本发明公开了一种纸张挺度剂的制备方法，属于造纸助剂
技术领域：
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背景技术：
：近几年，包装用纸和纸板的需求量大增，高档包装纸板的缺口较大，需要大量进口，且向着低定量、高强度的方向发展。同时，纤维原料主要是废纸，但由于废纸的多次利用，纤维性质衰变，机械强度较低，成纸强度较差，仅靠物理方法和工艺控制，包装用纸和纸板的挺度很难提高，这成为纸和纸板发展的重大技术障碍。与此同时，随着高速多色印刷机的普及，对文化用纸等高档纸的挺度也有了更高要求，因此如何提高废纸成纸的挺度，以提高废纸浆用量，扩大使用范围，已成为迫切需要解决的问题。挺度剂是一种专门用于提高瓦楞原纸、纸板及一次成型纸制品挺度指标的增强剂。当前，造纸行业由于原料结构问题，纸厂大量使用麦草浆和二次纤维，从而带来纤维强度差、不能满足产品质量要求等问题。添加挺度剂是提高纸和纸板挺度等强度性能的有效方法之一。但由于市场上挺度剂质量参差不齐，对纸张性能的提升也存在很大差异，综合性能优异的挺度剂成为市场的迫切需要。厚度、弹性模量与强度三者的关系是对立统一的。影响弹性模量的主要因素为纸板的密度。但是密度增加，厚度就会降低，厚度的降低会影响到纸板的抗弯强度。因此需要在基本保持纸板厚度的基础上，增加弹性模量，从而提高环压强度、挺度。这仅仅从材质和工艺上是难以解决的，挺度剂作为添加剂是根本解决途径。挺度剂可以维持纸页厚度，而且能增加纤维的结合强度和纵向强度，从而起到环压强度补强的作用。挺度剂作用机理是利用刚性分子中官能基团，与纤维的羟基形成氢键结合，形成互穿网络，当受到拉力时，纤维通过氢键作用，将力转移到网络结构上，由于网络结构具有一定的延展性，而不至于断裂；当受到压力时，通过氢键，使得力量转移到位于纤维网络中的刚性分子上，刚性分子的弹性支持网络体系，不至于压溃。因此挺度剂应该是丰富的“鞭毛”包裹在刚性内核外的一种柔韧兼具的大分子。这样才能提高纤维的结合强度，从而可以显著的改善挺度和环压强度。因此，如何改善传统纸张挺度剂对纸张强度及挺度提升效果不佳，功能单一，对纸张耐水性提升效果不明显的缺点，以获取更高综合性能的统纸张挺度剂，是其推广与应用于更广阔的领域，满足工业生产需求亟待解决的问题。技术实现要素：本发明主要解决的技术问题是：针对改善传统纸张挺度剂对纸张强度及挺度提升效果不佳，功能单一，对纸张耐水性提升效果不明显的缺点，提供了一种纸张挺度剂的制备方法。为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：（1）将石油醚与乳化剂按质量比4：1～8：1混合，得石油醚混合物，将石油醚混合物与丙烯酰胺按质量比3：1～4：1混合，并加入石油醚混合物质量0.35～0.45倍的丙烯酸和石油醚混合物质量0.5～0.8倍的水，搅拌混合后，得预处理混合物，将预处理混合物与引发剂按质量比8：1～10：1混合，得预处理引发剂混合物，调节预处理引发剂混合物ph后，继续搅拌反应，得阴离子聚丙烯酰胺混合物；（2）将阴离子聚丙烯酰胺混合物与甲醛溶液按质量比5：1～4：1混合反应，得改性阴离子聚丙烯酰胺混合物，将改性阴离子聚丙烯酰胺混合物与壳聚糖醋酸溶液按质量比50：1～45：1混合，得改性阴离子聚丙烯酰胺壳聚糖混合物，调节改性阴离子聚丙烯酰胺壳聚糖混合物的ph后，搅拌反应，得阴离子聚丙烯酰胺壳聚糖混合液；