[發(fā)明專利]一種造紙用濕強劑及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810045702.6
• 申請日: 2008-07-31
• 公開（公告）號: CN101328696A
• 公開（公告）日: 2008-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 田德卿;沈一丁;陳玉群;李剛輝;費貴強
• 申請（專利權(quán)）人: 中國印鈔造幣總公司
• 主分類號: D21H21/20
• 分類號: D21H21/20
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 劉明芳;吳彥峰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及造紙業(yè)中采用的濕強劑及其制備方法。

背景技術(shù)

紙張的濕強度是指紙頁遇水或在潮濕環(huán)境中所具有的強度。許多紙制品尤其是工業(yè)用紙都要求有較高的濕強度，濕強劑的加入可改善紙張在潤濕情況下的強度。在通常情況下，不添加助劑時紙張被潤濕后其強度僅為干燥時強度的5％-10％，加入濕增強劑后可使紙張大多能保持原有干強度的20％-40％。

紙張濕強劑可以劃分為永久型和暫時型兩類，暫時型多用于那些短時、用后廢棄的紙制品中；永久型通常用于瓦楞紙板和一些特殊用紙中，常用的有脲醛樹脂(UF)、改性三聚氰胺甲醛樹脂(MF)、聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂(PPE或PAE)以及丙烯酰胺類聚合物等。

尤其對鈔票紙、有價證券紙等特殊紙張的生產(chǎn)，其對紙張的濕強度、耐折度性能等要求較高。如現(xiàn)有鈔紙生產(chǎn)采用的濕強劑通常是熱固性樹脂。熱固性樹脂濕強劑在夏季高溫天氣影響下，隨著存放時間的增長，產(chǎn)品本身會產(chǎn)生緩慢的自縮聚反應(yīng)，從而出現(xiàn)產(chǎn)品凝膠不能使用的情況，嚴重影響生產(chǎn)進度也不利于長途運輸。并且現(xiàn)有的濕強劑在使用前需要進行二次合成，與三聚氰胺不能完全反應(yīng)，在存放和使用過程中有大量結(jié)晶物析出，在使用過程中容易造成流程管道堵塞，給紙機恒定部刷洗造成困難。

PAE也是目前應(yīng)用較多的造紙用濕強劑，其性能受到普遍的肯定。PAE樹脂的合成首先可以通過脂肪二元羧酸，如丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸或癸二酸等與多乙烯多胺，如二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或雙丙胺基甲胺反應(yīng)生成聚酰胺聚胺，然后再與環(huán)氧氯丙烷(表氯醇)反應(yīng)生成PAE樹脂。在實際使用中，脂肪二元羧酸用己二酸、多乙烯多胺常用二乙烯三胺，所得產(chǎn)品最具有實用價值。然而單獨使用PAE時濕強度增加不大，且會給紙張的抄造帶來許多不良影響，如漿料容易產(chǎn)生氣泡、絮聚，成紙揭紙困難，紙頁均勻度差等，尤其不適用于鈔票紙等特殊紙張的生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對于PAE的上述不足，提供一種新的改性聚酰胺環(huán)氧氯丙烷作為造紙用濕強劑，該濕強劑可以保存較長的時間，并且應(yīng)用該濕強劑生產(chǎn)的紙張具有更好的耐折性和濕強度。

本發(fā)明的另一個目的是提供一種上述造紙用濕強劑的制備方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種造紙用濕強劑，它是由脂肪族二醛類交聯(lián)劑改性的聚酰胺環(huán)氧氯丙烷(改性PAE)，其分子鏈具有三維網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)。

所述的聚酰胺環(huán)氧氯丙烷(PAE)可選自二元羧酸與多乙烯多胺發(fā)生縮聚反應(yīng)合成的聚酰胺再與環(huán)氧氯丙烷發(fā)生環(huán)氧化反應(yīng)而得的PAE。所述的二元羧酸可選自丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、癸二酸等；多乙烯多胺可選自二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺等。

所述的脂肪族二醛類交聯(lián)劑可選自乙二醛、戊二醛、己二醛、庚二醛、癸二醛等；可進一步優(yōu)選為乙二醛、戊二醛或己二醛。

本發(fā)明造紙用濕強劑，即上述改性PAE，可以二元羧酸、多乙烯多胺、環(huán)氧氯丙烷、脂肪族二醛類交聯(lián)劑等為主要原料，通過包括下述主要步驟的方法制備：

(1)、經(jīng)縮聚反應(yīng)合成中間體：在140～200℃下，使二元羧酸與多乙烯多胺在催化劑作用下反應(yīng)2～10小時，合成中間體聚酰胺；其中，二元羧酸、多乙烯多胺、催化劑的質(zhì)量比為1∶(1～1.2)∶(0.005～0.015)，催化劑可以是水或?qū)妆交撬岬龋?/p>

(2)、經(jīng)環(huán)氧化反應(yīng)合成PAE：在40～80℃、PH值為8～10條件下，使上述中間體聚酰胺與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)2～8小時，其中，中間體聚酰胺與環(huán)氧氯丙烷質(zhì)量比為1∶(0.2～1)，反應(yīng)過程中隨時監(jiān)控物料的PH值，必要時可加氨水調(diào)節(jié)；

(3)、經(jīng)交聯(lián)反應(yīng)合成改性PAE：在上述(2)步制得的PAE中加入脂肪族二醛類交聯(lián)劑繼續(xù)反應(yīng)0.5～2.0小時，反應(yīng)結(jié)束后加入氧化劑雙氧水，PAE、交聯(lián)劑、雙氧水的質(zhì)量比為1∶(0.02～0.15)∶(0.01～0.06)，用鹽酸調(diào)PH值至2～5，終止反應(yīng)，即制得本發(fā)明造紙用濕強劑改性PAE。

本發(fā)明濕強劑改性PAE的濕增強作用機理如下：

(1)、改性PAE是堿熟化樹脂，即在堿性介質(zhì)中可形成環(huán)氧基，形成的環(huán)氧基具有較高的反應(yīng)活性，使得改性PAE在分子間與分子內(nèi)產(chǎn)生化學(xué)鍵合，形成一種聚合物交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，增強纖維與纖維之間的結(jié)合力，提高紙張的強度；改性PAE在堿性介質(zhì)中形成的環(huán)氧基還可與纖維直接鍵合形成對水不敏感的共價鍵，使纖維與聚合物之間產(chǎn)生一種高強度的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。