一种基于复合阳离子植物胶聚合物制备AKD乳液工艺的制作方法

一种基于复合阳离子植物胶聚合物制备akd乳液工艺
技术领域
1.本发明涉及akd乳液制备工艺技术领域，具体涉及一种基于复合阳离子植物胶聚合物制备akd乳液工艺。


背景技术：

2.当前应用于国内市场的表面施胶剂产品主要是苯丙类表面施胶剂与akd类反应型表面施剂2种，其中，苯丙类表面施胶剂主要应用于大型纸板生产线，适合于表面平滑度较高、浆料处理洁净的大型生产线，下机后不需要反应时间、抗水效果较好；akd类施胶剂较适合于纸页表面平滑度较差，浆料处理不到位，洁净度差的中小型生产线，但下机后需要一定的反应时间。2类表面施胶剂在应用上都有一定的局限性，其应用性能与作用效果也都有一定的弊端，现市场上已经开始应用2类施胶剂的复合类施胶剂，但在复杂多变的生产环境面前，期望的效果(施胶的即时性与高抗水性)还不能完美的体现。因此，开发一种全新理念的表面施胶剂是造纸化工行业的迫切需求，即要求这种表面施胶剂的应用范围更为广泛，使其具有高抗水性和快熟化的效果更为明显，并且能够使其成本更为低廉。


技术实现要素：

3.解决的技术问题
4.针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于复合阳离子植物胶聚合物制备akd乳液工艺，旨在使其制备的akd乳液具有高抗水性和快熟化的效果。
5.技术方案
6.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
7.一种基于复合阳离子植物胶聚合物制备akd乳液工艺，所述工艺包括以下制备步骤：
8.s1、向反应釜中加入碱液，接着在300-400rpm的搅拌条件下加入 28-30份皂角胶粉、25-28份田菁胶粉和35-40份瓜尔胶粉，加快搅拌速度至600-800rpm时加入半乳糖氧化酶和甘露糖酶，分散均匀后在 120-130℃的条件下反应3-4h，所得产物倒入乙醇水溶液中调节ph值至7，过滤掉上清液后使用乙醇水溶液对沉淀进行洗涤，烘干粉碎后得改性植物胶粉；
9.s2、称取100份s1中的改性植物胶粉于干净干燥的反应釜中，接着将碱液在搅拌的情况下喷入釜中，在50℃的条件下反应25-30min后，喷入醚化剂和碱液的混合物，在65℃的条件下反应3-4h后出料，接着将出料的产物使用60％的乙醇洗涤浸泡两遍后，再用无水乙醇浸泡洗涤30min，抽滤干燥后，所得记为阳离子改性植物胶粉；
10.s3、称取30份氧化后的阳离子改性植物胶粉缓慢加入至装有60 份蒸馏水的容器中，搅拌均匀后将上述体系加入到安装有聚四氟乙烯电动搅拌器、球形回流冷凝管和恒压漏斗的四口烧瓶中，开启电动搅拌器后加入自制的乙醛树脂溶液，升温至60℃后加入0.3份十二烷基硫酸钠和1份磷酸三丁脂，接着搅拌乳化30min；
11.s4、向s3中的体系内加入过5-8份硫酸铵和7-8份醋酸乙烯酯，反应30min后升温至70℃，接着再次滴加18份醋酸乙烯酯，并且在 3h内滴毕，滴毕后升温至80℃保温30min，然后再加入0.2份的硫代硫酸钠，最后升温至90℃并保温30min，降温出料后使用粘度稳定剂调和粘度，所得记为阳离子改性植物胶-乙醛树脂聚合物；
12.s5、称取200份akd和100份去离子水加入到三口烧瓶中进行搅拌，在60℃的条件下加热至其完全融化，提高转速后加入25-28份s4 中的阳离子改性植物胶-乙醛树脂聚合物和10-15份辅助乳化剂，预混合5min后转入均质机内；
13.s6、向s5中均质机内的体系中加入3-5份分散剂，混合均匀后利用高剪切乳化机以10000r/min的转速高速剪切乳化10-20min，冷却至室温后加入13-15份聚氯化铝混合均匀，所得即为基于复合阳离子植物胶聚合物的akd乳液。
14.更进一步地，所述s1和s2中的碱液均为配置好的4％的氢氧化钠溶液。
15.更进一步地，所述s2中的两次碱液的总质量为总体系质量的30％。