（3）将亚麻油与戊二醛按质量比3：1～5：1混合，并加入亚麻油质量0.1～0.3倍的辛烯基琥珀酸淀粉钠，搅拌混合后，得亚麻油混合物，将亚麻油混合物与明胶溶液按质量比1：10～1：25混合，并加入亚麻油混合物质量5～8倍硫酸钠溶液，搅拌混合后，得微囊坯料，将微囊坯料降温，并将降温后的微囊坯料与甲醛溶液按质量比45：1～50：1搅拌混合，得预处理微囊坯料，调节预处理微囊坯料ph后，固化，抽滤水洗，得微囊；（4）将阴离子聚丙烯酰胺壳聚糖混合液与微囊按质量比5：2～6：2混合，并加入阴离子聚丙烯酰胺壳聚糖混合液质量0.2～0.3倍的分散剂，搅拌混合后，得纸张挺度剂。步骤（1）所述乳化剂为乳化剂op-10，吐温60或司盘80中任意一种。步骤（1）所述引发剂为过硫酸钾，过硫酸铵或过硫酸钠中任意一种。步骤（2）所述壳聚糖醋酸溶液的制备方法为将壳聚糖与质量分数为2～4%的醋酸溶液按质量比2：3～2：4混合，即得壳聚糖醋酸溶液。步骤（4）所述分散剂为分散剂nno，分散剂mf或分散剂5040中任意一种。本发明的有益效果是：（1）本发明在制备纸张挺度剂时使用阴离子聚丙烯酰胺壳聚糖混合液，首先阴离子聚丙烯酰胺壳聚糖混合液中含有大量聚丙烯酰胺壳聚糖聚合物，由于聚丙烯酰胺为阴离子型，而壳聚糖带有大量氨基为阳离子型，阳离子数量大于阴离子数量，因此整个聚丙烯酰胺壳聚糖聚合物为阳离子型，在产品使用过程中可与纸张表面氢键形较好的结合，从而使产品可有效提高纸张的挺度及牢度，其次，聚丙烯酰胺壳聚糖聚合物不仅可通过聚丙烯酰胺形成交联网络而且壳聚糖可在微囊中戊二醛的作用下再次形成交联，从而使交联网络复杂化，进而使产品对纸张的挺度及牢度进一步提高；（2）本发明在制备纸张挺度剂时加入微囊，一方面，微囊中的戊二醛在为微囊破裂后可促进聚丙烯酰胺壳聚糖聚合物的交联，提高产品对纸张挺度及牢度的提高效果，另一方面，微囊中的亚麻油可在辛烯基琥珀酸淀粉钠作用下与纸张纤维发生结合，并填充纸张纤维间的孔隙及交联网的孔隙，从而使产品有效提高纸张的防水性能。具体实施方式将壳聚糖与质量分数为2～4%的醋酸溶液按质量比2：3～2：4混合，于温度为55～65℃，转速为250～350r/min的条件下搅拌混合15～30min后，即得壳聚糖醋酸溶液，将石油醚与乳化剂按质量比4：1～8：1混合，于温度为45～65℃，转速为250～350r/min的条件下，搅拌混合30～40min后，得石油醚混合物，将石油醚混合物与丙烯酰胺按质量比3：1～4：1混合于反应釜中，并向反应釜中加入石油醚混合物质量0.35～0.45倍的丙烯酸和石油醚混合物质量0.5～0.8倍的水，于温度为35～55℃，转速为300～450r/min的条件下搅拌混合3～4h后，得预处理混合物，将预处理混合物与引发剂按质量比8：1～10：1混合，得预处理引发剂混合物，调节预处理引发剂混合物ph至4～5，于温度为40～45℃，转速为260～350r/min的条件下搅拌混合反应60～80min后，得阴离子聚丙烯酰胺混合物；将阴离子聚丙烯酰胺混合物与质量分数为30～40%的甲醛溶液按质量比5：1～4：1混合，于温度为75～85℃，转速为280～380r/min的条件下，搅拌反应3～4h后，得改性阴离子聚丙烯酰胺混合物，将改性阴离子聚丙烯酰胺混合物与壳聚糖醋酸溶液按质量比50：1～45：1混合，得改性阴离子聚丙烯酰胺壳聚糖混合物，用质量分数为10～15%的氢氧化钠溶液调节改性阴离子聚丙烯酰胺壳聚