[发明专利]一种高支链型聚乙烯醇‑丙烯酰胺接枝共聚物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及高分子合成及干强剂领域，具体涉及一种高支链型聚乙烯醇-丙烯酰胺接枝共聚物，其制备方法和其作为干强剂的应用。

背景技术

针对我国造纸原料主要采用废纸浆的现状，加上被节能减排和环境保护国策所逼迫，造纸企业不得不大力推进清洁生产，导致白水封闭循环、体系内垃圾和杂质积累严重，高温高电导抄造体系下助剂用量大、留着率低、纸张强度差。为了改善留着，提高纸张品质，纸厂大量使用干强剂。

干强剂是增加纸张强度的一类重要化学品，最常见的干强剂包括天然聚合物，如淀粉、瓜儿胶、纤维素等，以及合成聚合物，如聚乙烯醇、聚乙烯亚胺、聚丙烯酰胺等。

用淀粉作为干强剂，使用时需要用蒸汽将其糊化再稀释，工艺流程复杂，且增加了设备、蒸汽能耗和人员的投入；更大的缺点是，淀粉类干强剂留着率低、用量大、纸机白水污染严重；另外，对于以国废为原料的纸种，即使增加用量，环压强度和耐破强度也达不到指标要求。瓜尔胶和纤维素价格高，留着率低，一般仅用于特种纸行业。

聚乙烯醇是一种多羟基的水溶性高分子聚合物，无毒无害，具有优异的粘结性能和成膜性，已被长期用于纸张的表面施胶，可增加纸品的表面强度、磨擦强度和内部的抗张力、耐破强度、耐折度，增加纸张的光泽及平滑性，提高纸张耐油性及耐有机溶剂性，改善印刷适应性。但把聚乙烯醇直接添加到浆内，由于它是非离子性的，留着率低，达不到预期的使用效果。

中国专利公开CN 101215807A公开了一种阳离子聚乙烯醇纸张增强剂的制备方法，其是先将溶解好的聚乙烯醇和阳离子醚化剂反应，合成阳离子聚乙烯醇，然后再和醛类在酸性条件下交联改性反应，碱中和后得阳离子型聚乙烯醇纸张增强剂，该增强剂不含酰胺基、羧基等活性基团，与纸张纤维的反应结合点少。

中国专利公开CN 103333352A公开了一种交联接枝改性聚乙烯醇表面增强剂的制备方法，其是将聚乙烯醇与水混合均匀得到聚乙烯醇水溶液；将该水溶液升温，加入含酮羰基的乙烯基单体、阳离子单体、含长侧链基团的乙烯基单体、自交联单体和其他类型的乙烯基单体，然后滴加引发剂水溶液，聚合完成后用碱调节pH值，加入肼或其衍生物搅拌均匀，即可制得交联接枝改性聚乙烯醇表面增强剂；该专利所得增强剂和纤维结合点少，留着率低，不适合浆内添加用。而聚乙烯亚胺价格高昂，一般用于阴离子垃圾捕捉剂和助留剂，用于纸张增强，性价比低。

目前，聚丙烯酰胺类干强剂应用最广泛，特别是两性聚丙烯酰胺综合效果较好。比如中国专利公告CN 101062963B公开了水溶性聚合物的制备方法及造纸用添加剂，其采用不同的阴阳离子单体、丙烯酰胺、分子量调节剂和交联剂共聚，制备具有特定离子性和交联结构的高分子聚合物，并将其应用于造纸行业的增强剂。中国专利公开CN 103772603A公开了高分子量窄分布交联型聚丙烯酰胺的制备方法及其应用，提出了一种具有较高的重均分子量的同时具有较低的分子量分布的增强剂，该增强剂具有增强效果好，白水中流失少，定着好，凝胶物少，环保等优点。中国专利公开CN 102720094 A公开了支链型干强剂及其制备方法，其在惰性气氛中，将丙烯酰胺、阴离子单体、阳离子单体和交联性单体在光引发剂作用下，引发聚合，制备具有支链结构的干强剂。中国专利公开CN 103421147 A公开了接枝聚合物型两性干强剂的制备方法，其将阳离子淀粉和水混合，加热糊化，再依次加入水、丙烯酰胺、阴离子单体、交联性单体、链转移剂、其他功能性单体和光敏引发剂，在无氧环境下，将温度升至70-95℃，对反应体系照射紫外光反应1-2小时，粘度达4000-9000mPa.s后停止照射紫外光，加入pH调节剂调节pH至4-6，并加入自由基捕捉剂，得到干强剂。以上的这些专利均采用加入交联剂的方法制得支链型或交联型干强剂，存在一个共同的问题：加入交联剂后聚合难控制，支链度普遍做不高，因为交联剂加多了分子链容易交联凝胶，水溶性变差；而交联剂加少了支链少，达不到高支链的目的，增强效果差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种改进的高支链型聚乙烯醇-丙烯酰胺接枝共聚物的制备方法。

为解决以上问题，本发明采取如下技术方案：