[發明專利]一種抗干擾紙張增強劑的制備方法

有效

• 申請號: 200910037204.1
• 申請日: 2009-02-16
• 公開（公告）號: CN101487207A
• 公開（公告）日: 2009-07-22
• 發明（設計）人: 陳文育;孟巨光
• 申請（專利權）人: 廣州市星業科技發展有限公司
• 主分類號: D21H21/18
• 分類號: D21H21/18
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司
• 代理人: 周克佑

技術領域

本發明屬于高分子化合物制備技術領域，具體涉及一種兩性聚丙烯酰胺類抗干擾紙張增強劑的制備方法。

背景技術

我國造紙工業正處于高速發展階段，由于我國木材資源短缺，目前紙張生產較多采用草類和廢紙原料，但其纖維短，強度不高，而且雜離子的含量高，對紙的抄造干擾影響極大，為了滿足對高檔次、低定量紙張的需求，必須添加增強劑來提高紙張的強度性能。目前市場上普遍用于改善紙張干強度的兩性聚丙烯酰胺增強劑雖然對廢紙原料漿的適應性有了一定程度的改善，但對于雜離子干擾程度更大的一些短纖維草類和廢紙原料，其紙張增強效果仍不夠充分。為此，人們期待能開發出一種針對性更強，增強性能更為顯著的抗干擾紙張增強劑，希望可以少量添加就獲得理想的增強效果。

兩性聚丙烯酰胺紙張增強劑的聚合方法經過多年的開發研究和改進，提出了如下列舉的一些聚合制備方法。如徐青林等先制備非離子聚丙烯酰胺，通過控制霍夫曼反應，加入陽離子化試劑對聚丙烯酰胺改性，使兩性聚丙烯酰胺季胺化，該方法產品功能團品種單一，反應不易控制，分子量分布不均勻；殷偉芬等由改性丙烯酰胺與丙烯酸、丙烯腈共聚，腈基氨解引入陽離子基團，分步加入引發劑控制分子量，合成兩性聚丙烯酰胺，該方法共聚率不高，產品儲存穩定性差；吳全才采用陽離子型單體共聚合引入陽離子基團，在水溶液中一次性發生自由基聚合，該方法同樣存在共聚率不高，產品儲存穩定性差等問題，且在聚合過程中易出現暴聚、凝膠現象。

另外，在兩性高分子多元共聚物引發聚合的制備過程中，由于陰、陽離子多種單體的競聚率區別較大，上述方法中單一引發共聚的方式難以使共聚完全，甚至均聚率遠高于共聚率，而未能獲得陽離子在高聚物分子結構中均勻分布的兩性高分子多元共聚物。

近年來隨著廢紙再生漿的應用，漿料及白水系統中雜離子含量相對提高，對抄紙過程形成干擾，極大地降低了普通紙張增強劑的使用性能，針對在漿料中存在雜離子干擾的條件下如何充分發揮高聚物紙張增強劑應用性能的制備方法目前未見有專利或文獻涉及。同時，在兩性高分子多元共聚物實際應用的過程中，交聯程度不高的兩性高分子多元共聚物由于受外力剪切作用的影響，分子鏈結構易發生斷裂，導致其使用性能的降低，以上所述方法中均未涉及提高聚合物交聯程度的制備方法。

發明內容

本發明提供了一種通過加入抗雜離子干擾的單體和控制聚合過程中的交聯程度以及使用前、后期引發劑分步聚合來制備抗干擾能力強、交聯度高、流動性好、陽離子在高聚物分子結構中均勻分布的用于紙張增強劑的水溶性兩性高分子多元共聚物的制備方法。

為達到以上目的，本發明提供的抗干擾紙張增強劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)以摩爾百分比計，取80～96％的丙烯酰胺單體，1～10％的具有雙鍵的羧酸單體，1～15％的水溶性陽離子單體和1～5％的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸鈉單體，攪拌條件下加入占單體總重量3～9倍的水中，配制成混合水溶液；

(2)調節步驟(1)所得水溶液的pH為4.0～5.0，通氮氣保護下，升溫至50～70℃，加入占單體總重量0.01～1％的交聯劑、占單體總重量0.1～10％分子量調節劑和占單體總重量0.01～1％的前期引發劑，進行聚合反應20min～35min；

(3)在步驟(2)的產物中加入占單體總重量0.01～10％的后期引發劑，80℃～100℃保持30～60min后再加入重量為后期引發劑2～8倍的終止劑，停止聚合反應。

步驟(1)中所述的具有雙鍵的羧酸為丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸、衣康酸、富馬酸中的一種或兩種。

步驟(1)中所述的水溶性陽離子為甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化銨、二甲基二烯丙基氯化銨、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、二甲胺基丙基甲基丙烯酰胺中的一種或兩種。

其中，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸鈉單體為抗雜離子干擾成份的共聚單體，在原料單體中加入含抗雜離子干擾成份的共聚單體，其嵌入的官能團支鏈使水溶性高分子共聚物在使用過程中有效的屏蔽掉了廢紙漿中雜離子的干擾，提高了細小纖維和填料的留著率，改善了紙料濾水性能，充分發揮了高聚物紙張增強劑的增強性能。

步驟(2)中所述的交聯劑為N，N-甲撐雙丙烯酰胺、N，N-二烯丙基丙烯酰胺、乙烯基甲苯。

交聯劑可控制聚合物交聯程度，交聯成份的增加可提供聚合物的抗剪切性能，盡可能地提高兩性高分子多元共聚物的交聯程度，可以使其在實際應用中加強與紙纖維通過離子鍵和配位絡合的有效結合，形成均一交聯網絡，增強了其抗剪切性能，最終使紙張干強度明顯增強。