[發(fā)明專利]一種季銨型造紙助劑及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210260128.2
• 申請日: 2012-07-25
• 公開（公告）號: CN102775553A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發(fā)明（設計）人: 馬邕文;唐黎;王艷;萬金泉;黃明智
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C08F220/56
• 分類號: C08F220/56;C08F220/06;C08F220/34;C08F2/32;C08F4/40;D21H21/06
• 代理公司: 廣州市華學知識產(chǎn)權代理有限公司 44245
• 代理人: 宮愛鵬

技術領域

本發(fā)明屬于高分子化學助劑的制備技術領域，具體涉及一種適用于造紙廢棄纖維回收利用的季銨鹽型造紙助劑的合成方法。

背景技術

廢棄纖維的大量回收利用有助于緩解我國造紙原料匱乏和能源緊缺的矛盾，但隨著廢紙纖維循環(huán)使用次數(shù)的增加，廢紙纖維的潤脹能力下降，纖維變得挺硬，濕韌性、塑性明顯減小，且纖維變得細小、并吸附有大量的陰離子雜質(zhì)，造成紙料中細小組分的留著率低，紙頁強度及挺度不高等問題。而大量流失的細小纖維形成的造紙廢渣對環(huán)境造成嚴重污染。

將造紙廢棄纖維作為造紙原料應用于生產(chǎn)，對于解決造紙原料短缺和減少環(huán)境污染具有重要的意義。在廢棄纖維的回收利用過程中，為了能保持生產(chǎn)能力和紙張質(zhì)量，需要專門的工藝來處理低質(zhì)量的纖維原料，提高其回收利用價值。其中最簡單也最經(jīng)濟的方法就是通過添加化學助劑來解決因廢棄細小纖維回用而造成的成紙性能下降問題。

大量回收利用細小纖維組分使?jié){料整體上呈膠體狀態(tài)，相互間的表面作用和膠體作用居于重要地位。廢棄纖維表面吸附的陰離子垃圾使得纖維表面電荷含量高，陽離子需求量為0.264meq/g，陰離子需求量為0.191meq/g，小于100目的細小組分占到38.5%，填料微粒粒徑一般在0.1~10μm，其余微纖維、非纖維性細小物質(zhì)、可溶性聚合物等粒徑均小于1~2μm，其比表面積約為0.6~600m²/g，因此同時具備陰、陽離子結合特性、且粒度小、比表面積大的助劑才能提高細小纖維的助留、助濾和留著性能。傳統(tǒng)的造紙助劑包括聚丙烯酰胺類、淀粉類、殼聚糖類、乳液聚合物類、瓜爾膠、CMC、聚乙烯醇（PVA）和陽離子型脲醛樹脂（UF）、陽離子型三聚氰胺甲醛樹脂（MF）、聚乙烯亞胺（PEI）等，很難實現(xiàn)廢棄纖維的增強和留著，且使用成本較高。因此合成一種適用于造紙廢棄纖維的造紙助劑，解決細小纖維回用而造成的成紙性能下降問題對于實現(xiàn)廢棄纖維的資源化利用問題具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種新型造紙助劑及其制備方法，該方法充分利用了造紙廢棄纖維，既達到廢物資源化的目的，又可消除其對環(huán)境造成的危害。

本發(fā)明的目的通過以下技術方案實現(xiàn)：

一種季銨型造紙助劑的制備方法，包括以下步驟：

（1）將司盤80、吐溫60組成的復合乳化劑和環(huán)己烷混合，攪拌乳化，獲得油相；

（2）將DMC、AM和AA混合配成三元單體水溶液，再與還原劑亞硫酸氫鈉混合均勻，接著將上述混合溶液均勻滴加至步驟（1）的油相中，上述混合溶液滴加完畢10~15min后，開始滴加過硫酸銨溶液，并通入N₂；

（3）待反應原料全部加入后，控制物料溫度在30~50℃，持續(xù)攪拌3~5h后，停止加熱及通N₂，并向反應體系加入阻聚劑對苯二酚終止反應；

（4）反應產(chǎn)物用過量丙酮和乙醇的混合液洗滌，得到聚合物沉淀，將沉淀物干燥，即得到季銨型造紙助劑。最后得到粉狀助劑相對分子質(zhì)量在40.05~49.41萬之間，粒徑主要分布在60~100nm之間的兩性聚丙烯酰胺AmAPM產(chǎn)品。

優(yōu)選地，所述三元單體的摩爾比為DMC：AM：AA=1.5:7:1.5，所述三元單體水溶液的質(zhì)量濃度為30~50%。

優(yōu)選地，所述過硫酸銨與亞硫酸氫鈉的摩爾比為（0.8~1.2）：1，所述亞硫酸氫鈉的質(zhì)量占三元單體水溶液質(zhì)量的0.2~0.4%。

優(yōu)選地，所述復合乳化劑含量占整個油相質(zhì)量分數(shù)的18~30%，其中司盤80與吐溫60的質(zhì)量比為0.5：1~1.5：1，所述三元單體水溶液與環(huán)己烷的質(zhì)量比為1：1~1:2。

優(yōu)選地，步驟（2）所述三元單體溶液調(diào)節(jié)pH至5~7。

優(yōu)選地，步驟（2）所述混合溶液滴加的時長為10~20min，所述過硫酸銨溶液滴加的時長為15~25min；步驟（3）中所述攪拌速度為100-300r/min。

優(yōu)選地，步驟（4）中所述丙酮和乙醇的體積比為1：1，所述干燥為60~80℃下真空干燥。

優(yōu)選地，步驟（1）所述乳化的條件是置于30~50℃的恒溫水浴中，攪拌30~40min。

上述制備的季銨型造紙助劑是由DMC、AM、AA相互鏈接構成的陰、陽離子基團比例為1：1的三元共聚物。