16.更进一步地，所述s2中的醚化剂为的醚化剂为3-氯，2-羟丙基三甲基氯化铵，且醚化剂的质量为总体系质量的40％。
17.更进一步地，所述s3中氧化阳离子改性植物胶粉的方法为：称取 50份s2中的阳离子改性植物胶粉缓慢加入到装有100份蒸馏水的容器中，搅拌均匀后将上述体系加入到安装有聚四氟乙烯电动搅拌器、球形回流冷凝管和恒压漏斗的四口烧瓶中，然后在50℃的条件下加入0.1 份硫酸亚铁，接着缓慢滴加3份的过氧化氢，氧化时间为15-20min，随后加入0.3份的硫代硫酸钠静置30min后出料，经砂芯漏斗抽滤、洗涤和干燥后，所得即为氧化后的阳离子改性植物胶粉。
18.更进一步地，所述搅拌的速度为400-500r/min，且滴加过氧化氢的滴速为1-2滴/s。
19.更进一步地，所述s4中乙醛树脂溶液的制备方法包括以下步骤：
20.步骤1、称取20g聚乙烯醇和150ml蒸馏水加入到带有球形冷凝管、聚四氟乙烯电动搅拌器和恒压漏斗的三口烧杯中，静置30min后开启电动搅拌器，在95℃的条件下保温30min至聚乙烯醇完全溶解；
21.步骤2、将步骤1中的体系降温至70℃后，用盐酸溶液调节ph至 3-4，接着将6ml乙二醛在30min内滴完，滴毕后保温1h，用氢氧化钠溶液调节ph至中性，降温出料，所得即为乙醛树脂溶液。
22.更进一步地，所述s4中的粘度稳定剂的质量为总体系质量的3％，所述s4中的阳离子改性植物胶-乙醛树脂聚合物的粘度为 2800-2900mpa
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s。
23.更进一步地，所述s5中的辅助乳化剂为淀粉乳化剂。
24.更进一步地，所述s6中的分散剂为己烯基双硬脂酰胺。
25.有益效果
26.本发明提供了一种基于复合阳离子植物胶聚合物制备akd乳液工艺，与现有公知技术相比，本发明的具有如下有益效果：
27.本发明通过半乳糖氧化酶和甘露糖酶对植物胶(即皂角胶粉、田菁胶粉和瓜尔胶粉)进行改性，能够改善akd的施胶滞后，提高其施胶效率，通过与3-氯，2-羟丙基三甲基氯化铵和碱液的反应，能够使植物胶内带有大量的阳离子，从而使乳化后akd乳液带有较多的
正电荷，能够使该正电荷在造纸施胶的过程中与纸浆纤维中的负电荷相互吸引，从而提高akd在纸纤维上的留着率；其次，通过乙醛树脂和阳离子改性植物胶粉进行接枝聚合形成的聚合物乳化akd，既能够提高施胶后纸张的抗水性，又能够快速达到施胶后的快熟化，从而够提高 akd的施胶稳定性，加强akd施胶后加工生产纸张的性能。
具体实施方式
28.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.实施例1：
30.本实施例的一种基于复合阳离子植物胶聚合物制备akd乳液工艺，工艺包括以下制备步骤：
31.s1、向反应釜中加入碱液，接着在300rpm的搅拌条件下加入28 份皂角胶粉、25份田菁胶粉和35份瓜尔胶粉，加快搅拌速度至600rpm 时加入半乳糖氧化酶和甘露糖酶，分散均匀后在120℃的条件下反应 3h，所得产物倒入乙醇水溶液中调节ph值至7，过滤掉上清液后使用乙醇水溶液对沉淀进行洗涤，烘干粉碎后得改性植物胶粉；
32.s2、称取100份s1中的改性植物胶粉于干净干燥的反应釜中，接着将碱液在搅拌的情况下喷入釜中，在50℃的条件下反应25min后，喷入醚化剂和碱液的混合物，在65℃的条件下反应3h后出料，接着将出料的产物使用60％的乙醇洗涤浸泡两遍后，再用无水乙醇浸泡洗涤 30min，抽滤干燥后，所得记为阳离子改性植物胶粉；
33.s3、称取30份氧化后的阳离子改性植物胶粉缓慢加入至装有60 份蒸馏水的容器中，搅拌均匀后将上述体系加入到安装有聚四氟乙烯电动搅拌器、球形回流冷凝管和恒压漏斗的四口烧瓶中，开启电动搅拌器后加入自制的乙醛树脂溶液，升温至60℃后加入0.3份十二烷基硫酸钠和1份磷酸三丁脂，接着搅拌乳化30min；
