[發明專利]多功能造紙用瓜爾膠衍生物及其制備方法與應用

無效

• 申請號: 201110325120.5
• 申請日: 2011-10-24
• 公開（公告）號: CN102329398A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發明（設計）人: 萬小芳;李友明;陳偉明;楊祖蔭
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;廣東省金葉煙草薄片技術開發有限公司;中國煙草總公司廣東省公司
• 主分類號: C08B37/00
• 分類號: C08B37/00;D21H17/32;D21H21/10;D21H21/18
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及造紙助留助濾劑，具體涉及多功能造紙用瓜爾膠衍生物及其制備方法與應用。

背景技術

瓜爾膠作為一種天然大分子多聚糖，其分子結構和纖維素非常相似，主鏈是（1，4）-β-D-甘露糖單元，側鏈是（1，6）位鍵接α-D-半乳糖，半乳糖和甘露糖的比值為1:2，其水溶性是天然高分子中最好的，1%水溶液的粘度達到6000mpa.s～8000mpa.s，僅次于魔芋匍甘聚糖的原粉粘度，但由于天然瓜爾膠水不溶物的存在，其水溶液的透光率只能達到70～80%，且其耐生物降解性能差，室溫放置兩天（夏天），瓜爾膠溶液會腐敗變質，這些不足均限制了瓜爾膠在石油開采、造紙、日用化學品領域的應用前景。

陽離子瓜爾膠在非水溶劑中的合成已經是非常成熟的工藝，如：申請號為200510037428的專利申請文件介紹了羥烷基陽離子瓜爾膠的合成，申請號為200610037009.5的專利申請文件介紹了陽離子瓜爾膠的接枝聚合，可以用于紙張抄造過程中提高細小纖維和填料的助留，縮短濾水時間，對強度有一定的增強效果，因此，常用于卷煙紙，煙草再造薄片的抄造，利于填料留著，且燃燒時沒有特殊的氣味產生，這是聚丙烯酰胺類助留劑不能用于煙草行業的根本原因。

近年來，由于白水回用，造紙濕部過程面臨白水電導率高，陰離子垃圾富集的問題，很多傳統的單功能陽離子助劑的效能面臨考驗，因此有雙功能的瓜爾膠衍生物問世。公開號為101514233A的專利申請文件提供了兩性瓜爾膠及其制備方法和應用，介紹了兩性瓜爾膠的合成工藝，他們所采用的陰離子醚化劑是氯乙酸、磷酸二氫鈉等，先加入陽離子醚化劑反應3～8小時，然后加入陰離子醚化劑反應2～6小時，陽離子醚化和陰離子醚化分兩步進行，反應時間非常長，瓜爾膠降解厲害，粘度損失很大，相對分子質量下降明顯，大大影響其增強效果。公開號為101974098?A的專利申請文件提供一種兩性瓜爾膠的一步法制備方法，介紹了瓜爾膠粉和一種兩性醚化劑的反應，制備工序復雜。由于銨鹽正離子和乙酸陰離子在同一個分子鏈上，不可避免會形成分子內鹽，從而影響作為助留助濾劑和增強劑在造紙中的使用。

發明內容

為克服目前瓜爾膠制備過程中工序復雜、形成分子內鹽影響助留助濾和增強效果的缺點，拓展瓜爾膠在造紙濕部的應用，本發明提供多功能造紙用瓜爾膠衍生物及其制備方法與應用。

本發明目的通過如下技術步驟來實現的：

（1）酰胺基非離子醚化劑的合成與磺酸鹽陰離子醚化劑的合成：

將尿素溶于蒸餾水中形成尿素溶液，然后加入質量為尿素溶液質量2.5%～5.0%的乳化劑，調節pH在7.5～8.5，再加入與尿素的摩爾比值為1:1～2:1的環氧氯丙烷，升溫到50℃～90℃，反應5h～9h，得到透明溶液，經蒸發濃縮后得到酰胺基非離子醚化劑；

將亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉的混合物溶于蒸餾水，配制成質量濃度為15%～40%的亞硫酸鹽溶液，然后與乳化劑、環氧氯丙烷混合，環氧氯丙烷采用滴加方式，調節pH在3.5～4.5，控制溫度為50℃～90℃，反應時間為5h～9h，待環氧氯丙烷的油滴消失后，繼續反應1h～2h，得到透明溶液，經蒸發濃縮后得到磺酸鹽陰離子醚化劑；其中乳化劑質量為亞硫酸鹽溶液質量的2.5%～5.0%，環氧氯丙烷與亞硫酸鹽溶液中亞硫酸根離子的摩爾比為1:1～2:1；

（2）瓜爾膠衍生物的合成

將低碳醇與瓜爾膠粉以2:1～5:1的質量比混合并攪拌，在惰性氣氛下加入無機堿溶液進行堿化，堿化時間為0.5h～1.5h，然后再加入質量為瓜爾膠粉質量20%～80%的3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨陽離子醚化劑，反應15min～90min，再加入總質量為瓜爾膠質量的10%～50%的酰胺基非離子醚化劑和/或磺酸鹽陰離子醚化劑進行醚化反應，反應15min～60min后，加入無機堿溶液并反應15min～60min，再繼續加入無機堿溶液并反應2.5h～5h，冷卻至室溫，并調節pH為6～7，經離心分離后，濾出固體并干燥粉碎即得到瓜爾膠衍生物；