糖混合物的ph至4～5后，于温度为45～65℃，转速为250～360r/min的条件下搅拌反应60～90min后，得阴离子聚丙烯酰胺壳聚糖混合液；将亚麻油与戊二醛按质量比3：1～5：1混合，并加入亚麻油质量0.1～0.3倍的辛烯基琥珀酸淀粉钠，于温度为35～55℃，转速为280～350r/min的条件下，搅拌混合35～60min后，得亚麻油混合物，将亚麻油混合物与质量分数为5～10%的明胶溶液按质量比1：10～1：25混合，并向亚麻油混合物与明胶溶液的混合液中加入亚麻油混合物质量5～8倍质量分数为15～25%的硫酸钠溶液，于温度为35～40℃，转速为280～380r/min的条件下，搅拌混合55～85min后，得微囊坯料，将微囊坯料降温至15～20℃，并将降温后的微囊坯料与质量分数为35～40%甲醛溶液按质量比45：1～50：1混合，于温度为15～20℃，转速为200～300r/min的条件下，搅拌混合15～20min后，得预处理微囊坯料，用质量分数为10～13%的氢氧化钠溶液调节预处理微囊坯料ph至8～10后，于温度为15～20℃的条件下固化35～55min后，微囊混合物，将微囊混合物抽滤水洗5～10次，得微囊；将阴离子聚丙烯酰胺壳聚糖混合液与微囊按质量比5：2～6：2混合于搅拌机中，并向搅拌机加入阴离子聚丙烯酰胺壳聚糖混合液质量0.2～0.3倍的分散剂，于温度为20～35℃，转速为250～350r/min的条件下，搅拌混合15～30min后，得纸张挺度剂。所述乳化剂为乳化剂op-10，吐温60或司盘80中任意一种。所述引发剂为过硫酸钾，过硫酸铵或过硫酸钠中任意一种。所述分散剂为分散剂nno，分散剂mf或分散剂5040中任意一种。实例1将壳聚糖与质量分数为4%的醋酸溶液按质量比2：4混合，于温度为65℃，转速为350r/min的条件下搅拌混合30min后，即得壳聚糖醋酸溶液，将石油醚与乳化剂按质量比8：1混合，于温度为65℃，转速为350r/min的条件下，搅拌混合40min后，得石油醚混合物，将石油醚混合物与丙烯酰胺按质量比4：1混合于反应釜中，并向反应釜中加入石油醚混合物质量0.45倍的丙烯酸和石油醚混合物质量0.8倍的水，于温度为55℃，转速为450r/min的条件下搅拌混合4h后，得预处理混合物，将预处理混合物与引发剂按质量比10：1混合，得预处理引发剂混合物，调节预处理引发剂混合物ph至5，于温度为45℃，转速为350r/min的条件下搅拌混合反应80min后，得阴离子聚丙烯酰胺混合物；将阴离子聚丙烯酰胺混合物与质量分数为40%的甲醛溶液按质量比4：1混合，于温度为85℃，转速为380r/min的条件下，搅拌反应4h后，得改性阴离子聚丙烯酰胺混合物，将改性阴离子聚丙烯酰胺混合物与壳聚糖醋酸溶液按质量比45：1混合，得改性阴离子聚丙烯酰胺壳聚糖混合物，用质量分数为15%的氢氧化钠溶液调节改性阴离子聚丙烯酰胺壳聚糖混合物的ph至5后，于温度为65℃，转速为360r/min的条件下搅拌反应90min后，得阴离子聚丙烯酰胺壳聚糖混合液；将亚麻油与戊二醛按质量比5：1混合，并加入亚麻油质量0.3倍的辛烯基琥珀酸淀粉钠，于温度为55℃，转速为350r/min的条件下，搅拌混合60min后，得亚麻油混合物，将亚麻油混合物与质量分数为10%的明胶溶液按质量比1：25混合，并向亚麻油混合物与明胶溶液的混合液中加入亚麻油混合物质量8倍质量分数为25%的硫酸钠溶液，于温度为