34.s4、向s3中的体系内加入过5份硫酸铵和7份醋酸乙烯酯，反应 30min后升温至70℃，接着再次滴加18份醋酸乙烯酯，并且在3h内滴毕，滴毕后升温至80℃保温30min，然后再加入0.2份的硫代硫酸钠，最后升温至90℃并保温30min，降温出料后使用粘度稳定剂调和粘度，所得记为阳离子改性植物胶-乙醛树脂聚合物；
35.s5、称取200份akd和100份去离子水加入到三口烧瓶中进行搅拌，在60℃的条件下加热至其完全融化，提高转速后加入25份s4中的阳离子改性植物胶-乙醛树脂聚合物和10份辅助乳化剂，预混合5min 后转入均质机内；
36.s6、向s5中均质机内的体系中加入3份分散剂，混合均匀后利用高剪切乳化机以10000r/min的转速高速剪切乳化10min，冷却至室温后加入13份聚氯化铝混合均匀，所得即为基于复合阳离子植物胶聚合物的akd乳液。
37.s1和s2中的碱液均为配置好的4％的氢氧化钠溶液。
38.s2中的两次碱液的总质量为总体系质量的30％。
39.s2中的醚化剂为的醚化剂为3-氯，2-羟丙基三甲基氯化铵，且醚化剂的质量为总体系质量的40％。
40.s3中氧化阳离子改性植物胶粉的方法为：称取50份s2中的阳离子改性植物胶粉缓慢加入到装有100份蒸馏水的容器中，搅拌均匀后将上述体系加入到安装有聚四氟乙烯电动搅拌器、球形回流冷凝管和恒压漏斗的四口烧瓶中，然后在50℃的条件下加入0.1份硫酸亚铁，接着缓慢滴加3份的过氧化氢，氧化时间为15min，随后加入0.3份的硫代硫酸钠静置30min后出料，经砂芯漏斗抽滤、洗涤和干燥后，所得即为氧化后的阳离子改性植物胶粉。
41.搅拌的速度为400r/min，且滴加过氧化氢的滴速为1滴/s。
42.s4中乙醛树脂溶液的制备方法包括以下步骤：
43.步骤1、称取20g聚乙烯醇和150ml蒸馏水加入到带有球形冷凝管、聚四氟乙烯电动搅拌器和恒压漏斗的三口烧杯中，静置30min后开启电动搅拌器，在95℃的条件下保温30min至聚乙烯醇完全溶解；
44.步骤2、将步骤1中的体系降温至70℃后，用盐酸溶液调节ph至 3，接着将6ml乙二醛在30min内滴完，滴毕后保温1h，用氢氧化钠溶液调节ph至中性，降温出料，所得即为乙醛树脂溶液。
45.s4中的粘度稳定剂的质量为总体系质量的3％，s4中的阳离子改性植物胶-乙醛树脂聚合物的粘度为2800mpa
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s。
46.s5中的辅助乳化剂为淀粉乳化剂。
47.s6中的分散剂为己烯基双硬脂酰胺。
48.实施例2：
49.本实施例的一种基于复合阳离子植物胶聚合物制备akd乳液工艺，工艺包括以下制备步骤：
50.s1、向反应釜中加入碱液，接着在400rpm的搅拌条件下加入30 份皂角胶粉、28份田菁胶粉和40份瓜尔胶粉，加快搅拌速度至800rpm 时加入半乳糖氧化酶和甘露糖酶，分散均匀后在130℃的条件下反应 4h，所得产物倒入乙醇水溶液中调节ph值至7，过滤掉上清液后使用乙醇水溶液对沉淀进行洗涤，烘干粉碎后得改性植物胶粉；
51.s2、称取100份s1中的改性植物胶粉于干净干燥的反应釜中，接着将碱液在搅拌的情况下喷入釜中，在50℃的条件下反应30min后，喷入醚化剂和碱液的混合物，在65℃的条件下反应4h后出料，接着将出料的产物使用60％的乙醇洗涤浸泡两遍后，再用无水乙醇浸泡洗涤 30min，抽滤干燥后，所得记为阳离子改性植物胶粉；
52.s3、称取30份氧化后的阳离子改性植物胶粉缓慢加入至装有60 份蒸馏水的容器中，搅拌均匀后将上述体系加入到安装有聚四氟乙烯电动搅拌器、球形回流冷凝管和恒压漏斗的四口烧瓶中，开启电动搅拌器后加入自制的乙醛树脂溶液，升温至60℃后加入0.3份十二烷基硫酸钠和1份磷酸三丁脂，接着搅拌乳化30min；
