴加25～30ml上述混合液，控制滴加速度为8～10ml/min，滴加完毕后，升温至80～90℃，搅拌反应5～6h，反应结束，收集产物，并置于旋转蒸发仪中，旋转浓缩至产物原体积的1/5，得到浓缩液；
(4)按重量份数计，称取35～45份上述浓缩液、3～5份聚二甲基硅氧烷、0.3～0.5份十二烷基三甲基氯化铵、5～8份聚乙二醇、0.1～0.3份异辛酸铋、0.8～1.0g二月桂酸二丁基锡和25～30份质量分数为75％乙醇溶液，加入到烧杯中，并进行加热至60～70℃，搅拌反应40～50min后，停止加热，待其自然冷却至室温，即可得到防潮快干型表面施胶剂。
本发明的应用方法是：首先将30～50l本发明制得的防潮快干型表面施胶剂加入造纸机给料桶内，随后开启造纸机进行造纸工艺，在纸张成形后未烘干时，对纸张表面进行施胶工艺，控制施胶温度为75～90℃，施胶量为2.5～2.8kg/t纸，最后待施胶完成，将纸张输送至纸机烘干部位进行烘干即可。经检测，本发明制得的施胶剂留着率达99.5％以上，使用效率高，施胶后纸张的抗张强度达7～9kn/m，耐折度达60～90次，纸张环压指数为7.4～8.6n·m/g，纸张的耐破度达600～700kpa，同时本发明施胶剂具有较好的防潮、防水性能，在施胶后的纸张上进行滴水实验，2～5h未有水渗入纸张，且本发明施胶剂干燥速度较快，施胶后纸张的干燥时间较使用传统施胶剂缩短了1～2倍。
本发明的有益效果是：
(1)本发明制得的防潮快干型表面施胶剂用量小，施胶后可以渗入到纸页内的纤维间隙中，从而提高纸和纸板内部纤维间的结合强度、抗张强度及耐折度等强度性质；
(2)本发明制得的防潮快干型表面施胶剂有效提高了成品的环压强度和表面强度，所得成品具有相当好的抗水防潮性，且本发明制得的表面施胶剂属于快干型产品，能有效缩短施胶后纸张干燥时间，能有效提高生产效率。
具体实施方式
首先称取30～40g壳聚糖加入到盛有200～300ml质量分数为10％氢氧化钠溶液的烧杯中，并加热至70～80℃，浸泡溶胀4～5h后，得到碱化壳聚糖凝胶，将碱化壳聚糖凝胶置于带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于冰水浴中，控制温度在0～5℃，再向烧瓶中滴加25～30ml质量分数为25％氯乙酸溶液，控制滴加速率为5～8ml/min，待滴加完毕，搅拌反应2～3h，反应结束，收集产物并置于布氏漏斗中抽滤，收集滤饼，用质量分数为75％乙醇溶液洗涤滤饼3～5次，得到羧甲基壳聚糖，备用；随后称取5～8g硬脂酸、1～3g硅烷偶联剂kh-550和0.3～0.5gn-羟基琥珀酰亚胺加入到盛有80～100ml无水乙醇的烧杯中，搅拌混合15～20min，得到混合液；再取15～20g备用的羧甲基壳聚糖加入到盛有200～300ml水的烧瓶中，将烧瓶置于水浴锅中，控制温度在25～30℃，再向烧瓶中滴加25～30ml上述混合液，控制滴加速度为8～10ml/min，滴加完毕后，升温至80～90℃，搅拌反应5～6h，反应结束，收集产物，并置于旋转蒸发仪中，旋转浓缩至产物原体积的1/5，得到浓缩液；最后按重量份数计，称取35～45份上述浓缩液、3～5份聚二甲基硅氧烷、0.3～0.5份十二烷基三甲基氯化铵、5～8份聚乙二醇、0.1～0.3份异辛酸铋、0.8～1.0g二月桂酸二丁基锡和25～30份质量分数为75％乙醇溶液，加入到烧杯中，并对烧杯加热至60～70℃，搅拌反应40～50min后，停止加热，待其自然冷却至室温，即可得到防潮快干型表面施胶剂。
