[发明专利]一种ASA造纸施胶剂乳液的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种ASA造纸施胶剂乳液的制备方法。更详细地说，是利用阴阳无机纳米粒子的微絮聚体作为乳化与稳定剂制备稳定ASA造纸施胶剂乳液的方法。

背景技术

造纸工业由酸性抄纸体系转向中、碱性抄纸是20世纪造纸工艺的革新性变化，这不仅能提高纸张品质扩展填料范围，还能起到减少浆耗、降低能耗、减轻环境污染、延长设备寿命的作用。根据资料统计，欧洲在上世纪80年代初期以中、碱性施胶生产的文化用纸占文化用纸总量的60％～65％，进入90年代已高达95％，同期美国高级纸中、碱性施胶比例由15％跃升至90％以上。我国自1989年开始在生产中采用中、碱性施胶，近年来逐步普及，目前以烷基烯酮二聚体(AKD)和烯基琥珀酸酐(ASA)为主，大中型纸厂逐渐采用ASA。尤其是近年来，由于其反应活性高、胶料成本低、熟化速率快、而被广泛用于高级纸和纸板内施胶，特别是适用于机内涂布的大型高速纸机的施胶。然而，ASA是一种高反应活性的造纸中性施胶剂，水解速度很快，其乳液在室温贮存时间超过1小时后，施胶效果降低，水解物会造成纸张抄造障碍并降低施胶效率，所以要求它能快速乳化，乳液应尽快使用。而烯基琥珀酸酐不但极易发生水解，也极易发生醇解、氨解，所以醇类、羧酸类、氨类化合物不宜作为ASA的乳化剂。目前主要是利用阳离子淀粉和低分子表面活性剂对烯基琥珀酸酐进行现场乳化。然而，淀粉需要先糊化、冷却之后再使用，使得烯基琥珀酸酐乳化工艺颇为复杂，不易控制，且常常引起沉积、堵塞毛毯等问题。其中的表面活性剂也给施胶带来一定的不利影响。

美国专利US5,962,555披露了一种利用紫罗烯聚合物和聚乙烯亚胺的混合物来乳化ASA的方法，其中的紫罗烯聚合物不但可提高施胶效率还具有杀菌的作用。美国专利US6,346,554披露了一种利用天然植物胶来稳定ASA乳液的方法，据称植物胶可通过提高ASA在纤维上的留着率、减少ASA的水解和由此引起的沉积问题及在纤维表面形成更为均匀的膜而提高ASA的施效率。这些发明虽然免除了淀粉糊化给操作上带来的不方便，然而，为了获得的稳定ASA乳液，仍然需要添加2％左右的表面活性剂。美国专利US6,284,099披露了一种利用造纸阴离子微粒助留剂如膨润土、胶体二氧化硅、有机微粒与少量表面活性剂和螯合剂稳定ASA乳液的方法，可将微粒助留剂与施胶剂合而为一，简化了操作，降低了表面活性剂的用量。但仍不能完全避免表面活性剂带来的不利影响，且微粒组分添加量过大，所制备的ASA乳液浓度很低，不利于乳液的贮存。

发明内容

本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种ASA造纸施胶剂乳液的制备方法，该方法完全避免ASA乳化过程中添加表面活性剂和由此对ASA施胶的不利影响，并提高ASA乳液的浓度。

本发明是通过以下措施来实现的：

本发明公开了一种ASA造纸施胶剂乳液的制备方法，是利用带有负电荷的无机纳米粒子和带有正电荷的无机纳米粒子作ASA的乳化与稳定剂，将两者事先分散在水中，通过控制两者的比例，产生适当的微絮聚，再在机械剪切作用下，将其与油状ASA混合，经过一定时间的剪切分散作用，制备出稳定的O/W型ASA乳液。

本发明所涉及的ASA施胶剂为常温下以液态形式存在的未经乳化的各种用于造纸施胶的ASA工业产品，为了提高施胶效率，最好是没有添加表面活性剂的烯基琥珀酸酐工业产品。其与水的质量比例一般在1∶4～1∶1之间，最优选的比例为1∶3～1∶2。

本发明所涉及的带有负电荷的无机纳米粒子为膨润土。膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的粘土，要求其蒙脱石含量大于85％。其层间阳离子可以是钠离子、钙离子、镁离子、锂离子或铵离子，但最好为钠离子，即钠基膨润土。钠基膨润土可以是天然钠基膨润土，也可以是经各种方法和钠化剂改性的钠基膨润土。但最好是经氟化钠、柠檬酸钠等改性的中性钠化膨润土或天然钠基膨润土。钠基膨润土对水的亲合力很强，在水中经适当的剪切作用可剥离成薄片状，其单层薄片的厚度不到1nm，在本发明中作为制备ASA乳液的主体乳化剂，与ASA施胶剂的质量比例为1∶30～1∶5，更优选的比例为1∶20～1∶10。