53.s4、向s3中的体系内加入过8份硫酸铵和8份醋酸乙烯酯，反应 30min后升温至70℃，接着再次滴加18份醋酸乙烯酯，并且在3h内滴毕，滴毕后升温至80℃保温30min，然后再加入0.2份的硫代硫酸钠，最后升温至90℃并保温30min，降温出料后使用粘度稳定剂调和粘度，所得记为阳离子改性植物胶-乙醛树脂聚合物；
54.s5、称取200份akd和100份去离子水加入到三口烧瓶中进行搅拌，在60℃的条件下加热至其完全融化，提高转速后加入28份s4中的阳离子改性植物胶-乙醛树脂聚合物和15份辅助乳化剂，预混合5min 后转入均质机内；
55.s6、向s5中均质机内的体系中加入5份分散剂，混合均匀后利用高剪切乳化机以10000r/min的转速高速剪切乳化20min，冷却至室温后加入15份聚氯化铝混合均匀，所得即为基于复合阳离子植物胶聚合物的akd乳液。
56.s1和s2中的碱液均为配置好的4％的氢氧化钠溶液。
57.s2中的两次碱液的总质量为总体系质量的30％。
58.s2中的醚化剂为的醚化剂为3-氯，2-羟丙基三甲基氯化铵，且醚化剂的质量为总体系质量的40％。
59.s3中氧化阳离子改性植物胶粉的方法为：称取50份s2中的阳离子改性植物胶粉缓慢加入到装有100份蒸馏水的容器中，搅拌均匀后将上述体系加入到安装有聚四氟乙烯电动搅拌器、球形回流冷凝管和恒压漏斗的四口烧瓶中，然后在50℃的条件下加入0.1份硫酸亚铁，接着缓慢滴加3份的过氧化氢，氧化时间为20min，随后加入0.3份的硫代硫酸钠静置30min后出料，经砂芯漏斗抽滤、洗涤和干燥后，所得即为氧化后的阳离子改性植物胶粉。
60.搅拌的速度为500r/min，且滴加过氧化氢的滴速为2滴/s。
61.s4中乙醛树脂溶液的制备方法包括以下步骤：
62.步骤1、称取20g聚乙烯醇和150ml蒸馏水加入到带有球形冷凝管、聚四氟乙烯电动搅拌器和恒压漏斗的三口烧杯中，静置30min后开启电动搅拌器，在95℃的条件下保温30min至聚乙烯醇完全溶解；
63.步骤2、将步骤1中的体系降温至70℃后，用盐酸溶液调节ph至 4，接着将6ml乙二醛在30min内滴完，滴毕后保温1h，用氢氧化钠溶液调节ph至中性，降温出料，所得即为乙醛树脂溶液。
64.s4中的粘度稳定剂的质量为总体系质量的3％，s4中的阳离子改性植物胶-乙醛树脂聚合物的粘度为2900mpa
·
s。
65.s5中的辅助乳化剂为淀粉乳化剂。
66.s6中的分散剂为己烯基双硬脂酰胺。
67.实施例3：
68.本实施例的一种基于复合阳离子植物胶聚合物制备akd乳液工艺，工艺包括以下制备步骤：
69.s1、向反应釜中加入碱液，接着在300rpm的搅拌条件下加入29 份皂角胶粉、26份田菁胶粉和38份瓜尔胶粉，加快搅拌速度至700rpm 时加入半乳糖氧化酶和甘露糖酶，分散均匀后在125℃的条件下反应 4h，所得产物倒入乙醇水溶液中调节ph值至7，过滤掉上清液后使用乙醇水溶液对沉淀进行洗涤，烘干粉碎后得改性植物胶粉；
70.s2、称取100份s1中的改性植物胶粉于干净干燥的反应釜中，接着将碱液在搅拌的情况下喷入釜中，在50℃的条件下反应28min后，喷入醚化剂和碱液的混合物，在65℃的条件下反应3h后出料，接着将出料的产物使用60％的乙醇洗涤浸泡两遍后，再用无水乙醇浸泡洗涤 30min，抽滤干燥后，所得记为阳离子改性植物胶粉；
71.s3、称取30份氧化后的阳离子改性植物胶粉缓慢加入至装有60 份蒸馏水的容器中，搅拌均匀后将上述体系加入到安装有聚四氟乙烯电动搅拌器、球形回流冷凝管和恒压漏斗的四口烧瓶中，开启电动搅拌器后加入自制的乙醛树脂溶液，升温至60℃后加入0.3份十二烷基硫酸钠和1份磷酸三丁脂，接着搅拌乳化30min；