实例1
首先称取30g壳聚糖加入到盛有200ml质量分数为10％氢氧化钠溶液的烧杯中，并加热至70℃，浸泡溶胀4h后，得到碱化壳聚糖凝胶，将碱化壳聚糖凝胶置于带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于冰水浴中，控制温度在0℃，再向烧瓶中滴加25ml质量分数为25％氯乙酸溶液，控制滴加速率为5ml/min，待滴加完毕，搅拌反应2h，反应结束，收集产物并置于布氏漏斗中抽滤，收集滤饼，用质量分数为75％乙醇溶液洗涤滤饼3次，得到羧甲基壳聚糖，备用；随后称取5g硬脂酸、1g硅烷偶联剂kh-550和0.3gn-羟基琥珀酰亚胺加入到盛有80ml无水乙醇的烧杯中，搅拌混合15min，得到混合液；再取15g备用的羧甲基壳聚糖加入到盛有200ml水的烧瓶中，将烧瓶置于水浴锅中，控制温度在25℃，再向烧瓶中滴加25ml上述混合液，控制滴加速度为8ml/min，滴加完毕后，升温至80℃，搅拌反应5h，反应结束，收集产物，并置于旋转蒸发仪中，旋转浓缩至产物原体积的1/5，得到浓缩液；最后按重量份数计，称取35份上述浓缩液、3份聚二甲基硅氧烷、0.3份十二烷基三甲基氯化铵、5份聚乙二醇、0.1份异辛酸铋、0.8g二月桂酸二丁基锡和25份质量分数为75％乙醇溶液，加入到烧杯中，并对烧杯加热至60℃，搅拌反应40min后，停止加热，待其自然冷却至室温，即可得到防潮快干型表面施胶剂。
本实例操作简便，使用时，首先将30l本发明制得的防潮快干型表面施胶剂加入造纸机给料桶内，随后开启纸机进行造纸工艺，在纸张成形后未烘干时，对纸张表面进行施胶工艺，控制施胶温度为75℃，施胶量为2.5kg/t纸，最后待施胶完成，将纸张输送至纸机烘干部位进行烘干即可。经检测，本发明制得的施胶剂留着率达99.6％，使用效率高，施胶后纸张的抗张强度达7kn/m，耐折度达60次，纸张环压指数为7.4n·m/g，纸张的耐破度达600kpa，同时本发明施胶剂具有较好的防潮、防水性能，在施胶后的纸张上进行滴水实验，2h未有水渗入纸张，且本发明施胶剂干燥速度较快，施胶后纸张的干燥时间较使用传统施胶剂缩短了1倍。
实例2
首先称取35g壳聚糖加入到盛有250ml质量分数为10％氢氧化钠溶液的烧杯中，并加热至75℃，浸泡溶胀4h后，得到碱化壳聚糖凝胶，将碱化壳聚糖凝胶置于带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于冰水浴中，控制温度在3℃，再向烧瓶中滴加28ml质量分数为25％氯乙酸溶液，控制滴加速率为7ml/min，待滴加完毕，搅拌反应2h，反应结束，收集产物并置于布氏漏斗中抽滤，收集滤饼，用质量分数为75％乙醇溶液洗涤滤饼4次，得到羧甲基壳聚糖，备用；随后称取7g硬脂酸、2g硅烷偶联剂kh-550和0.4gn-羟基琥珀酰亚胺加入到盛有90ml无水乙醇的烧杯中，搅拌混合18min，得到混合液；再取18g备用的羧甲基壳聚糖加入到盛有250ml水的烧瓶中，将烧瓶置于水浴锅中，控制温度在28℃，再向烧瓶中滴加28ml上述混合液，控制滴加速度为9ml/min，滴加完毕后，升温至85℃，搅拌反应5h，反应结束，收集产物，并置于旋转蒸发仪中，旋转浓缩至产物原体积的1/5，得到浓缩液；最后按重量份数计，称取40份上述浓缩液、4份聚二甲基硅氧烷、0.4份十二烷基三甲基氯化铵、7份聚乙二醇、0.2份异辛酸铋、0.9g二月桂酸二丁基锡和29份质量分数为75％乙醇溶液，加入到烧杯中，并对烧杯加热至65℃，搅拌反应45min后，停止加热，待其自然冷却至室温，即可得到防潮快干型表面施胶剂。
