[发明专利]封闭水性聚氨酯改性PAE湿强剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种封闭水性聚氨酯改性PAE湿强剂的制备方法。

背景技术

传统型的湿强剂，主要是以脲醛树脂和三聚氰胺树脂为代表的酸性熟化湿强剂和以聚酰胺环氧氯丙烷为代表的中碱性熟化湿强剂，但酸性熟化湿强剂使用过程中会释放一定量的甲醛，污染环境，并且需要在较低的ph值下熟化，损纸回收利用有一定的困难；聚酰胺环氧氯丙烷湿强剂抗水性不如三聚氰胺甲醛树脂，在提高纸业干强度方面作用不明显，有机氯含量高，被认为有致癌的危险。

异氰酸酯是分子中含有异氰酸酯基（-NCO）的化合物。其化学活性主要表现在其特征基团－NCO上，该基团具有重叠双健排列的高度不饱和健结构（-N=C=O)，它能和各种含活泼氢的化合物进行反应，化学性质极其活泼。

多异氰酸酯可以和纸纤维中的羟基发生化学反应，生成聚氨基甲酸酯结构，将纸纤维原有的氢键结合转化为化学键结合，因此可以改善纸张的物理性能。但是异氰酸酯易与水发生反应，限制了它在造纸中的使用。

封闭多异氰酸酯是异氰酸酯的衍生物，使用时经解封即可恢复反应活性。多异氰酸酯和异氰酸酯封端预聚体能在纤维间形成“架桥”结构，能显著提高纸张湿强度。

发明内容

本发明的目的是提供一种封闭水性聚氨酯改性PAE（聚酰胺亚胺环氧氯丙烷）湿强剂的制备方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。

本发明封闭水性聚氨酯改性PAE湿强剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）将多元醇与羧酸型扩链剂在真空下脱水后，加入有机溶剂和多异氰酸酯，氮气气氛中反应至体系中的-NCO基团含量达到理论值，得到端NCO基的聚氨酯预聚体，加入封闭剂，反应至其-NCO基团含量为零，得到封闭型聚氨酯预聚体；

（2）将多乙烯多胺、二元酸及催化剂混合进行缩聚反应，生成的水分馏去除后，降温至120-140℃缓慢加入60-80℃热水，搅拌均匀后冷却出料，得聚酰胺亚胺溶液；

（3）将水、封闭型聚氨酯预聚体顺次加入聚酰胺亚胺溶液中搅拌溶解，升温至60-75℃，加入环氧氯丙烷，反应2-5个小时，当体系粘度达到40.0-100.0cps时，加入终止剂，调体系pH值为3.0-5.0。

作为优选方案，各步骤反应条件如下：

（1）将多元醇与羧酸型扩链剂在60-100℃真空下脱水1-3个小时后，加入有机溶剂和多异氰酸酯，在氮气气氛中，70～100℃反应至体系中的-NCO基团含量达到理论值，得到端NCO基的聚氨酯预聚物，加入封闭剂，75-85℃下反应至其-NCO基团含量为零，得到封闭型聚氨酯预聚体；

（2）将多乙烯多胺、二元酸及催化剂混合，系统自动剧烈升温放热；升温至170-180℃进行缩聚反应2-4个小时，并使反应所生成的水分馏出体系后，降温至120-140℃加入适量热水，搅拌均匀后冷却出料，得聚酰胺亚胺溶液，固含量为40-60%，粘度为200-300cps；

（3）将水、封闭聚氨酯顺次加入聚酰胺亚胺溶液中搅拌溶解，升温至60-75℃，缓慢加入环氧氯丙烷，并在此温度下反应2-5个小时后，当体系粘度达到40.0-100.0cps时，加入终止剂，调体系pH值为3.0-5.0，得到所述封闭水性聚氨酯改性PAE湿强剂。

步骤（1）中各组分重量份数如下：

所述多元醇选自聚己二酸丁二醇酯二元醇、聚四氢呋喃二醇、聚氧化丙烯二醇、聚葵二酸丁二醇酯二元醇或聚己二酸新戊二醇酯二元醇中的至少一种；

所述羧酸型扩链剂为二羟甲基丙酸或二羧基半酯；

所述多异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、六次亚甲基二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯的至少一种；

所述有机溶剂选自丙酮、丁酮、N，N-二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷酮的至少一种；

所述封闭剂为甲乙酮肟或丙酮肟；

步骤（2）中，所述多乙烯多胺与二元酸的摩尔比为：1-1.05：1；所述催化剂为水，加入量为多乙烯多胺摩尔质量的30%。

所述多乙烯多胺选自二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺，优选二乙烯三胺；

所述二元酸选自己二酸、庚二酸或辛二酸，优选己二酸；

所述终止剂为盐酸、硫酸或冰醋酸。

步骤（3）中所述封闭聚氨酯预聚体与所述聚酰胺亚胺（不含水）及环氧氯丙烷的摩尔比为：封闭聚氨酯：聚酰胺亚胺：环氧氯丙烷=1：7-8：2.5-4；水的加入量为使最终产品的固含量为20-30wt%。