一种阳离子醚化聚乙烯醇在胶黏物控制中的应用

摘要

本发明公开了一种阳离子醚化聚乙烯醇作为胶黏物控制剂在制浆造纸工艺中的应用，所述的阳离子醚化聚乙烯醇控制制浆造纸工艺中产生的胶黏物。阳离子醚化聚乙烯醇在碱性催化剂的作用下由聚乙烯醇、阳离子醚化剂反应制得。阳离子醚化聚乙烯醇由于兼具聚乙烯醇结构和阳离子季铵根基团，将其作为造纸工艺过程中的胶粘物控制剂使用时，既能钝化胶粘物颗粒暴露的表面从而使它们不带粘性，同时还能使得失去粘性的胶粘物颗粒固着到纤维上，减少胶粘物在抄纸用网、流浆箱表面、筛网和其它机械设备表面上的沉积，和由此带来的纸机生产效率降低问题和纸(板)品质问题。

说明书

技术领域

本发明属造纸化学品技术领域，具体涉及一种阳离子醚化聚乙烯醇在胶黏物控制中的应用。

背景技术

在造纸工艺过程中各种有机污染物在设备、筛网上沉积会降低纸机抄造效率，同时还会降低纸(板)的品质。有机污染物的主要来源有新鲜浆、废纸(回收纤维)和涂料。新鲜浆中含各种天然树脂，即能被中性有机溶剂抽提出来的憎水性有机化合物(树脂酸、脂肪酸、不皂化物和甘油三酸酯，高级醇等)；废纸(回收纤维)中，除了含有纤维原料中本身含有的天然树脂，还包括了残余油墨、脱墨剂、焦油、压敏胶、热熔胶、施胶剂、石蜡、涂料等；涂料中，含有涂布胶乳等白树脂。特别是使用回收纤维和(化学)机械浆造纸的工艺系统中，胶粘物的来源和组成十分复杂。其中疏水的有机污染物，即胶粘物，或粘性物质，在含水的造纸环境中作为胶体是不稳定的，会产生沉积，从而导致以下问题：各种纸机织物的堵塞，影响纸和纸板的抄造效率；粘附到设备上的大胶粘物沉积物脱落，导致纸病，同时导致破孔和断纸，断纸势必降低了纸机生产效率。

目前胶黏物控制的方法有机械控制方法、化学控制方法和生物控制法。常用的化学方法主要有以下几种：1)分散，通过加入分散剂或表面活性剂来稳定胶体物质；2)吸附，通过加入降粘剂来降低胶体物质的粘性；3)固着，用一种高电荷的阳离子聚合物来与胶黏物结合并将其固定在纸业上而带出系统。胶粘物控制的理想状态是：A)将胶粘物保持在小的状态和不产生沉积的状态；B)使前述保持在小的状态和不产生沉积状态的胶粘物随着纸的生产而去或由水中排走。

发明内容

本发明的主要目的在于：提供一种阳离子醚化聚乙烯醇在胶黏物控制中的应用，解决或减轻造纸过程中的胶粘物沉积问题，即减少胶粘物在抄纸用网、流浆箱表面、筛网和其它机械设备表面上的沉积，和由此带来的纸机生产效率降低问题和纸(板)品质问题。

本发明的目的是通过以下的技术方案来实现的：

一种阳离子醚化聚乙烯醇作为胶黏物控制剂在制浆造纸工艺中的应用。

其中，所述的控制为脱粘和固着。

优选地，所述的阳离子醚化聚乙烯醇与绝干浆的质量比为0.01～0.1:100。

其中，所述的阳离子醚化聚乙烯醇添加在卫生纸生产系统的水力碎浆机中或包装用纸的制浆段的纤维热分散后或盘磨后。

其中，所述的阳离子醚化聚乙烯醇在碱性催化剂的作用下由聚乙烯醇、阳离子醚化剂反应制得。

优选地，所述的聚乙烯醇在80～95℃下反应20～60min，降温至50～70℃，加入阳离子醚化剂和碱，反应1～5h。

优选地，所述的聚乙烯醇、阳离子醚化剂与碱性催化剂的质量比为1:0.2:0.04～1:6:3。

优选地，所述的聚乙烯醇为聚合度500～2600，醇解度85％～99％的聚乙烯醇中的任意一种或任意几种的混合物。

优选地，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、失水甘油基三乙基氯化铵中的任意一种或任意几种的混合物。

