一种高湿强PAE及其制备方法与流程

本发明涉及一种造纸用助剂，具体涉及一种高湿强pae的制备，属于造纸技术领域。

背景技术：

目前市场上应用最广的中碱性纸张湿强剂主要是聚酰胺多胺环氧氯丙烷(简称pae或ppe树脂)，具有使用方便，增湿强效果好，用量少，且成纸返黄少，无毒害，损纸回收容易，适合中碱性抄纸，且兼有助留、助滤作用等优点。但pae树脂的固含量低，一般是12.5％-20％，所以在运输过程中，就损失了大量的价值。

pae是由己二酸和二乙烯三胺反应生成聚酰胺，然后加入环氧氯丙烷合成的阳离子树脂。虽然pae是目前公认的效果较理想的湿强剂，但是由于pae原料成本高，加上生产上有一个后成熟过程，以及环氧氯丙烷的不稳定性，所以目前市场上的pae存在价格昂贵、贮存不稳定、固含量低、有机氯含量高等缺点。

因此，急需寻找一种稳定性高、固含量高、有机氯低的湿强剂，以增加其湿强效果、降低运输成本和降低对环境的危害，达到环保的要求。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种高湿强pae，以克服现有技术的不足。

本发明的另一目的在于提供一种高湿强pae的制备方法，其具有工艺简单，成本低廉等优点。

本发明的再一目的在于提供前述高湿强pae于纸制品处理中的应用。

为实现前述发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种高湿强pae的制备方法，其包括：

(1)改性预聚体pa的制备

在装有回流冷凝管、搅拌器、氮气保护的四口烧瓶中，将二乙烯三胺配置成30-50％的水溶液，缓慢升高温度至60-80℃，之后加入壬二酸、改性剂，继续升温至100-120℃，同时滴加引发剂，充分搅拌5-7h，搅拌速度为1000-2000rpm，

降低温度至40-60℃，然后加入水性聚酰胺树脂，继续搅拌20-30分钟；

(2)pae的制备

在反应釜中加入步骤(1)的改性预聚体pa，缓慢滴加环氧氯丙烷，之后缓慢升温60-70℃，加适当的稀碱，调节溶液ph在7-9，最后在50℃下保温6-10h，加入水性环氧树脂、异氰酸酯、扩链剂，至溶液达到一定粘度后停止加热，加50％的硫酸调节ph值为3.0-5.0，终止反应，即可以得到所述的高湿强pae溶液。

优选地，所述的二乙烯三胺、壬二酸、改性剂、引发剂、水性聚氨酯、环氧氯丙烷、水性环氧树脂、异氰酸酯、扩链剂的质量比为1：1-1.2：0.01-0.03：0.01-0.02：5-10：0.9-1.1：5-10：3-5：0.01-0.03。

优选地，所述的引发剂的滴加速度为1-2ml/min。

优选地，所述的一定粘度为70-90mps。

优选地，所述的改性剂为cmc、聚乙烯醇、壳聚糖、三乙醇胺中的一种或者一种以上。

优选地，所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠、v50、v501中的一种或者一种以上。

优选地，所述的稀碱为碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或者一种以上。

优选地，所述的异氰酸酯为hdi、tmxdi、ipdi中的一种或者一种以上。

优选地，所述的扩链剂为甘油、山梨醇，1，4-丁二醇、乙二醇、一缩二乙二醇、乙二胺、三羟甲基丙烷、新戊二醇中的一种或者一种以上。

一种纸制品的生产方法，其特征在于包括：在纸浆中添加根据权利要求1-9中任一高湿强pae的制备方法制备的高湿强pae，再制成纸张。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明的高湿强pae制备工艺简单成熟，生产成本低廉环保，操作易于控制，而所获的高湿强pae稳定性高，固含量高，有机氯低，湿强效果好、运输成本低。

2.本发明的高湿强pae预聚体pa的线性分子链长，分子量大，含有阳离子基团多，湿强效果越好。

3.本发明的高湿强pae加入了水性环氧树脂，其分子结构中含有活泼的环氧基团，使它们可与异氰酸酯发生交联反应，再加上扩链剂的存在，可以极大的提高湿强效果。

4.本发明的高湿强pae加入了水性聚酰胺树脂，加大了预聚体的固含量，促进了第二步反应效果。

5.本发明的高湿强pae使用效果好，用量一般在绝干浆重量的1.0％(pae按100％计)即可得到满意的结果，适用ph值范围广。

6.本发明的高湿强pae能同时赋予纸张许多宝贵性质，高的尺寸稳定性，较高的强度，可中性施胶、吸收油墨性能良好等。

7.本发明的高湿强pae是一种阳离子型聚酰胺表氯醇高分子聚合物，能够快速有效地与带阴电荷的纸浆纤维吸附而留着，并在纸机的烘缸干燥部发生热固性化学反应，产生牢固的化学键结合，从而赋予纸张所需的湿强性能。

