[发明专利]一种含有苯硼酸官能团的高分子助留助滤剂的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种含有苯硼酸官能团的高分子助留助滤剂的制备方法，属于造纸技术领域。

背景技术

助留助滤剂是一种常见的造纸化学品。助留助滤剂可以在抄纸过程中增加纸浆上网时的留着率，尤其是对细小的纤维和填料有着明显的助留效果。因此通过助留助滤剂的使用可以节约纸浆，加快滤水，降低能耗，增加产量，节约生产成本。此外，它还可以增加纸张的干、湿强度，改善纸张的品质。而由于出水中细小纤维及填料量的减少，也有利于降低抄纸系统中的白水污染负荷并且可以保持毛毯清洁使纸机能够正常运行。

目前国内大量应用的助留助滤剂主要是无机和有机两个大类。

最常见的无机类助留助滤剂主要有明矾、聚合氯化铝（PAC）和氯化钙等。一般来讲，无机类助留助滤剂的投加量较大，处理效率不明显，目前其市场已经被优势更大的有机类产品所逐步占领。相对于无机类产品来讲，有机高分子类助留助滤剂因其分子量较大，具有用量少，絮凝速度快，pH适用范围较广，受盐类及外界环境影响小，处理效果好等优点，在造纸领域受到了广泛关注和应用，在销售市场上也显示出越来越明显的优势。常见的有机类助留助滤剂包括：淀粉及改性淀粉、羧甲基纤维素钠、壳聚糖系列、瓜尔胶系列以及聚丙烯酰胺（PAM）系列、聚乙烯亚胺（PEI）、聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDADMAC）、聚氧化乙烯（PEO）等。其中，聚乙烯胺就是近年来开发的一种具有助留助滤作用的造纸化学品。

聚乙烯胺分子中含有大量的胺基（-NH₂），可以通过氢键等方式有效地将细小纤维凝聚起来，与此同时，胺基还易于其他官能团反应，成为可以制备多种功能性材料的反应性聚合物底物。因此，人们常常利用化学手段改变其理化特性以满足实际工业应用的需要。

苯硼酸类化合物可以在碱性pH值条件下与1,2-二醇或1,3-二醇通过共价键形成硼酸脂，而且仅仅通过简单的pH值调节即可实现对硼酸化合物与多醇形成的硼酸脂的可逆控制。有文献报道通过临近硼酸官能团的胺基进行配位还可以降低这一pH值的临界点，从而使硼酸与多醇也可以在中性或弱酸性环境下来进行反应。

聚乙烯胺虽然在造纸的过程中通过氢键和高分子架桥缠结作用起到一定的絮凝助留作用，但是其与细小纤维组分的结合力较弱，在机械力的干预下不能够形成稳定的絮状沉淀，这在很大程度上限制它的使用。因此，聚丙烯酰胺如果经过化学修饰后可以引入增强其与细小纤维之间作用力的基团，使之可以与纤维结合地更为紧密牢固，那么其必将会在造纸化学品领域拥有更为广阔的应用空间。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，提供一种性能优良，工艺简单，成本低廉的高分子助留助滤剂的制备与应用方法。

按照本发明提供的技术方案，其通过接枝反应将苯硼酸基团接枝于高分子聚乙烯胺分子骨架之上。通过该方法可以有效地提高助留助滤剂对于水中纤维素纤维的吸附能力，同时通过液相中酸碱度的变化可以有效地控制其吸附量，实现智能化、可控化的助留效果。与此同时，该产品的使用也可增强其滤水性，降低在成形、压榨和干燥过程中的脱水能耗，从而实现增加纸产量，减少耗能，节约生产成本。

一种含有苯硼酸官能团的高分子助留助滤剂的制备方法，按重量份计步骤如下：

（1）混合：常温下将1份聚乙烯胺和50-300份溶剂进行混合，并充分搅拌使之溶解；随后再加入0.2-2份的对羧基苯硼酸，使之充分溶解于上述溶液之中，得到混合物；

（2）偶联反应：在氮气保护下向步骤（1）制备的溶液之中加入0.2-2.0份的偶联剂进行反应，反应时间为1-6h，反应温度为20-70℃；反应过程中使用酸碱度调节剂来控制溶液体系的pH值为5-10；目的在于控制反应的引发并降低副反应物的生成。

（3）分离：收集反应液收集至再生纤维素透析膜中进行分离，分离时间为1-5天，随后将溶液进行干燥处理，干燥至恒重，最终得到含有苯硼酸官能团的高分子助留助滤剂产品。

所述溶剂为水、甲醇、乙醇、N,N-二甲基甲酰胺或异丙醇中的一种或几种的混合物。

所述酸碱度调节剂选自盐酸、醋酸、草酸、氢氧化钠、氨水和碳酸氢钠之中的一种或几种。

所述偶联剂为N,N'-二环己基碳二亚胺、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐以及N,N-二异丙基碳二亚胺中的一种。

所述含有苯硼酸官能团的高分子助留助滤剂中苯硼酸的取代度为每摩尔20%-35%。

步骤（3）所述透析膜截留分子量为1.2-1.4万。