优选地，所述的碱性催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾中的任意一种或两种的混合物。

有益效果：

聚乙烯醇、乙烯醇和乙酸乙烯酯的共聚物是公知的具有脱粘功能的胶粘物控制剂。本发明的阳离子醚化聚乙烯醇在具有脱粘功能的同时，还具有将失去粘性的稳定的胶粘物颗粒固着到纸浆纤维上的功能，即兼具脱粘和固着两个功能，可解决或减轻造纸过程中的胶粘物沉积问题，即减少胶粘物在抄纸用网、流浆箱表面、筛网和其它机械设备表面上的沉积，和由此带来的纸机生产效率降低问题和纸(板)品质问题。

附图说明

图1浊度分级测试流程

具体实施方式

根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。

阳离子醚化聚乙烯醇在碱性催化剂的作用下由聚乙烯醇、阳离子醚化剂反应制得。

优选地，所述的聚乙烯醇在80～95℃下反应20～60min，降温至50～70℃，加入阳离子醚化剂和碱，反应1～5h。

优选地，所述的聚乙烯醇、阳离子醚化剂与碱性催化剂的质量比为1:0.2:0.04～1:6:3。

优选地，所述的聚乙烯醇为聚合度500～2600，醇解度85％～99％的聚乙烯醇中的任意一种或任意几种的混合物。

优选地，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、失水甘油基三乙基氯化铵中的任意一种或任意几种的混合物。

优选地，所述的碱性催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾中的任意一种或两种的混合物。

脱粘效果评估方法

为评估本发明的胶粘物控制剂对浆料中粘性污染物的脱粘效果，建立了实验室评估方法，即使用胶带作为插片。各种在水中不分散的胶带均可作为插片。此处选用丁苯胶和丙烯酸酯制成的胶带。这两种潜在的有机污染物被广泛认为在二次纤维使用时会引起胶粘物问题。第二种插片是聚酯膜，例如杜邦公司的商标产品。造纸机成型网是聚酯材料，且容易被胶粘物和树脂引起沉积问题。

将2”×4”胶带和2”×4”聚酯膜插片浸入盛在1000mL烧杯中的600g被测试液体中，烧杯置于水浴中且带有搅拌装置，加热至预定的温度。处理30min后，胶带和插片从被测试液体中取出，压到10.000lb力并维持1分钟。用拉力测试仪测量将胶带和插片分开所需的拉力。拉力的减小表明胶粘物被脱粘了。

脱粘率的计算如下式：

固着效果评估方法

评估胶粘物控制剂的固着效果采用浊度法。通过对比添加胶粘物控制剂前后，滤液浊度的变化(分别对比通过76μm滤网，2μm滤纸的滤液浊度)，以此评估对比胶粘物控制剂对细小组分(通过76μm滤网)、胶体物质(通过2μm滤纸)效果差异。对于固着类胶粘物控制剂及其组合药剂，主要看其对胶体物质的处理效果。浊度降低愈大，说明固着效果愈明显。按照图1的流程进行测试。

1)浆料准备

浆料(或纸料)加水稀释至2％的浆浓。

2)DDJ操作

称取700g上述2％浆浓的浆料(或纸料)，放入开启的DDJ中，使用100目滤网，转速1800rpm，搅拌30s，打开底部夹子，开始滤水，称取>250g滤液，停止。滤液备用。

3)PCD测试

取上述搅匀后的滤液10g，测试PCD。

4)76μm滤网滤液

清洗DDJ，换200目网(标准DDJ用滤网)。

调节转速1400rpm。从滤液中取200g滤液，放入DDJ中，过滤，称量40g左右滤液停止。备测浊度用。

5)2μm滤纸过滤

将剩余滤液，抽滤，收集滤液。采用玻璃纤维滤纸过滤。抽滤过程中，使用20mL注射器抽取10mL左右滤液，慢慢浸湿，抽滤。共进行3次，抽滤30mL左右。收集滤液，备测浊度用。

