[发明专利]一种AKD乳液施胶剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种AKD乳液施胶剂的制备方法，具体涉及一种用无机 纳米粒子锂皂石与低分子胺类联合作为乳化与稳定剂制备稳定AKD乳液 并用作造纸施胶剂的方法。

背景技术

AKD为烷基烯酮二聚体的简称，在常温下为蜡状固体，不溶于水，经 乳化分散形成O/W型乳液才能作为施胶剂在造纸中应用。同时，AKD是 一种纤维素反应型施胶剂，在纸机干燥部的加热条件下可与纤维素纤维反 应形成酮基酯衍生物，并定位在纤维上，疏水端面向纤维的表面形成疏水 层，具有优异的防水性，是一种高效施胶剂。

由于AKD反应活性较高、遇水易分解，AKD乳液的制备不仅需要解 决乳化的问题，而且需要考虑乳液的水解稳定性和施胶问题。乳化剂的选 择是制备优质AKD乳液最关键的因素，考虑到常规表面活性剂对AKD施 胶的不利影响，目前一般是以阳离子淀粉(CS)和木素磺酸钠作为AKD的 乳化剂，由于阳离子淀粉需要先经糊化、冷却之后再使用，且其电荷密度 相对较低、分子量较大，不仅制备工艺复杂、用量大，也限制了AKD乳 液有效浓度的提高，并需要使用大量的杀菌剂，AKD乳液的稳定性和施胶 效果也较差。新型的AKD乳液采用聚胺型阳离子树脂作为乳化剂，使乳 液的稳定性和施胶性能明显提高，但存在的问题是它对荧光增白剂的影响 较大，使荧光增白剂的用量大大增加。因此，发展高效AKD的乳化体系、 减少乳化剂用量和AKD的水解是造纸工业降低AKD施胶成本、提高AKD 施胶效率的重要途径。

美国专利US5627224公开了一种用阳离子淀粉乳化AKD、用聚合铝 化合物稳定AKD乳液的方法。为了获得更稳定的AKD乳状液，此方法需 加入相当于2.8％Al₂O₃的聚合铝化合物，虽然增加了乳液的稳定性，但仍 不能有效阻止AKD的水解，且乳化剂的用量太高，约为AKD的15％。《中 国造纸》2009年第2期第60页报道了用无皂乳液聚合的苯丙聚合物乳化 AKD的方法，虽然苯丙聚合物可在AKD界面上形成良好的界面膜，但是 至少需要加入18％的量才能获得适当施胶效率和施胶效果的AKD乳状液。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明提供了一种AKD乳液施胶剂的制 备方法，该方法不仅乳化剂用量少、乳化工艺简单、完全不使用传统表面 活性剂，而且所得乳状液的施胶效率可得到大幅度提高。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种AKD乳液施胶剂的制备方法，其特征是将锂皂石与低分子胺作为乳化 剂乳化AKD制得稳定的AKD乳液施胶剂，包括以下步骤：

(1)将锂皂石用去离子水润湿、分散、静置，制得锂皂石胶体；

(2)将小分子胺配制成水溶液，加入到上述锂皂石胶体中调节锂皂石 纳米粒子相对AKD与水的润湿性；

(3)用酸将步骤(2)胶体的pH调为5～8，然后将该胶体加热到55～ 90℃备用；

(4)将AKD加热至熔融，在搅拌的作用下，将上述加热的锂皂石胶体 与熔融的AKD混合、乳化，冷却后即得稳定的O/W型AKD乳液 施胶剂；

其中，小分子胺与锂皂石的质量比为1∶2～100，锂皂石与AKD的 质量比为1∶20～100，AKD与步骤(1)、(2)中加入水的总量的质量比 为1∶2～10。

所述的AKD为AKD蜡，为常温下以固态形式存在的的未经乳化的各 种用于造纸施胶的AKD工业产品，熔点一般为45～53℃，在市场上可以 买到。作为造纸施胶的有效成分，AKD与步骤(1)、(2)中加入水的总 量的质量比一般在1∶2～10之间，优选的比例为1∶3～4。

所述的锂皂石为人工合成的锂蒙脱石类粘土矿物，在市场中可以买 到。其结构和组成与天然锂蒙脱石类似，但纯度高，单分散性好，其粒度 极细，锂皂石无机纳米粒子粒径远远小于普通蒙脱石，单个结晶体为圆 盘状，直径25～30nm，厚度约为1nm，而且其阳离子交换能力也比蒙脱 石高，因此，其比表面积远远大于一般的蒙脱石，并具有较高的负电荷， 分散于水中即成为胶体。在本发明中作为制备AKD乳状液的主体乳化剂， 锂皂石与AKD施胶剂的质量比例为1∶20～100，更优选的比例为1∶25～50。

所述的小分子胺为3～5个碳的胺，即正丙胺、正丁胺和正戊胺及其异 构体；小分子胺与锂皂石的比例为1∶2～100，更优选的比例为1∶10～50。