一种新型造纸固着剂的制备方法及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种新型造纸固着剂的制备方法及其应 用。
【背景技术】
[0002] 随着现代造纸工业中，大量使用废纸浆、高得率浆以及白水封闭循环程度的提高， 使得抄造体系中聚集了大量的溶解与胶体物质，这些污染物会严重影响纸机的运行性、影 响纸张的物理性能、影响造纸添加剂的使用效果。
[0003]造纸系统中的溶解与胶体物质根据来源的不同分为四种：来自纸浆原料的木素衍 生物、半纤维素、抽出物，来自于再生纤维的胶黏剂、胶乳、高分子树脂等粘性物质，来自于 化学添加剂的染料、羧甲基纤维素、淀粉类物质，以及工程用水中的金属离子(钙、镁、铝)、 矿物质等。如何有效地去除DCS是白水循环使用的重要环节。
[0004] 化学法处理溶解与胶体物质时，使用高电荷密度、低分子量的固着剂可以将溶解 与胶体物质固定到纤维上，抄入纸页，净化循环白水。传统的固着剂由于电荷密度过高、分 子量太低，容易与污染物形成大量的自凝聚体，进入循环白水中或沉积在纸机上。如果白 水中含有大量的憎水性的污染物，使用传统固着剂会遇到更多的困难。针对于造纸白水中 憎水性的溶解与胶体物质(脂肪酸、树脂酸、涂布用胶乳、再生纤维中的胶黏剂、高分子树脂 等)，部分疏水化改性的固着剂可能具有更好的处理效果。
[0005]
【发明内容】
[0006]本发明针对造纸白水中溶解与胶体物质的特点，特别是憎水性污染物的特征，提 供一种新型造纸固着剂的制备方法及其应用。本发明选用电荷密度较高的聚乙烯亚胺作为 基材，将两种疏水化改性剂接枝到聚乙烯亚胺上，得到疏水缔合型聚乙烯亚胺。
[0007]本发明采用如下技术方案。
[0008]-种新型造纸固着剂的制备方法，所述制备方法包括方法一或方法二： 方法一：称取已经冷冻干燥除水的聚乙烯亚胺（PEI) 1~5g，加入10~50ml极性溶 剂，搅拌，再升温至30~70°C，滴加0. 05~0. 5g改性剂a，反应3~24小时，然后加入2~ l〇ml去离子水终止反应，用10~30ml去离子水将产物重新溶解，放入2%~10%质量浓度 的透析液中，透析1~3天，最后将产物冷冻干燥12~24小时，得到新型造纸固着剂； 方法二：称取已经冷冻干燥除水的聚乙烯亚胺（PEI)l~5g，加入10~50ml极性溶剂， 磁力搅拌使其分散均匀，再升温至30~70°C，滴加0. 05~0. 8g改性剂b，在保护气下反应 3~24小时，然后用旋转蒸发器将产物中的溶剂除去，得到粘稠的液体，用5~20倍体积的 沉淀剂将产物分离出，最后将产物冷冻干燥12~24小时，得到新型造纸固着剂。
[0009] 上述方法中，所述的PEI原料的重均分子量为1000~1000000。
[0010] 上述方法中，所述的PEI原料的重均分子量为7万。
[0011] 上述方法中，所述的极性溶剂为无水甲醇。
[0012] 上述方法一中，所述的改性剂a为醋酸酐；所述的透析液为碳酸氢钠水溶液。
[0013] 上述方法二中，所述的改性剂b为1，2-环氧十二烷。
[0014] 上述方法二中，所述的保护气体为高纯氮气；所述的沉淀剂为正己烷。
[0015] 一种新型造纸固着剂应用于处理含有涂布胶乳的APMP浆料。
[0016] 上述应用具体包括如下步骤： 称取70 g APMP，加水配成2%的浆浓，在60°C的水浴中加热1小时，然后加入7 g固含 量为50%的丁苯胶乳，再加水稀释成1%的浆浓，在60°C的水浴中加热1小时；待浆料悬浮 液冷却至室温后，分别加入相对于绝干纤维0. 025%~0. 2%的新型造纸固着剂，搅拌，过滤， 收集滤液，分别测定滤液浊度、表面张力、颗粒大小及其阳离子需求量。
[0017] 优选地，方法一中，透析液的浓度为5%。
[0018] 优选地，方法二中，所述的沉淀剂体积为产物的10倍。
[0019] 以上所用的氮气均为高纯氮，纯度为99. 99%。
