[发明专利]一种造纸用湿强剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及造纸业中采用的湿强剂及其制备方法。

背景技术

纸张的湿强度是指纸页遇水或在潮湿环境中所具有的强度。许多纸制品尤其是工业用纸都要求有较高的湿强度，湿强剂的加入可改善纸张在润湿情况下的强度。在通常情况下，不添加助剂时纸张被润湿后其强度仅为干燥时强度的5％-10％，加入湿增强剂后可使纸张大多能保持原有干强度的20％-40％。

纸张湿强剂可以划分为永久型和暂时型两类，暂时型多用于那些短时、用后废弃的纸制品中；永久型通常用于瓦楞纸板和一些特殊用纸中，常用的有脲醛树脂(UF)、改性三聚氰胺甲醛树脂(MF)、聚酰胺环氧氯丙烷树脂(PPE或PAE)以及丙烯酰胺类聚合物等。

尤其对钞票纸、有价证券纸等特殊纸张的生产，其对纸张的湿强度、耐折度性能等要求较高。如现有钞纸生产采用的湿强剂通常是热固性树脂。热固性树脂湿强剂在夏季高温天气影响下，随着存放时间的增长，产品本身会产生缓慢的自缩聚反应，从而出现产品凝胶不能使用的情况，严重影响生产进度也不利于长途运输。并且现有的湿强剂在使用前需要进行二次合成，与三聚氰胺不能完全反应，在存放和使用过程中有大量结晶物析出，在使用过程中容易造成流程管道堵塞，给纸机恒定部刷洗造成困难。

PAE也是目前应用较多的造纸用湿强剂，其性能受到普遍的肯定。PAE树脂的合成首先可以通过脂肪二元羧酸，如丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸或癸二酸等与多乙烯多胺，如二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或双丙胺基甲胺反应生成聚酰胺聚胺，然后再与环氧氯丙烷(表氯醇)反应生成PAE树脂。在实际使用中，脂肪二元羧酸用己二酸、多乙烯多胺常用二乙烯三胺，所得产品最具有实用价值。然而单独使用PAE时湿强度增加不大，且会给纸张的抄造带来许多不良影响，如浆料容易产生气泡、絮聚，成纸揭纸困难，纸页均匀度差等，尤其不适用于钞票纸等特殊纸张的生产。

发明内容

本发明的目的是针对于PAE的上述不足，提供一种新的改性聚酰胺环氧氯丙烷作为造纸用湿强剂，该湿强剂可以保存较长的时间，并且应用该湿强剂生产的纸张具有更好的耐折性和湿强度。

本发明的另一个目的是提供一种上述造纸用湿强剂的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种造纸用湿强剂，它是由脂肪族二醛类交联剂改性的聚酰胺环氧氯丙烷(改性PAE)，其分子链具有三维网络状结构。

所述的聚酰胺环氧氯丙烷(PAE)可选自二元羧酸与多乙烯多胺发生缩聚反应合成的聚酰胺再与环氧氯丙烷发生环氧化反应而得的PAE。所述的二元羧酸可选自丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、癸二酸等；多乙烯多胺可选自二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺等。

所述的脂肪族二醛类交联剂可选自乙二醛、戊二醛、己二醛、庚二醛、癸二醛等；可进一步优选为乙二醛、戊二醛或己二醛。

本发明造纸用湿强剂，即上述改性PAE，可以二元羧酸、多乙烯多胺、环氧氯丙烷、脂肪族二醛类交联剂等为主要原料，通过包括下述主要步骤的方法制备：

(1)、经缩聚反应合成中间体：在140～200℃下，使二元羧酸与多乙烯多胺在催化剂作用下反应2～10小时，合成中间体聚酰胺；其中，二元羧酸、多乙烯多胺、催化剂的质量比为1∶(1～1.2)∶(0.005～0.015)，催化剂可以是水或对甲苯磺酸等；

(2)、经环氧化反应合成PAE：在40～80℃、PH值为8～10条件下，使上述中间体聚酰胺与环氧氯丙烷反应2～8小时，其中，中间体聚酰胺与环氧氯丙烷质量比为1∶(0.2～1)，反应过程中随时监控物料的PH值，必要时可加氨水调节；

(3)、经交联反应合成改性PAE：在上述(2)步制得的PAE中加入脂肪族二醛类交联剂继续反应0.5～2.0小时，反应结束后加入氧化剂双氧水，PAE、交联剂、双氧水的质量比为1∶(0.02～0.15)∶(0.01～0.06)，用盐酸调PH值至2～5，终止反应，即制得本发明造纸用湿强剂改性PAE。

本发明湿强剂改性PAE的湿增强作用机理如下：

(1)、改性PAE是碱熟化树脂，即在碱性介质中可形成环氧基，形成的环氧基具有较高的反应活性，使得改性PAE在分子间与分子内产生化学键合，形成一种聚合物交联网络，增强纤维与纤维之间的结合力，提高纸张的强度；改性PAE在碱性介质中形成的环氧基还可与纤维直接键合形成对水不敏感的共价键，使纤维与聚合物之间产生一种高强度的网络结构。