6)测试浊度

分别测试通过76μm滤液浊度，2μm滤液浊度。

实施例1

在四口瓶内加入242.1g蒸馏水(温度低于30℃)，开启搅拌，缓慢加入35.5g聚乙烯醇08835，加入速度要缓慢均匀，防止形成块状结块。搅拌15min，而后升温至90±5℃，在90±5℃保温60min。而后降温至65℃，加入3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵44.36g，加入质量分数20％的氢氧化钾水溶液65.72g，在65℃反应240min，而后加入盐酸调pH至6-7。最后加入蒸馏水108g，搅拌均匀，制得阳离子醚化聚乙烯醇1。

实施例2

在四口瓶内加入228.42g蒸馏水(温度低于30℃)，开启搅拌，缓慢加入33.5g聚乙烯醇08850，加入速度要缓慢均匀，防止形成块状结块。搅拌15分钟，而后升温至90±5℃，在90±5℃保温60min。而后降温至65℃，加入2，3-环氧丙基三甲基氯化铵41.85g，加入质量分数20％的氢氧化钠水溶液90g，在65℃反应240min，而后加入盐酸调pH至6-7。最后加入蒸馏水102g，搅拌均匀，制得阳离子醚化聚乙烯醇2。

实施例3

在四口瓶内加入228.42g蒸馏水(温度低于30℃)，开启搅拌，缓慢加入33.5g聚乙烯醇08850，加入速度要缓慢均匀，防止形成块状结块。搅拌15分钟，而后升温至90±5℃，在90±5℃保温60min。而后降温至65℃，加入3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵41.85g，加入质量分数20％的氢氧化钠水溶液72g，在65℃反应240min，而后加入盐酸调pH至6-7。最后加入蒸馏水102g，搅拌均匀，制得阳离子醚化聚乙烯醇3。

实施例4

在四口瓶内加入253.8g蒸馏水(温度低于30℃)，开启搅拌，缓慢加入37.2g聚乙烯醇08835，加入速度要缓慢均匀，防止形成块状结块。搅拌15分钟，而后升温至90±5℃，在90±5℃保温60min。而后降温至65℃，加入2，3-环氧丙基三甲基氯化铵46.5g，加入质量分数20％的氢氧化钾水溶液60g，在65℃反应240min，而后加入盐酸调pH至6-7。最后加入蒸馏水113g，搅拌均匀，制得阳离子醚化聚乙烯醇4。

实施例5

在四口瓶内加入228.42g蒸馏水(温度低于30℃)，开启搅拌，缓慢加入33.5g聚乙烯醇08850，加入速度要缓慢均匀，防止形成块状结块。搅拌15分钟，而后升温至90±5℃，在90±5℃保温60min。而后降温至65℃，加入失水甘油基三乙基氯化铵42.3g，加入质量分数20％的氢氧化钠水溶液72g，在65℃反应240min，而后加入盐酸调pH至6-7。最后加入蒸馏水102g，搅拌均匀，制得阳离子醚化聚乙烯醇5。

脱粘效果测试：被测试液体为箱板纸芯层浓浆(成浆池)，用芯层白水稀释至浆浓1％。实施例1-5中胶黏物控制剂阳离子醚化聚乙烯醇与绝干浆的质量比为0.01:100，0.05:100，0.1:100。

相同测试条件下设置对比例，对比例1中未醚化聚乙烯醇08850与绝干浆的质量比为0.01:100，0.05:100，0.1:100；对比例2中未醚化聚乙烯醇08835与绝干浆的质量比0.01:100，0.05:100，0.1:100。脱粘效果测试结果见表1。

固着效果测试：选用箱板纸芯层浓浆(成浆池)为原料，实施例1-5中阳离子醚化聚乙烯醇与绝干浆的质量比为0.01:100，0.05:100，0.1:100。

相同测试条件下设置对比例，对比例1中未醚化聚乙烯醇08850与绝干浆的质量比为0.01:100，0.05:100，0.1:100；对比例2中未醚化聚乙烯醇08835与绝干浆的质量比0.01:100，0.05:100，0.1:100。固着效果测试结果见表2。

表1阳离子醚化聚乙烯醇和聚乙烯醇脱粘效果

表2阳离子醚化聚乙烯醇和聚乙烯醇固着效果

表1中可知，阳离子醚化聚乙烯醇和未醚化的聚乙烯醇相比，脱粘效果没有显著差异。由表2可知，阳离子醚化聚乙烯醇和未醚化的聚乙烯醇相比，固着效果存在显著差异，说明醚化改性可显著改善聚乙烯醇的固着功能。