一種由片狀固體顆粒乳化的造紙施膠劑的制備方法技術

本發明專利技術公開了一種片狀固體顆粒乳化的造紙施膠劑的制備方法，該方法先將硅烷偶聯劑與片狀納米膨潤土固體顆粒混合，并分散于去離子水中，再加入甲苯或無水乙醇，制得改性膨潤土懸浮液；然后將硅烷偶聯劑改性的片狀納米膨潤土固體顆粒分散于去離子水中攪拌均勻，調節pH值至3.5～9.5；再將液體石蠟與烯基琥珀酸酐混合后攪拌均勻，得到混合的施膠油液；再將施膠油液與所述膨潤土水懸浮液混合，混合物經乳化后得到片狀固體顆粒乳化穩定的造紙施膠劑。該具有極高的穩定性，制備工藝簡單，不需要再添加任何表面活性劑和高分子聚電解質就可以將烯基琥珀酸酐乳化成穩定的乳狀液，且乳化劑用量少、乳化成本低廉，對環境污染低。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及造紙施膠劑的制備方法，特別涉及片狀固體顆粒乳化的高效造紙施膠劑的制備方法。
技術介紹
近年來造紙工業由酸性抄紙體系轉向中堿性抄紙，是造紙工藝的革新性變化，大幅度提高紙張品質擴展填料范圍，減少漿耗、能耗，減輕了環境污染、延長了設備的使用壽命。歐洲在20世紀80年代初期以中、堿性施膠生產的文化用紙占文化用紙總量的60% 65 %，進入90年代已高達95 %，同期美國高級紙中、堿性施膠比例由15 %躍升至90 %以上。中國自1989年，開始了在生產中采用中、堿性施膠，近年來逐步普及，目前以烷基烯酮二聚體(AKD)和烯基琥珀酸酐(ASA)為主，大中型紙廠逐漸采用ASA。由于ASA施膠劑反應活性高、膠料成本低、熟化速率快、而被廣泛用于高級紙和紙板內施膠，特別是適用于機內涂布的大型高速紙機的施膠。但是ASA是一種高反應活性的造紙中性施膠劑，水解速度很快，其乳液在室溫貯存時間超過I小時后，施膠效果降低，水解物會造成紙張抄造障礙并降低施膠效率，因此使用ASA時要求它能被快速乳化，乳化后的乳液應盡快使用。而烯基琥珀酸酐(ASA)不但極易發生水解，也極易發生醇解、氨解，所以醇類、羧酸類、氨類化合物不宜作為ASA的乳化劑。目前ASA施膠劑的乳化主要是利用陽離子淀粉和低分子表面活性劑來現場乳化，并立刻使用。然而，淀粉需要先糊化、冷卻之后再使用，使得ASA乳化工藝頗為復雜，不易控制，且常常引起沉積、堵塞毛毯等問題。其中的表面活性劑也給施膠帶來一定的不利影響，并且對環境也帶來一定的污染。固體(顆粒)穩定型乳液，通常被稱為Pickering乳液，它是一種不需要添加傳統高分子有機表面活性劑，而只用固體微粒即可乳化穩定的乳液，吸附于油水界面處的固體微粒具有極高的吸附能E，使固體微粒很難再從油水界面脫離，可以認為這種由固體微粒乳化穩定乳液的方式是不可逆的，而Pickering乳液具有非常強的穩定性，目前這種乳化技術及研究被廣泛用于各行業和領域中。Pickering乳液由于避免使用高分子有機乳化劑從而可以降低乳化工藝的復雜性，改善乳液的穩定性及減少由乳化劑而引起的環境污染等詬病，是一種極具潛在應用價值的新型乳液。目前ASA施膠劑的乳化制備方面的研究及成果也逐漸豐富起來。美國專利US6, 346，554披露了一種利用天然植物膠來穩定ASA乳液的方法，據稱植物膠可通過提高ASA在纖維上的留著率、減少ASA的水解和由此引起的沉積問題及在纖維表面形成更為均勻的膜而提高ASA的施效率。