一种环保型交联改性PAE造纸高增湿强剂的制备方法

摘要

本发明公开了一种环保型交联改性PAE造纸高增湿强剂的制备方法。制备方法步骤如下：(1)将二乙烯三胺、三聚氰胺和催化剂浓硫酸搅拌混合，然后加入己二酸，在高温下反应，最后降温，得到中间体聚酰胺多胺预聚体；(2)将聚乙烯醇溶液和阳离子醚化剂在碱催化作用下制得阳离子改性聚乙烯醇；(3)在聚酰胺多胺预聚体溶液中，加水稀释，并缓慢滴加环氧氯丙烷，反应后再进行升温反应，加入阳离子改性聚乙烯醇进行反应，然后加入水和醛类交联剂进行升黏反应，待达到预设黏度，加入硫酸和水终止反应。本发明所述的造纸湿强剂，其优点在于得到的湿强剂能够很好的提高纸张的湿强度，并且氯丙醇的残留量较市售产品大幅降低。

说明书

技术领域

本发明涉及造纸助剂领域，特别涉及一种环保型交联改性PAE造纸高增湿强剂的制备方法。

背景技术

聚酞胺多胺环氧氯丙烷树脂(简称PAE)是一种热固型水溶性树脂，它具有成纸湿强度好，留着率高，用量少，无毒无害且不释放甲醛，适用于中碱性抄纸等优点，是目前使用最广泛的造纸湿强剂。

目前，PAE造纸湿强剂被推广，其产品中氯丙醇的残留问题也逐渐引起人们的关注。目前国内PAE造纸湿强剂的氯丙醇残留量一般为1％一6％，其中绝大部分为氯丙醇，远远高出国际化学品有机氯含量的要求。而现有降低氯丙醇的方法主要为离子交换法、生物处理法、物理吸附法等，但因其容易造成产品损耗、增加工艺流程等问题,无法产业化广泛推广。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种环保型交联改性PAE造纸高增湿强剂的制备方法。本发明的关键在于工艺简单、操作方便，得到的湿强剂能够很好的提高纸张的湿强度，并且氯丙醇的残留量较正常产品降低很多。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种环保型交联改性PAE造纸高增湿强剂的制备方法，包括以下步骤：

1)按照重量份数，将26～30份二乙烯三胺、1～4份三聚氰胺和0.5～0.8份催化剂搅拌混合，然后加入35～42份己二酸，在150～165℃温度下，充分反应后降温至120℃以下，加水调溶液的固含量为50％，得到中间体聚酰胺多胺预聚体；

2)将质量分数为10％的聚乙烯醇溶液和阳离子醚化剂按100：(1～4)的质量比混合均匀后，调节体系pH值至碱性，在60-70℃温度下，反应制得阳离子改性聚乙烯醇；

3)取50份固含量50％的聚酰胺多胺预聚体，加50份水稀释，并缓慢滴加16～18份环氧氯丙烷，35℃下反应3h后再升温到50～65℃反应1h，加入1～6份阳离子改性聚乙烯醇反应1～2h；然后加入20份水和0.25～2份醛类交联剂进行升黏反应，反应0.5-1h后，加入1～2份硫酸和水终止反应，调节反应体系的pH至酸性，加水调节固含量为15％，得到环保型交联改性PAE造纸高增湿强剂。

所述的聚乙烯醇采用PVA0588，PVA0599、PVA1099、PVA1750、PVA1788、PVA1799、PVA2099中的一种或多种任意比例的混合。

所述的阳离子醚化剂为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、2,3-环氧丙基三甲基氯化铵中的一种或两种以任意比例的混合。

所述的醛类交联剂为乙二醛、丙二醛、丁二醛、戊二醛的一种或两种以上。

所述的聚乙烯醇添加量为PAE的质量的4～24％；醛类交联剂用量为PAE的质量的1～8％。

所述的催化剂为浓硫酸。

相对于现有技术，本发明具有以下优点：

本发明先将二乙烯三胺、三聚氰胺和催化剂浓硫酸混合，然后加入己二酸，得到中间体聚酰胺多胺预聚体；将聚乙烯醇溶液和阳离子醚化剂在碱催化作用下制得阳离子改性聚乙烯醇；在聚酰胺多胺预聚体溶液中，加环氧氯丙烷、阳离子改性聚乙烯醇进行反应，然后加入水和醛类交联剂进行升黏反应，加入硫酸和水终止反应得到的。其中主要是通过在反应过程中添加改性聚乙烯醇，使其与PAE反应的同时，与氯丙醇发生反应，从而达到降低产品中氯丙醇残留量的目的；再加入醛类交联剂，与聚乙烯醇改性后的PAE进一步交联，提高湿强度。本发明的关键在于工艺简单、操作方便，得到的湿强剂能够很好的提高纸张的湿强度，并且氯丙醇的残留量较正常产品降低很多。实验表明，湿抗张指数大于12.8N.m/g，干抗张指数大于76.5，氯丙醇含量/％小于0.2％，均满足造纸高增湿强剂指标要求。