40℃，转速为380r/min的条件下，搅拌混合85min后，得微囊坯料，将微囊坯料降温至20℃，并将降温后的微囊坯料与质量分数为40%甲醛溶液按质量比50：1混合，于温度为20℃，转速为300r/min的条件下，搅拌混合20min后，得预处理微囊坯料，用质量分数为13%的氢氧化钠溶液调节预处理微囊坯料ph至10后，于温度为20℃的条件下固化55min后，微囊混合物，将微囊混合物抽滤水洗10次，得微囊；将阴离子聚丙烯酰胺壳聚糖混合液与微囊按质量比6：2混合于搅拌机中，并向搅拌机加入阴离子聚丙烯酰胺壳聚糖混合液质量0.3倍的分散剂，于温度为35℃，转速为350r/min的条件下，搅拌混合30min后，得纸张挺度剂。所述乳化剂为乳化剂op-10。所述引发剂为过硫酸钾。所述分散剂为分散剂nno。实例2将壳聚糖与质量分数为4%的醋酸溶液按质量比2：4混合，于温度为65℃，转速为350r/min的条件下搅拌混合30min后，即得壳聚糖醋酸溶液，将石油醚与乳化剂按质量比8：1混合，于温度为65℃，转速为350r/min的条件下，搅拌混合40min后，得石油醚混合物，将石油醚混合物与丙烯酰胺按质量比4：1混合于反应釜中，并向反应釜中加入石油醚混合物质量0.45倍的丙烯酸和石油醚混合物质量0.8倍的水，于温度为55℃，转速为450r/min的条件下搅拌混合4h后，得预处理混合物，将预处理混合物与引发剂按质量比10：1混合，得预处理引发剂混合物，调节预处理引发剂混合物ph至5，于温度为45℃，转速为350r/min的条件下搅拌混合反应80min后，得阴离子聚丙烯酰胺混合物；将亚麻油与戊二醛按质量比5：1混合，并加入亚麻油质量0.3倍的辛烯基琥珀酸淀粉钠，于温度为55℃，转速为350r/min的条件下，搅拌混合60min后，得亚麻油混合物，将亚麻油混合物与质量分数为10%的明胶溶液按质量比1：25混合，并向亚麻油混合物与明胶溶液的混合液中加入亚麻油混合物质量8倍质量分数为25%的硫酸钠溶液，于温度为40℃，转速为380r/min的条件下，搅拌混合85min后，得微囊坯料，将微囊坯料降温至20℃，并将降温后的微囊坯料与质量分数为40%甲醛溶液按质量比50：1混合，于温度为20℃，转速为300r/min的条件下，搅拌混合20min后，得预处理微囊坯料，用质量分数为13%的氢氧化钠溶液调节预处理微囊坯料ph至10后，于温度为20℃的条件下固化55min后，微囊混合物，将微囊混合物抽滤水洗10次，得微囊；将阴离子聚丙烯酰胺混合物与微囊按质量比6：2混合于搅拌机中，并向搅拌机加入阴离子聚丙烯酰胺混合物质量0.3倍的分散剂，于温度为35℃，转速为350r/min的条件下，搅拌混合30min后，得纸张挺度剂。所述乳化剂为乳化剂op-10。所述引发剂为过硫酸钾。所述分散剂为分散剂nno。实例3将壳聚糖与质量分数为4%的醋酸溶液按质量比2：4混合，于温度为65℃，转速为350r/min的条件下搅拌混合30min后，即得壳聚糖醋酸溶液，将石油醚与乳化剂按质量比8：1混合，于温度为65℃，转速为350r/min的条件下，搅拌混合40min后，得石油醚混合物，将石油醚混合物与丙烯酰胺按质量比4：1混合于反应釜中，并向反应釜中加入石油醚混合物质量0.45倍的丙烯酸和石油醚混合物质量0.8倍的水，于温度为55℃，转速为450r/min的条件下搅拌混合4h后，得预处理混合物，将预处理混合物与引发剂按质量比10：1