本实例操作简便，使用时，首先将40l本发明制得的防潮快干型表面施胶剂加入造纸机给料桶内，随后开启纸机进行造纸工艺，在纸张成形后未烘干时，对纸张表面进行施胶工艺，控制施胶温度为83℃，施胶量为2.6kg/t纸，最后待施胶完成，将纸张输送至纸机烘干部位进行烘干即可。经检测，本发明制得的施胶剂留着率达99.7％，使用效率高，施胶后纸张的抗张强度达8kn/m，耐折度达75次，纸张环压指数为8.0n·m/g，纸张的耐破度达650kpa，同时本发明施胶剂具有较好的防潮、防水性能，在施胶后的纸张上进行滴水实验，4h未有水渗入纸张，且本发明施胶剂干燥速度较快，施胶后纸张的干燥时间较使用传统施胶剂缩短了1倍。
实例3
首先称取40g壳聚糖加入到盛有300ml质量分数为10％氢氧化钠溶液的烧杯中，并加热至80℃，浸泡溶胀5h后，得到碱化壳聚糖凝胶，将碱化壳聚糖凝胶置于带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于冰水浴中，控制温度在5℃，再向烧瓶中滴加30ml质量分数为25％氯乙酸溶液，控制滴加速率为8ml/min，待滴加完毕，搅拌反应3h，反应结束，收集产物并置于布氏漏斗中抽滤，收集滤饼，用质量分数为75％乙醇溶液洗涤滤饼5次，得到羧甲基壳聚糖，备用；随后称取8g硬脂酸、3g硅烷偶联剂kh-550和0.5gn-羟基琥珀酰亚胺加入到盛有100ml无水乙醇的烧杯中，搅拌混合20min，得到混合液；再取20g备用的羧甲基壳聚糖加入到盛有300ml水的烧瓶中，将烧瓶置于水浴锅中，控制温度在30℃，再向烧瓶中滴加30ml上述混合液，控制滴加速度为10ml/min，滴加完毕后，升温至90℃，搅拌反应6h，反应结束，收集产物，并置于旋转蒸发仪中，旋转浓缩至产物原体积的1/5，得到浓缩液；最后按重量份数计，称取45份上述浓缩液、5份聚二甲基硅氧烷、0.5份十二烷基三甲基氯化铵、8份聚乙二醇、0.3份异辛酸铋、1.0g二月桂酸二丁基锡和30份质量分数为75％乙醇溶液，加入到烧杯中，并对烧杯加热至70℃，搅拌反应50min后，停止加热，待其自然冷却至室温，即可得到防潮快干型表面施胶剂。
本实例操作简便，使用时，首先将50l本发明制得的防潮快干型表面施胶剂加入造纸机给料桶内，随后开启纸机进行造纸工艺，在纸张成形后未烘干时，对纸张表面进行施胶工艺，控制施胶温度为90℃，施胶量为2.8kg/t纸，最后待施胶完成，将纸张输送至纸机烘干部位进行烘干即可。经检测，本发明制得的施胶剂留着率达99.8％，使用效率高，施胶后纸张的抗张强度达9kn/m，耐折度达90次，纸张环压指数为8.6n·m/g，纸张的耐破度达700kpa，同时本发明施胶剂具有较好的防潮、防水性能，在施胶后的纸张上进行滴水实验，5h未有水渗入纸张，且本发明施胶剂干燥速度较快，施胶后纸张的干燥时间较使用传统施胶剂缩短了2倍。