[發明專利]陽離子環糊精聚合物的合成方法及在廢紙造紙濕部中的應用

無效

• 申請號: 201410084018.4
• 申請日: 2014-03-07
• 公開（公告）號: CN103897120A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 薛國新;李師珍
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: C08F290/10
• 分類號: C08F290/10;C08F226/02;C08B37/16;D21H17/45
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 黎雙華

技術領域

本發明屬于造紙工業技術領域，特別涉及一種陽離子環糊精聚合物（C-CDP）的合成方法及在廢紙造紙濕部中的應用。

背景技術

利用廢紙造紙將會有大量溶解性膠體物質產生（Dissolved?and?colloidal?substance，簡稱DCS），DCS是陰離子垃圾的主要成分。其主要來自木質素、半纖維素、親脂性抽出物和造紙助劑，且大部分帶有陰離子電荷特點，所以當它富集到一定程度時，就會對陽離子助劑的作用效果、紙機的運行和紙張的性能帶來影響。目前處理DCS的辦法有兩種，一是：在白水中加入固著劑使其絮聚沉淀下來，然后通過物理的辦法去除；二是：在漿水體系中加入固著劑使其固著到纖維上，然后隨著紙張一起帶離抄紙系統。但是，現有的固著劑對膠體物質的去除效果都比較好而對溶解物質的去除不理想，所以開發一種能同時去除溶解膠體物質的固著劑是很有必要的。

發明內容

本發明用丙烯酰氯（AC）對環糊精（CDs）上的羥基進行改性，生成一種含丙烯酰基的中間體，然后其再與陽離子單體二甲基二烯丙基氯化銨（DADMAC）進行進行聚合反應生產一種高電荷密度、高分子量的水溶性的且兼具兩種單體性質的陰離子垃圾捕捉劑，將其加入到廢紙漿料中研究其對溶解膠體物質（DCS）的捕捉效果。

本發明的技術方案是：1）將β-環糊精在水中進行重結晶提純處理，并在110～160℃下真空干燥12～16h，得到純凈的β-環糊精；2）取0.5～1.8g步驟1中得到的純凈β-環糊精加入20～50ml氮氮二甲基甲酰胺溶液中，攪拌使其溶解，得到溶液A；3）在A溶液中加入0.5～3ml三乙胺，通氮氣10min，得到混合液B；4）在混合液B中緩慢滴加含丙烯酰氯的氮氮二甲基甲酰胺溶液，在-5～5℃冰水浴條件下反應20～40min，然后轉移至室溫反應1～3h，靜置得到混合液C；5）將步驟4得到的混合液C中的白色沉淀1抽濾去除，濾液通過旋轉蒸發儀減壓濃縮除去溶劑氮氮二甲基甲酰胺、未反應的丙烯酰氯和三乙胺，得到溶液D；6）在步驟5中得到的溶液D中加入2倍該溶液體積的丙酮，得到白色沉淀2；7）將步驟6中得到的白色沉淀2用大量丙酮洗滌，得到產物E，將產物E在60℃真空條件下干燥24h，得到白色固體粉末3，白色固體粉末3即為烯丙基-β-環糊精；8）將步驟7中得到的丙基-β-環糊精單體與二甲基二烯丙基氯化銨單體、過硫酸銨和乙二胺四乙酸二鈉水溶液混合，置于恒溫水浴鍋中通氮氣并攪拌10min，得到溶液F，當溶液F的溫度上升到55～70℃時加入亞硫酸氫鈉水溶液，繼續通氮氣10min，恒溫反應4.5～6.5h，冷卻至室溫，得到溶液G；9）在溶液G中加入該溶液2倍體積的丙酮，靜置產生白色沉淀，過濾得到白色沉淀4用大量丙酮洗滌，得到產物H，將產物H在50℃真空條件下干燥12h，得到白色固體粉末5，即陽離子環糊精聚合物。

作為優選，步驟4混合液C中β-環糊精與丙烯酰氯的摩爾比為1:7～1:11，混合液C中丙烯酰氯與三乙胺的摩爾比為1:1～1:1.4。

作為優選，步驟8的溶液F中丙基-β-環糊精與二甲基二烯丙基氯化銨的摩爾比為1:4～1:8，所述溶液F中丙基-β-環糊精單體與二甲基二烯丙基氯化銨單體質量占總溶液質量的15～30%，過硫酸銨和亞硫酸氫鈉總質量占混合液G的質量比為0.6～1.4%。

作為優選，步驟2中純凈β-環糊精的質量為1g，氮氮二甲基甲酰胺溶液的體積為30ml。

作為優選，步驟3中三乙胺為1ml。

作為優選，步驟4中冰水浴條件下反應時間為30min，室溫條件下反應時間為1h，β-環糊精與丙烯酰氯的摩爾比為1:8，丙烯酰氯與三乙胺的摩爾比為1:1.05。

作為優選，步驟8中丙基-β-環糊精與二甲基二烯丙基氯化銨的摩爾比為1:6，丙基-β-環糊精單體與二甲基二烯丙基氯化銨單體質量占總溶液質量的25%，過硫酸銨和亞硫酸氫鈉總質量占混合液的質量比為1.0%，當溫度上升到60℃時加入亞硫酸氫鈉水溶液，恒溫反應時間為5h。

作為優選，作為引發劑的過硫酸銨與亞硫酸氫鈉的摩爾比為2:1。

作為優選，將制得的陽離子環糊精聚合物應用于廢紙造紙濕部。

本發明的有益效果是合成了一種含有β-環糊精結構且帶陽離子電荷的聚合物，利用環糊精的空腔結構和表面多羥基以及帶陽離子電荷的特點，同時去除溶解膠體物質并把其固著到纖維上，這樣就能夠很好的去除廢紙漿中的DCS。

附圖說明

圖1為β-CD/AC的摩爾比對產率和雙鍵含量的影響。

圖2為AC/三乙胺的摩爾比對產率和雙鍵含量的影響。