混合，得预处理引发剂混合物，调节预处理引发剂混合物ph至5，于温度为45℃，转速为350r/min的条件下搅拌混合反应80min后，得阴离子聚丙烯酰胺混合物；将阴离子聚丙烯酰胺混合物与质量分数为40%的甲醛溶液按质量比4：1混合，于温度为85℃，转速为380r/min的条件下，搅拌反应4h后，得改性阴离子聚丙烯酰胺混合物，将改性阴离子聚丙烯酰胺混合物与壳聚糖醋酸溶液按质量比45：1混合，得改性阴离子聚丙烯酰胺壳聚糖混合物，用质量分数为15%的氢氧化钠溶液调节改性阴离子聚丙烯酰胺壳聚糖混合物的ph至5后，于温度为65℃，转速为360r/min的条件下搅拌反应90min后，得阴离子聚丙烯酰胺壳聚糖混合液；将亚麻油与辛烯基琥珀酸淀粉钠按质量比10：3混合，于温度为55℃，转速为350r/min的条件下，搅拌混合60min后，得亚麻油混合物，将亚麻油混合物与质量分数为10%的明胶溶液按质量比1：25混合，并向亚麻油混合物与明胶溶液的混合液中加入亚麻油混合物质量8倍质量分数为25%的硫酸钠溶液，于温度为40℃，转速为380r/min的条件下，搅拌混合85min后，得微囊坯料，将微囊坯料降温至20℃，并将降温后的微囊坯料与质量分数为40%甲醛溶液按质量比50：1混合，于温度为20℃，转速为300r/min的条件下，搅拌混合20min后，得预处理微囊坯料，用质量分数为13%的氢氧化钠溶液调节预处理微囊坯料ph至10后，于温度为20℃的条件下固化55min后，微囊混合物，将微囊混合物抽滤水洗10次，得微囊；将阴离子聚丙烯酰胺壳聚糖混合液与微囊按质量比6：2混合于搅拌机中，并向搅拌机加入阴离子聚丙烯酰胺壳聚糖混合液质量0.3倍的分散剂，于温度为35℃，转速为350r/min的条件下，搅拌混合30min后，得纸张挺度剂。所述乳化剂为乳化剂op-10。所述引发剂为过硫酸钾。所述分散剂为分散剂nno。实例4将壳聚糖与质量分数为4%的醋酸溶液按质量比2：4混合，于温度为65℃，转速为350r/min的条件下搅拌混合30min后，即得壳聚糖醋酸溶液，将石油醚与乳化剂按质量比8：1混合，于温度为65℃，转速为350r/min的条件下，搅拌混合40min后，得石油醚混合物，将石油醚混合物与丙烯酰胺按质量比4：1混合于反应釜中，并向反应釜中加入石油醚混合物质量0.45倍的丙烯酸和石油醚混合物质量0.8倍的水，于温度为55℃，转速为450r/min的条件下搅拌混合4h后，得预处理混合物，将预处理混合物与引发剂按质量比10：1混合，得预处理引发剂混合物，调节预处理引发剂混合物ph至5，于温度为45℃，转速为350r/min的条件下搅拌混合反应80min后，得阴离子聚丙烯酰胺混合物；将阴离子聚丙烯酰胺混合物与质量分数为40%的甲醛溶液按质量比4：1混合，于温度为85℃，转速为380r/min的条件下，搅拌反应4h后，得改性阴离子聚丙烯酰胺混合物，将改性阴离子聚丙烯酰胺混合物与壳聚糖醋酸溶液按质量比45：1混合，得改性阴离子聚丙烯酰胺壳聚糖混合物，用质量分数为15%的氢氧化钠溶液调节改性阴离子聚丙烯酰胺壳聚糖混合物的ph至5后，于温度为65℃，转速为360r/min的条件下搅拌反应90min后，得阴离子聚丙烯酰胺壳聚糖混合液；将亚麻油与戊二醛按质量比5：1混合，于温度为55℃，转速为350r/min的条件下，搅拌混合60min后，得亚麻油混合物，将亚麻油混合物与质量分数为10%的明胶溶液按质量比1：25混