[0020] 本发明的原理是：在合适的溶剂中，使聚乙烯亚胺与改性剂形成均相溶液，利用亲 核取代反应，将两种疏水化改性剂，接枝到聚乙烯亚胺上，制得疏水缔合型的聚乙烯亚胺。
[0021] 与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果： 疏水缔合型聚乙烯亚胺，不仅具有较高的电荷密度，而且有一定的疏水性，对于造纸白 水中憎水性污染物具有较好的亲和力，能将亲水性和憎水性污染物固着到造纸纤维上，减 少树脂沉积的程度，提高循环白水的利用率。
[0022]
【附图说明】
[0023] 图1为实施例3和实施例5制备的改性PEI傅里叶红外图谱，其中a曲线为：未 改性PEI ; b曲线为：醋酸酐改性PEI ; c曲线为：1，2_环氧十二烷改性PEI ; 图2为实施例3和实施例5制备的改性PEI核磁共振氢谱，其中a曲线为：未改性 PEI ; b曲线为：醋酸酐改性PEI ; c曲线为：1，2_环氧十二烷改性PEI ; 图3为实施例7中各种PEI处理含有胶乳的APMP浆料后滤液浊度的变化； 图4为实施例7中各种PEI处理含有胶乳的APMP浆料后滤液表面张力的变化； 图5为实施例7中各种PEI处理含有胶乳的APMP浆料后滤液阳离子需求量的变化； 图6为实施例7中加入0. 025%的各种PEI处理含有胶乳的APMP浆料后滤液颗粒大小 及其分布情况。
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【具体实施方式】
[0025] 下面结合具体实施例对本发明作进一步地具体详细描述，但本发明的实施方式不 限于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。
[0026] 实施例1 称取已经冷冻干燥除水的PEI (Mw=1600) 2g，放入100ml的三口烧瓶中，加入25ml无 水甲醇中，磁力搅拌使其分散均匀，再升温至60°C，缓慢滴加0. 15g 1，2-环氧十二烷，在保 护气下反应12小时，然后用旋转蒸发器将产物中的溶剂除去，得到粘稠的液体，用10倍体 积的正己烷将产物分离出，最后将产物冷冻干燥24小时，得到固着剂。
[0027] 本实施例制备的造纸用固着剂的检测结果见表1。
[0028] 实施例2 称取已经冷冻干燥除水的PEI (Mw=750000) 2g，放入100ml的三口烧瓶中，加入25ml无 水甲醇中，磁力搅拌使其分散均匀，再升温至60°C，缓慢滴加0. 15g 1，2-环氧十二烷，在保 护气下反应12小时，然后用旋转蒸发器将产物中的溶剂除去，得到粘稠的液体，用10倍体 积的正己烷将产物分离出，最后将产物冷冻干燥24小时，得到固着剂。
[0029] 本实施例制备的造纸用固着剂的检测结果见表1。
[0030] 实施例3 称取已经冷冻干燥除水的PEI(Mw=70000)2g，放入100ml的三口烧瓶中，加入25ml无 水甲醇中，磁力搅拌使其分散均匀，再升温至60°C，缓慢滴加0.08g醋酸酐，反应12小时，然 后加入5ml去离子水终止反应，用20ml去离子水将产物重新溶解，放入5%碳酸氢钠水溶液 中，透析3天，最后将产物冷冻干燥24小时，得到一种新型造纸固着剂。
[0031] 本实施例制备的造纸用固着剂的检测结果见表1。
[0032] 实施例4 称取已经冷冻干燥除水的PEI (Mw=70000)2g，放入100ml的三口烧瓶中，加入25ml无 水甲醇中，磁力搅拌使其分散均匀，再升温至60°C，缓慢滴加0.32g醋酸酐，反应12小时，然 后加入5ml去离子水终止反应，用20ml去离子水将产物重新溶解，放入5%碳酸氢钠水溶液 中，透析3天，最后将产物冷冻干燥24小时，得到一种新型造纸固着剂。
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