具体实施方式

本发明一种环保型交联改性PAE造纸高增湿强剂的制备方法。(按照重量份计)制备方法步骤如下：

(1)将26～30份二乙烯三胺、1～4份三聚氰胺和0.5～0.8份催化剂浓硫酸搅拌混合，然后加入35～42份己二酸，在150～165℃高温下，反应5h后降温至120℃以下，加水调固含量为50％的溶液，得到中间体聚酰胺多胺预聚体；(2)将质量分数为10％的聚乙烯醇溶液和阳离子醚化剂按100：1-4的质量比混合均匀后，用碱调节体系pH值至8-10，于60-70℃反应2-3h制得阳离子改性聚乙烯醇；(3)取50份50％的预聚体溶液，加50份水稀释，并缓慢滴加16～18份环氧氯丙烷，35℃下反应3h后再升温到50～65℃反应1h，加入1～6份阳离子改性聚乙烯醇反应1～2h；然后加入20份水和0.25～2份醛类进行升黏反应，反应时间控制在0.5-1h，待达到预设黏度，加入1～2份硫酸和水终止反应，调节反应体系的pH至5-6，加水调节固含量为15％，得所述湿强剂。

步骤(2)中所述的阳离子醚化剂为为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、2,3-环氧丙基三甲基氯化铵中的一种或其中一种以任意比例的混合；所述的聚乙烯醇选用0588，0599、1099、1750、1788、1799、2099中的一种或其中两种以上以任意比例的混合；所述的醛类交联剂选用乙二醛、丙二醛、丁二醛、戊二醛的一种或两种以上。

步骤(2)中所述的聚乙烯醇添加量为4～24％(相对于PAE的质量)；醛类交联剂用量为1～8％(相对于PAE的质量)。

通过实施例进一步阐述本发明的内容，而本发明的保护范围并非仅仅局限于以下实施例，并不是对本发明的限定。

实施例1

将30份二乙烯三胺、2份三聚氰胺和0.8份浓硫酸搅拌混合，然后加入35份己二酸，在150℃高温下，反应5h后降温至120℃以下，加水调固含量为50％，得到中间体聚酰胺多胺预聚体。将质量分数为10％的聚乙烯醇溶液和3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵按100：1的质量比混合均匀后，用碱调节体系pH值至10，于60℃反应3h制得阳离子改性聚乙烯醇；

取50份50％的聚酰胺多胺预聚体溶液，加50份水稀释，并缓慢滴加16份环氧氯丙烷，待滴加完毕后，35℃下反应3h后再升温为60℃反应1h，加入2份阳离子改性聚乙烯醇1799，继续保温2h。

加入20份水和1g戊二醛进行升黏反应，反应时间控制在0.5h，待达到预设黏度，加入1.5g硫酸和水终止反应，调节反应体系的pH至5，加水调节固含量为15％，得所述湿强剂。

根据标准方法JY/T003-1996，采用GC/MS测其产品中氯丙醇的含量，通过抄纸实验测其湿强性能。

实施例2

将30份二乙烯三胺、2份三聚氰胺和0.75份浓硫酸搅拌混合，然后加入42份己二酸，在150℃高温下，反应5h后降温至120℃以下，加水调固含量为50％，得到中间体聚酰胺多胺预聚体。将质量分数为10％的聚乙烯醇溶液和3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵按100：2的质量比混合均匀后，用碱调节体系pH值至10，于70℃反应2h制得阳离子改性聚乙烯醇。取50份50％的聚酰胺多胺预聚体溶液，加50g水稀释，并缓慢滴加17份环氧氯丙烷，35℃下反应3h后再升温为60℃反应1h，加入3g聚乙烯醇1799，继续保温2h。

加入20份水和1.5份戊二醛进行升黏反应，反应时间控制在1h，待达到预设黏度，加入1份硫酸和水终止反应，调节反应体系的pH至6，加水调节固含量为15％，得所述湿强剂。

根据标准方法JY/T003-1996，采用GC/MS测其产品中氯丙醇的含量，通过抄纸实验测其湿强性能。

实施例3

将30份二乙烯三胺、4份三聚氰胺和0.75份浓硫酸搅拌混合，然后加入42份己二酸，在150℃高温下，反应5h后降温至120℃以下，加水调固含量为50％，得到中间体聚酰胺多胺预聚体。将质量分数为10％的聚乙烯醇溶液和2,3-环氧丙基三甲基氯化铵按100：3的质量比混合均匀后，用碱调节体系pH值至10，于70℃反应3h制得阳离子改性聚乙烯醇。取50份50％的聚酰胺多胺预聚体溶液，加50份水稀释，并缓慢滴加18份环氧氯丙烷，35℃下反应3h后再升温为60℃反应1h，加入4份聚乙烯醇1099，继续保温2h。