合，并向亚麻油混合物与明胶溶液的混合液中加入亚麻油混合物质量8倍质量分数为25%的硫酸钠溶液，于温度为40℃，转速为380r/min的条件下，搅拌混合85min后，得微囊坯料，将微囊坯料降温至20℃，并将降温后的微囊坯料与质量分数为40%甲醛溶液按质量比50：1混合，于温度为20℃，转速为300r/min的条件下，搅拌混合20min后，得预处理微囊坯料，用质量分数为13%的氢氧化钠溶液调节预处理微囊坯料ph至10后，于温度为20℃的条件下固化55min后，微囊混合物，将微囊混合物抽滤水洗10次，得微囊；将阴离子聚丙烯酰胺壳聚糖混合液与微囊按质量比6：2混合于搅拌机中，并向搅拌机加入阴离子聚丙烯酰胺壳聚糖混合液质量0.3倍的分散剂，于温度为35℃，转速为350r/min的条件下，搅拌混合30min后，得纸张挺度剂。所述乳化剂为乳化剂op-10。所述引发剂为过硫酸钾。所述分散剂为分散剂nno。实例5将壳聚糖与质量分数为4%的醋酸溶液按质量比2：4混合，于温度为65℃，转速为350r/min的条件下搅拌混合30min后，即得壳聚糖醋酸溶液，将石油醚与乳化剂按质量比8：1混合，于温度为65℃，转速为350r/min的条件下，搅拌混合40min后，得石油醚混合物，将石油醚混合物与丙烯酰胺按质量比4：1混合于反应釜中，并向反应釜中加入石油醚混合物质量0.45倍的丙烯酸和石油醚混合物质量0.8倍的水，于温度为55℃，转速为450r/min的条件下搅拌混合4h后，得预处理混合物，将预处理混合物与引发剂按质量比10：1混合，得预处理引发剂混合物，调节预处理引发剂混合物ph至5，于温度为45℃，转速为350r/min的条件下搅拌混合反应80min后，得阴离子聚丙烯酰胺混合物；将阴离子聚丙烯酰胺混合物与质量分数为40%的甲醛溶液按质量比4：1混合，于温度为85℃，转速为380r/min的条件下，搅拌反应4h后，得改性阴离子聚丙烯酰胺混合物，将改性阴离子聚丙烯酰胺混合物与壳聚糖醋酸溶液按质量比45：1混合，得改性阴离子聚丙烯酰胺壳聚糖混合物，用质量分数为15%的氢氧化钠溶液调节改性阴离子聚丙烯酰胺壳聚糖混合物的ph至5后，于温度为65℃，转速为360r/min的条件下搅拌反应90min后，得阴离子聚丙烯酰胺壳聚糖混合液；将阴离子聚丙烯酰胺壳聚糖混合液与分散剂按质量比10：3混合于搅拌机中，于温度为35℃，转速为350r/min的条件下，搅拌混合30min后，得纸张挺度剂。所述乳化剂为乳化剂op-10。所述引发剂为过硫酸钾。所述分散剂为分散剂nno。对比例：山东某科技有限公司生产的挺度剂。将实例1至5所得的纸张挺度剂及对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：1.挺度：将废纸抄纸加入试件挺度剂制成纸板（抄纸过程按照一般抄纸过程进行），采用dcp-td（w）300型挺度测试仪测试所得纸板挺度；2.牢度：采用yq-z-23a电动纸张耐破度测定仪所得纸板耐破指数。具体检测结果如表1所示：表1：挺度及牢度具体检测结果检测项目实例1实例2实例3实例4实例5对比例挺度/（mn·m）9.878.738.217.687.245.35耐破指数/（kpa·m2/g）3.312.872.642.331.981.03由表1检测结果可知，本发明技术方案制备的纸张挺度剂具有提高纸张挺度，牢度的特点，在造纸助剂行业的发展中具有广阔的前景。当前第1页12