美國專利US5，962，555披露了一種利用紫羅烯聚合物和聚乙烯亞胺的混合物來乳化ASA的方法，其中的紫羅烯聚合物不但可提高施膠效率還具有殺菌的作用。這些專利技術雖然免除了淀粉糊化給操作上帶來的不方便，然而，為了獲得穩定ASA乳液，仍然需要添加2%左右的表面活性劑。美國專利US6，284，099披露了一種利用造紙陰離子微粒助留劑如膨潤土、膠體二氧化硅、有機微粒與少量表面活性劑和螯合劑穩定ASA乳液的方法，可將微粒助留劑與施膠劑合二為一，簡化了操作，降低了表面活性劑的用量。但仍不能完全避免表面活性劑帶來的不利影響，且微粒組分添加量過大，所制備的ASA乳液濃度很低，不利于乳液的貯存，ASA水解嚴重。
技術實現思路
本專利技術為了克服以上技術的不足，本專利技術提供一種不需要添加任何傳統表面活性劑和高分子聚電解質就可以將烯基琥珀酸酐乳化成高穩定的乳狀液的片狀固體顆粒乳化的高效造紙施膠劑的制備方法。本專利技術是將硅烷偶聯劑改性的片狀納米膨潤土作為乳液固體顆粒乳化穩定劑，將液體石蠟分散在烯基琥珀酸酐油液中，然后將硅烷偶聯劑改性的片狀納米膨潤土固體顆粒懸浮液與液體石蠟、烯基琥珀酸酐的混合油液混合，混合物用高速剪切乳化機乳化，從而制得由片狀固體顆粒乳化的高效造紙施膠劑。本專利技術的目的具體通過下述技術方案實現:一種片狀固體顆粒乳化的造紙施膠劑的制備方法，包括如下步驟:(I)納米改性膨潤土固體顆粒的制備:將硅烷偶聯劑與單個顆粒直徑為25nm 300nm片狀納米膨潤土固體顆粒混合，并分散于去離子水中，再加入甲苯或無水乙醇，在25 V 90°C下恒溫攪拌3 12小時，靜置冷卻至室溫，得到改性膨潤土懸浮液，然后抽提所得懸浮液，抽提所得的固狀物用甲苯或乙醇反復洗滌3 5次；再將固狀物烘干研磨后過200目篩，所得篩余物即為硅烷偶聯劑改性的片狀納米膨潤土固體顆粒；所述的硅烷偶聯劑為碳鏈長度為C2 C12的含有四 十_■燒基的一燒氧基型娃燒偶聯劑、_■燒氧基型硅烷偶聯劑或三烷氧基型硅烷偶聯劑；所述甲苯或無水乙醇與片狀納米膨潤土的質量比20:1 100:1 ;所述去離子水與片狀納米膨潤土的質量比為4:1 20:1 ;所述硅燒偶聯劑為片狀納米膨潤土固體顆粒的質量的0.05% 50% ； (2)施膠油液的制備:將硅烷偶聯劑改性的片狀納米膨潤土固體顆粒分散于去離子水中攪拌均勻，得到膨潤土質量百分比為0.2% 8%的水懸浮液，并調節水懸浮液pH值至3.5 9.5 ;再將液體石蠟與烯基琥珀酸酐混合后攪拌均勻，得到混合的施膠油液，所述液體石蠟在施膠油液中的質量百分比為10% 60% ；(3)造紙施膠劑的制備:將所述施膠油液與所述膨潤土水懸浮液按照1: 7 3: I的體積比例混合，混合物經乳化后得到片狀固體顆粒乳化穩定的造紙施膠劑。為進一步實現本專利技術目的，步驟3)所述混合物用高速剪切乳化機乳化。所述乳化的剪切速度為3000轉/分 20000轉/分，時間為2 10分鐘。所述的片狀納米膨潤土固體顆粒的陽離子基為鈉離子、鈣離子、鎂離子、鋰離子或銨離子。所述去離子水是電阻大于18MQ 的去離子水。所述的烯基琥珀酸酐(ASA)是十六到二十烷基的烯基琥珀酸酐單體，或者是含有十六到二十烷基的烯基琥珀酸酐的混合物。