[發明專利]磁性固體微粒乳化穩定的磁性造紙施膠劑的制備方法

有效

• 申請號: 201310098331.9
• 申請日: 2013-03-25
• 公開（公告）號: CN103225234A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: 林兆云;于得海;李友明
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: D21H21/16
• 分類號: D21H21/16;D21H17/14;D21H17/69
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本發明涉及磁性施膠劑的制備方法，特別涉及磁性納米固體微粒乳化穩定的磁性造紙施膠劑的制備方法。

背景技術

二十世紀造紙工業由酸性抄紙體系轉向中堿性抄紙，是造紙工藝的革新性變化，大幅度提高紙張品質擴展填料范圍，減少漿耗、能耗，減輕了環境污染、延長了設備的使用壽命。根據資料統計，歐洲在20世紀80年代初期以中、堿性施膠生產的文化用紙占文化用紙總量的60％～65％，進入90年代已高達95％，同期美國高級紙中、堿性施膠比例由15％躍升至90％以上。中國自1989年，開始了在生產中采用中、堿性施膠，近年來逐步普及，目前以烷基烯酮二聚體(AKD)和烯基琥珀酸酐(ASA)為主，大中型紙廠逐漸采用ASA。尤其是近年來，由于ASA施膠劑反應活性高、膠料成本低、熟化速率快、而被廣泛用于高級紙和紙板內施膠，特別是適用于機內涂布的大型高速紙機的施膠。然而，ASA是一種高反應活性的造紙中性施膠劑，水解速度很快，其乳液在室溫貯存時間超過1小時后，施膠效果降低，水解物會造成紙張抄造障礙并降低施膠效率，因此使用ASA時要求它能被快速乳化，乳化后的乳液應盡快使用。而烯基琥珀酸酐(ASA)不但極易發生水解，也極易發生醇解、氨解，所以醇類、羧酸類、氨類化合物不宜作為ASA的乳化劑。目前ASA施膠劑的乳化主要是利用陽離子淀粉和低分子表面活性劑來現場乳化，并立刻使用。然而，淀粉需要先糊化、冷卻之后再使用，使得ASA乳化工藝頗為復雜，不易控制，且常常引起沉積、堵塞毛毯等問題。其中的表面活性劑也給施膠帶來一定的不利影響，并且對環境也帶來一定的污染。

固體(顆粒)穩定型乳液，通常被稱為Pickering乳液，它是一種不需要添加傳統高分子有機表面活性劑，而只用固體微粒即可乳化穩定的乳液，吸附于油水界面處的固體微粒具有極高的吸附能E，使固體微粒很難再從油水界面脫離，可以認為這種由固體微粒乳化穩定乳液的方式是不可逆的，而Pickering乳液具有非常強的穩定性，目前這種乳化技術及研究被廣泛用于各行業和領域中。Pickering乳液由于避免使用高分子有機乳化劑從而可以降低乳化工藝的復雜性，改善乳液的穩定性及減少由乳化劑而引起的環境污染等詬病，是一種極具潛在應用價值的新型乳液。

美國專利US5,962,555披露了一種利用紫羅烯聚合物和聚乙烯亞胺的混合物來乳化ASA的方法，其中的紫羅烯聚合物不但可提高施膠效率還具有殺菌的作用。該發明雖然免除了淀粉糊化給操作上帶來的不方便，然而，為了獲得穩定ASA乳液，仍然需要添加2％左右的表面活性劑。

磁性施膠劑是磁性納米微粒穩定的ASA乳液，其具有磁響應性和乳液本身的流動性。理論上，只要磁性粒子在外加磁場中有足夠大的響應，磁性粒子或者粒子穩定的乳液液滴將發生移動、形變，甚至乳液的穩定性受到破壞，另外磁場的其他效應，例如磁熱效應、磁光效應，也有可能發生，賦予紙張磁性能。

發明內容

本發明為了克服以上技術的不足，本發明提供了一種不需要添加任何傳統表面活性劑和高分子聚電解質就可以將烯基琥珀酸酐乳化成十分穩定的乳狀液的由磁性納米固體微粒乳化穩定的磁性造紙施膠劑的制備方法。

本發明是將硅烷偶聯劑改性的磁性納米固體微粒作為乳化劑，然后與烯基琥珀酸酐油相混合，在高速剪切乳化機乳化，從而得到由磁性固體微粒乳化穩定的磁性造紙施膠劑。

本發明的目的具體通過下述技術方案實現：

磁性固體微粒乳化穩定的磁性造紙施膠劑的制備方法，包括如下步驟：

1)磁性納米固體微粒的改性：將顆粒直徑為18nm～50nm的磁性納米固體微粒加入到去離子水中，超聲分散0.5～1h，得固體懸浮液，磁性納米固體微粒在懸浮液中的質量百分比為1.5％～5.0％；加入無水乙醇，并控制pH值為3.5～7；再加入硅烷偶聯劑；去離子水、乙醇與硅烷偶聯劑的體積比為1∶1∶2～1∶1∶18；在60℃～90℃恒溫條件下攪拌，靜置冷卻至室溫；產物用無水乙醇離心洗滌，將洗滌的固狀物烘干后即得硅烷偶聯劑改性的磁性納米固體微粒；所述的磁性納米固體顆粒為Fe₃O₄，γ-Fe₂O₃，MeFe₂O₄；其中Me為Co、Mn或Ni；硅烷偶聯劑為碳鏈長度C2～C12的一～三烷氧基的硅烷偶聯劑；