8.本发明的高湿强pae容易被纤维吸收，并可在中性或碱性条件下进行熟化。

9.本发明的高湿强pae可广泛用于装饰原纸，铜版纸、地图纸、食品包装纸、育果袋纸、医药卫生用纸等所有要求湿强性能的纸种。

10.本发明的高湿强pae分子链上带有含强阳电荷的基团，能与带负电荷的纤维或填料强烈吸附，经加热，分子间发生交联、熟化使成纸产生明显的湿强性能。

11.本发明的高湿强pae对中性施胶剂akd有增效作用，当akd用量不变的情况下，pae的添加对纸张施胶度(cobb值)有良好稳定作用。

12.本发明的高湿强pae对纸张耐折度，表面强度和横向伸缩率均有改善，在纸张运行中，对减少湿纸幅断头也有良好效果。

13.简化工艺，操作安全简单，易于工业化生产。

14.本发明的使用可收到良好的经济效益。

附图说明

图1为高湿强pae的制备方法流程图。

具体实施方式

鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。下面结合若干实施案例对本发明作进一步详细的说明。

实施例1：

一种高湿强pae的制备方法，其包括：

(1)改性预聚体pa的制备

在装有回流冷凝管、搅拌器、氮气保护的四口烧瓶中，将二乙烯三胺配置成30％的水溶液，缓慢升高温度至60℃，之后加入壬二酸、改性剂，继续升温至100℃，同时滴加引发剂，充分搅拌5h，搅拌速度为2000rpm。

降低温度至40℃，然后加入水性聚酰胺树脂，继续搅拌20分钟。

(2)pae的制备

在反应釜中加入步骤(1)的改性预聚体pa，缓慢滴加环氧氯丙烷，之后缓慢升温60℃，加适当的稀碱，调节溶液ph在7，最后在50℃下保温6h，加入水性环氧树脂、异氰酸酯、扩链剂，至溶液达到一定粘度后停止加热，加50％的硫酸调节ph值为3.0，终止反应，即可以得到所述的高湿强pae溶液。

所述的二乙烯三胺、壬二酸、改性剂、引发剂、水性聚氨酯、环氧氯丙烷、水性环氧树脂、异氰酸酯、扩链剂的质量比为1：1：0.01：0.01：5：0.9：5：3：0.01。

所述的引发剂的滴加速度为1ml/min。

所述的一定粘度为70mps。

所述的改性剂为cmc。

所述的引发剂为过硫酸钾。

所述的稀碱为碳酸钠。

所述的异氰酸酯为hdi。

所述的扩链剂为甘油。

实施例2：

一种高湿强pae的制备方法，其包括：

(1)改性预聚体pa的制备

在装有回流冷凝管、搅拌器、氮气保护的四口烧瓶中，将二乙烯三胺配置成40％的水溶液，缓慢升高温度至70℃，之后加入壬二酸、改性剂，继续升温至110℃，同时滴加引发剂，充分搅拌6h，搅拌速度为2000rpm。

降低温度至40-60℃，然后加入水性聚酰胺树脂，继续搅拌20分钟。

(2)pae的制备

在反应釜中加入步骤(1)的改性预聚体pa，缓慢滴加环氧氯丙烷，之后缓慢升温65℃，加适当的稀碱，调节溶液ph在8，最后在50℃下保温8h，加入水性环氧树脂、异氰酸酯、扩链剂，至溶液达到一定粘度后停止加热，加50％的硫酸调节ph值为4.0，终止反应，即可以得到所述的高湿强pae溶液。

所述的二乙烯三胺、壬二酸、改性剂、引发剂、水性聚氨酯、环氧氯丙烷、水性环氧树脂、异氰酸酯、扩链剂的质量比为1：1.1：0.02：0.01：8：1：8：4：0.02。

所述的引发剂的滴加速度为2ml/min。

所述的一定粘度为80mps。

所述的改性剂为聚乙烯醇。

所述的引发剂为过硫酸钾。

所述的稀碱为碳酸氢。

所述的异氰酸酯为tmxdi、ipdi。

所述的扩链剂为山梨醇。

实施例3：

一种高湿强pae的制备方法，其包括：

(1)改性预聚体pa的制备

在装有回流冷凝管、搅拌器、氮气保护的四口烧瓶中，将二乙烯三胺配置成50％的水溶液，缓慢升高温度至80℃，之后加入壬二酸、改性剂，继续升温至120℃，同时滴加引发剂，充分搅拌7h，搅拌速度为2000rpm。