所述硅烷偶聯劑為Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、Y-氯丙基三乙氧基硅烷、N- P -(氨乙基)-Y -氨丙基甲基二甲氧硅烷或甲基乙烯基二甲氧基硅烷。所述pH值通過鹽酸、醋酸、尿酸和檸檬酸中的一種或多種調節。所述液體石蠟是C16 C20正構烷烴混合物，常溫下以液態形式存在，作為優選的，液體石蠟在施膠油液中的質量分數是10% 60%。與現有技術相比，本專利技術具有以下優點:(I)本專利技術的造紙施膠劑乳液的制備方法乳化工藝簡單、不需要添加任何傳統表面活性劑和高分子聚電解質就可以將ASA(烯基琥珀酸酐)乳化成高穩定性的乳狀液；(2)本專利技術中涉及到的不可逆吸附的片狀納米改性陽離子片狀固體顆粒，可以將ASA乳化穩定形成皮克林型乳液，這種乳液具有極高的穩定性。所使用的液體石蠟有降低油液極性、協助乳化、提高施膠性能的多重作用。本專利技術制備工藝簡單，不需要再添加任何表面活性劑和高分子聚電解質就可以將烯基琥珀酸酐乳化成穩定的乳狀液，且乳化劑用量少、乳化成本低廉，對環境污染低。具體實施例方式實施例1將三烷氧基硅烷偶聯劑(KH570，y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)與粒徑為25nm的片狀納米膨潤土固體顆粒(碳酸鈉改性鈉基膨潤土，原土取自浙江，由浙江三鼎科技有限公司提供)按10%的質量百分比混合，向混合物加入去離子水，去離子水與片狀納米膨潤土固體顆粒的質量比為10: 1，再加入甲苯或無水乙醇，去離子水與片狀納米本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種片狀固體顆粒乳化的造紙施膠劑的制備方法，其特征在于包括如下步驟：(1)納米改性膨潤土固體顆粒的制備：將硅烷偶聯劑與單個顆粒直徑為25nm～300nm的片狀納米膨潤土固體顆粒混合，并分散于去離子水中，再加入甲苯或無水乙醇，在25℃～90℃下恒溫攪拌3～12小時，靜置冷卻至室溫，得到改性膨潤土懸浮液，然后抽提所得懸浮液，抽提所得的固狀物用甲苯或乙醇反復洗滌3～5次；再將固狀物烘干研磨后過200目篩，所得篩余物即為硅烷偶聯劑改性的片狀納米膨潤土固體顆粒；所述的硅烷偶聯劑為碳鏈長度為C2～C12的含有四～十二烷基的一烷氧基型硅烷偶聯劑、二烷氧基型硅烷偶聯劑或三烷氧基型硅烷偶聯劑；所述甲苯或無水乙醇與片狀納米膨潤土的質量比20∶1～100∶1；所述去離子水與片狀納米膨潤土的質量比為4∶1～20∶1；所述硅烷偶聯劑為片狀納米膨潤土固體顆粒的質量的0.05％～50％；(2)施膠油液的制備：將硅烷偶聯劑改性的片狀納米膨潤土固體顆粒分散于去離子水中攪拌均勻，得到膨潤土質量百分比為0.2％～8％的水懸浮液，并調節水懸浮液pH值至3.5～9.5；再將液體石蠟與烯基琥珀酸酐混合后攪拌均勻，得到混合的施膠油液，所述液體石蠟在施膠油液中的質量百分比為10％～60％；(3)造紙施膠劑的制備：將所述施膠油液與所述膨潤土水懸浮液按照1∶7～3∶1的體積比例混合，混合物經乳化后得到片狀固體顆粒乳化穩定的造紙施膠劑。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：于得海，林兆云，李友明，
申請(專利權)人：華南理工大學，
類型：發明
國別省市：