72.s4、向s3中的体系内加入过7份硫酸铵和8份醋酸乙烯酯，反应 30min后升温至70℃，接着再次滴加18份醋酸乙烯酯，并且在3h内滴毕，滴毕后升温至80℃保温30min，然后再加入0.2份的硫代硫酸钠，最后升温至90℃并保温30min，降温出料后使用粘度稳定剂调和粘度，所得记为阳离子改性植物胶-乙醛树脂聚合物；
73.s5、称取200份akd和100份去离子水加入到三口烧瓶中进行搅拌，在60℃的条件下加热至其完全融化，提高转速后加入26份s4中的阳离子改性植物胶-乙醛树脂聚合物和13份辅助乳化剂，预混合5min 后转入均质机内；
74.s6、向s5中均质机内的体系中加入4份分散剂，混合均匀后利用高剪切乳化机以10000r/min的转速高速剪切乳化15min，冷却至室温后加入14份聚氯化铝混合均匀，所得即为基于复合阳离子植物胶聚合物的akd乳液。
75.s1和s2中的碱液均为配置好的4％的氢氧化钠溶液。
76.s2中的两次碱液的总质量为总体系质量的30％。
77.s2中的醚化剂为的醚化剂为3-氯，2-羟丙基三甲基氯化铵，且醚化剂的质量为总体系质量的40％。
78.s3中氧化阳离子改性植物胶粉的方法为：称取50份s2中的阳离子改性植物胶粉缓慢加入到装有100份蒸馏水的容器中，搅拌均匀后将上述体系加入到安装有聚四氟乙烯电动搅拌器、球形回流冷凝管和恒压漏斗的四口烧瓶中，然后在50℃的条件下加入0.1份硫酸亚铁，接着缓慢滴加3份的过氧化氢，氧化时间为18min，随后加入0.3份的硫代硫酸钠静置30min后出料，经砂芯漏斗抽滤、洗涤和干燥后，所得即为氧化后的阳离子改性植物胶粉。
79.搅拌的速度为400r/min，且滴加过氧化氢的滴速为2滴/s。
80.s4中乙醛树脂溶液的制备方法包括以下步骤：
81.步骤1、称取20g聚乙烯醇和150ml蒸馏水加入到带有球形冷凝管、聚四氟乙烯电动搅拌器和恒压漏斗的三口烧杯中，静置30min后开启电动搅拌器，在95℃的条件下保温30min至聚乙烯醇完全溶解；
82.步骤2、将步骤1中的体系降温至70℃后，用盐酸溶液调节ph至 4，接着将6ml乙二醛在30min内滴完，滴毕后保温1h，用氢氧化钠溶液调节ph至中性，降温出料，所得即为乙醛树脂溶液。
83.s4中的粘度稳定剂的质量为总体系质量的3％，s4中的阳离子改性植物胶-乙醛树脂聚合物的粘度为2800mpa
·
s。
84.s5中的辅助乳化剂为淀粉乳化剂。
85.s6中的分散剂为己烯基双硬脂酰胺。
86.性能测试
87.1、将实施例1-3中制得的基于复合阳离子植物胶聚合物的akd 乳液分别标记为实施例1、实施例2、实施例3，将市面上普通乳化剂乳化制得的akd乳液标记为对比例，对实施例1、实施例2、实施例 3和对比例的性能进行检测，检测结果记录如下表：
[0088][0089]
2、将实施例1-3中制得的基于复合阳离子植物胶聚合物的akd 乳液施胶后生产的纸张分别标记为实施例1、实施例2、实施例3，将市面上普通乳化剂乳化制得的akd乳液施胶后生产的纸张标记为对比例，对实施例1、实施例2、实施例3和对比例的性能进行检测，检测结果记录如下表：
[0090][0091]
通过上表数据显示可知，本发明实施例1-3制得的基于复合阳离子植物胶聚合物的akd乳液的稳定性和分散性，均高于市面上普通乳化剂乳化制得的akd乳液，且本发明实施例1-3中制得的基于复合阳离子植物胶聚合物的akd乳液施胶后生产的纸张性能，均高于普通乳化剂乳化制得的akd乳液施胶后生产的纸张，因此本发明设计的一种基于复合阳离子植物胶聚合物制备akd乳液工艺具有极佳的市场推广价值。
[0092]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖
非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0093]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。