降低温度至60℃，然后加入水性聚酰胺树脂，继续搅拌30分钟。

(2)pae的制备

在反应釜中加入步骤(1)的改性预聚体pa，缓慢滴加环氧氯丙烷，之后缓慢升温70℃，加适当的稀碱，调节溶液ph在9，最后在50℃下保温10h，加入水性环氧树脂、异氰酸酯、扩链剂，至溶液达到一定粘度后停止加热，加50％的硫酸调节ph值为5.0，终止反应，即可以得到所述的高湿强pae溶液。

所述的二乙烯三胺、壬二酸、改性剂、引发剂、水性聚氨酯、环氧氯丙烷、水性环氧树脂、异氰酸酯、扩链剂的质量比为1：1.2：0.03：0.02：10：1.1：10：5：0.03。

所述的引发剂的滴加速度为2ml/min。

所述的一定粘度为90mps。

所述的改性剂为三乙醇胺。

所述的引发剂为过硫酸铵。

所述的稀碱为碳酸钠。

所述的异氰酸酯为hdi。

所述的扩链剂为乙二醇。

对照例1：

一种高湿强pae的制备方法，其包括：

(1)改性预聚体pa的制备

在装有回流冷凝管、搅拌器、氮气保护的四口烧瓶中，将二乙烯三胺配置成30％的水溶液，缓慢升高温度至60℃，之后加入壬二酸、改性剂，继续升温至100℃，同时滴加引发剂，充分搅拌5h，搅拌速度为2000rpm。

(2)pae的制备

在反应釜中加入步骤(1)的改性预聚体pa，缓慢滴加环氧氯丙烷，之后缓慢升温60℃，加适当的稀碱，调节溶液ph在7，最后在50℃下保温6h，加入水性环氧树脂、异氰酸酯、扩链剂，至溶液达到一定粘度后停止加热，加50％的硫酸调节ph值为3.0，终止反应，即可以得到所述的高湿强pae溶液。

所述的二乙烯三胺、壬二酸、改性剂、引发剂、水性聚氨酯、环氧氯丙烷、水性环氧树脂、异氰酸酯、扩链剂的质量比为1：1：0.01：0.01：5：0.9：5：3：0.01。

所述的引发剂的滴加速度为1ml/min。

所述的一定粘度为70mps。

所述的改性剂为cmc。

所述的引发剂为过硫酸钾。

所述的稀碱为碳酸钠。

所述的异氰酸酯为hdi。

所述的扩链剂为甘油。

对照例2：

一种高湿强pae的制备方法，其包括：

(1)改性预聚体pa的制备

在装有回流冷凝管、搅拌器、氮气保护的四口烧瓶中，将二乙烯三胺配置成40％的水溶液，缓慢升高温度至70℃，之后加入壬二酸、改性剂，继续升温至110℃，同时滴加引发剂，充分搅拌6h，搅拌速度为2000rpm。

降低温度至40-60℃，然后加入水性聚酰胺树脂，继续搅拌20分钟。

(2)pae的制备

在反应釜中加入步骤(1)的改性预聚体pa，缓慢滴加环氧氯丙烷，之后缓慢升温65℃，加适当的稀碱，调节溶液ph在8，最后在50℃下保温8h，至溶液达到一定粘度后停止加热，加50％的硫酸调节ph值为4.0，终止反应，即可以得到所述的高湿强pae溶液。

所述的二乙烯三胺、壬二酸、改性剂、引发剂、水性聚氨酯、环氧氯丙烷、水性环氧树脂、异氰酸酯、扩链剂的质量比为1：1.1：0.02：0.01：8：1：8：4：0.02。

所述的引发剂的滴加速度为2ml/min。

所述的一定粘度为80mps。

所述的改性剂为聚乙烯醇。

所述的引发剂为过硫酸钾。

所述的稀碱为碳酸氢。

所述的异氰酸酯为tmxdi、ipdi。

所述的扩链剂为山梨醇。

上述列举的各种实施例，在不矛盾的前提下，可以相互组合实施，本领域技术人员可结合上文对实施例的解释，作为对不同实施例中的技术特征进行组合的依据。

测试例

浆料采用针叶木浆，浆料浓度为1.5％，打浆度为45°sr，实施例1、2、3和对照例1、2的高湿强pae均稀释200倍，纸张的目标定量100g/m²，将抄好的纸在105℃烘箱中干燥15min，拿出，冷却至室温待用。

将纸张裁为150*150mm的小片，放入盛有蒸馏水的盘子中10分钟取出，用滤纸吸取试样表面的液体，之后测试抗张指数。

对照例1不加水性聚酰胺，第一步溶液的pa含量较低，影响成品的固含量，进而影响湿强剂的效果。

对照例2不加水性环氧树脂、异氰酸酯、扩链剂，成品的分子链较短，湿强效果差。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。