然后加入20份水和2份乙二醛进行升黏反应，反应时间控制在0.6h，待达到预设黏度，加入1.5份硫酸和水终止反应，调节反应体系的pH至5，加水调节固含量为15％，得所述湿强剂。

根据标准方法JY/T003-1996，采用GC/MS测其产品中氯丙醇的含量,通过抄纸实验测其湿强性能。

对比例1

对比例1参照实施例1的实验步骤，即未加入三聚氰胺、改性聚乙烯醇和戊二醛，具体步骤如下:聚酰胺多胺预聚体的合成参照实施例1，取50份50％的预聚体溶液，加50份水稀释，并缓慢滴加16份环氧氯丙烷，35℃下反应3h后再升温为60℃，继续保温2h。

加入20份水后，设置保温时间为60℃进行升粘反应，待达到所需黏度后，加1.5份硫酸和水终止，将固含量调到15％，pH为4-5，即为样品。根据标准方法JY/T003-1996，采用GC/MS测其产品中氯丙醇的含量，通过抄纸实验测其湿强性能。

产品湿强性能的实验

浆料采用针叶木阔叶木浆板，打浆度为45°SR。湿强剂产品均稀释到固含量为1％，纸张目标定量为100g/m²，抄好的纸片在105℃烘箱中干燥15min后取出，冷却至室温待用。将纸张切成15mm×150mm的小片，放入盛有室温蒸馏水的盘中浸泡10min后取出，用滤纸吸去试样表面的液体。将试样迅速置于抗张强度试验机上测定其抗张指数。

产品力学性能以及氯丙醇测定如下表：

通过实施例1～3和对比实例比较，可以看出，本发明的方法制得的环保型交联改性PAE造纸高增湿强剂性能良好，湿抗张指数大于12.8N.m/g，干抗张指数大于76.5，氯丙醇含量/％小于0.2％，均满足造纸高增湿强剂指标要求。

实施例4

将26份二乙烯三胺、1份三聚氰胺和0.5份浓硫酸搅拌混合，然后加入35份己二酸，在150℃高温下，反应5h后降温至120℃以下，加水调固含量为50％，得到中间体聚酰胺多胺预聚体。将质量分数为10％的聚乙烯醇溶液和2,3-环氧丙基三甲基氯化铵按100：1的质量比混合均匀后，用碱调节体系pH值至8，于60℃反应2h制得阳离子改性聚乙烯醇。取50份50％的聚酰胺多胺预聚体溶液，加50份水稀释，并缓慢滴加16份环氧氯丙烷，35℃下反应3h后再升温为60℃反应1h，加入4份聚乙烯醇1099，继续保温1.5h。

然后加入20份水和0.25份丙二醛进行升黏反应，反应时间控制在0.7h，待达到预设黏度，加入1份硫酸和水终止反应，调节反应体系的pH至5，加水调节固含量为15％，得所述湿强剂。

实施例5

将28份二乙烯三胺、3份三聚氰胺和0.6份浓硫酸搅拌混合，然后加入40份己二酸，在160℃高温下，反应5h后降温至120℃以下，加水调固含量为50％，得到中间体聚酰胺多胺预聚体。将质量分数为10％的聚乙烯醇溶液和3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵按100：3的质量比混合均匀后，用碱调节体系pH值至9，于65℃反应2.5h制得阳离子改性聚乙烯醇；

取50份50％的聚酰胺多胺预聚体溶液，加50份水稀释，并缓慢滴加17份环氧氯丙烷，待滴加完毕后，35℃下反应3h后再升温为60℃反应1h，加入5份阳离子改性聚乙烯醇1799，继续保温2h。

加入20份水和1.5g乙二醛进行升黏反应，待达到预设黏度，加入1.8g硫酸和水终止反应，调节反应体系的pH至6，加水调节固含量为15％，得所述湿强剂。

实施例6

将30份二乙烯三胺、4份三聚氰胺和0.8份浓硫酸搅拌混合，然后加入42份己二酸，在165℃高温下，反应5h后降温至120℃以下，加水调固含量为50％，得到中间体聚酰胺多胺预聚体。将质量分数为10％的聚乙烯醇溶液和3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵按100：4的质量比混合均匀后，用碱调节体系pH值至10，于70℃反应3h制得阳离子改性聚乙烯醇。取50份50％的聚酰胺多胺预聚体溶液，加50g水稀释，并缓慢滴加18份环氧氯丙烷，35℃下反应3h后再升温为65℃反应1h，加入6份聚乙烯醇1799，继续保温2h。

加入20份水和2份丁二醛进行升黏反应，反应时间控制在0.6h，待达到预设黏度，加入2份硫酸和水终止反应，调节反应体系的pH至6，加水调节固含量为15％，得所述湿强剂。

以上所述仅为本发明的一种实施方式，不是全部或唯一的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。