[发明专利]一种环保型无氯聚丙烯酰胺湿强剂的生产方法及在造纸中的应用

说明书

本发明涉及一种无氯聚丙烯酰胺湿强剂的生产方法及在造纸中的应用。本发明生产方法过程分三步进行：第一步为丙烯酰胺与乙二醛合成羟基丙烯酰胺单体；第二步是多糖在酶的作用下水解，然后氧化，生产氧化多糖；第三步是羟基丙烯酰胺单体与氧化多糖聚合，合成最终产物—聚丙烯酰胺湿强剂。本发明制得的聚丙烯酰胺湿强剂固含量为15～25％，黏度控制在30～35mPa·s。本发明的聚丙烯酰胺纸张湿强剂，实现了氯含量的零排放、对环境友好。且本发明生产方法操作简单、成本低，适于工业化生产。另外，本发明制得的湿强剂可用于造纸领域，增加纸张的尺寸稳定性、湿强性能、吸收油墨等性能。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种造纸助剂，更具体地说，本发明涉及一种环保型无氯聚丙烯酰胺湿强剂的生产方法及在造纸中的应用，可用于卫生纸、果袋纸、板纸、可湿水面纸等生产领域。

背景技术

目前，随着人们生活水平的提高，人们对生活用纸的需求开始呈现出多功能化的趋势，比如有些品类的纸要求有高的湿强度；有些希望其能够在使用后快速溶解打散或者在作为损纸回收处理时能够快速、容易的打散、溶解；有些希望氯含量为零、安全环保。常用的永久性湿强剂包括脲醛树脂(UF)、改性三聚氰胺甲醛树脂(MF)、及聚酰胺多胺环氧氯丙烷树脂(PPE或PAE)以及丙烯酰胺类聚合物等。这类永久性湿强剂在保持纸张的湿强性能方面具有良好的效果，但是添加有永久性湿强剂的纸张难以像普通废纸一样容易分解回收，其必须在强酸、强氧化剂的条件下才能够完全将损纸溶解。随着造纸工业的迅速发展，传统的造纸湿强剂如UF、MF等由于环境污染及含有甲醛成分、甲醛释放等原因而逐渐被淘汰，也增加了纸张回收利用的成本。

专利CN102898643B公开了一种改性PAE树脂的制备方法，其公开了在聚酰胺聚胺中间体和环氧氯丙烷进行烷基化反应前，加入羧基改性剂，以平衡体系的阳电荷，从而实现PAE树脂电荷控制；但在该专利中，由于中间体主链上没有双键，加入的丙烯酸、富马酸等不饱和羧基改性剂，难以均匀的聚合到主链上，或者氯乙酸钠改性剂会与环氧氯丙烷争夺烷基化反应点，使链上的环氧化物功能基减少，影响增湿强效果。

专利CN100465374C公开了一种环氧聚酰胺树脂湿强剂及其制备方法，其公开了用不饱和二元酸代替饱和二元酸制备不饱和聚酰胺聚胺中间体；在不饱和中间体和环氧氯丙烷进行烷基化反应前，加入乙烯基阳离子单体，进行自由基聚合反应，增加聚合物链长和阳离子度；该专利进一步提高了湿强剂的阳电荷密度，使阳电荷更过剩，更易造成湿部抄造系统紊乱。

现有的聚酰胺环氧氯丙烷树脂(PAE)湿强剂一般采用二乙烯三胺和己二酸先高温缩聚生成聚酰胺聚胺中间体，中间体再和环氧氯丙烷在碱性条件下进行季铵化反应而成。它具有成纸湿强度好，留着率高，用量少，无毒无害且不释放甲醛，适用于中碱性抄纸等优点，是目前使用最广泛的造纸湿强剂。但是采用此种方法制备的PAE湿强剂，存在分支结构少、分子量较低、阳电荷密度高，单独使用湿强剂容易造成湿部电荷过阳离子化，从而导致留着率降低，产生气泡、絮聚等不良现象，影响生产。

目前，PAE造纸湿强剂被推广，其产品中氯丙醇的残留问题也逐渐引起人们的关注。目前国内PAE造纸湿强剂的有机氯残留量一般为1％～6％，其中绝大部分为氯丙醇，远远高出国际化学品有机氯含量的要求。而现有降低氯丙醇的方法主要为离子交换法、生物处理法、物理吸附法等，但因其容易造成产品损耗、增加工艺流程等问题，无法产业化广泛推广。

碱性熟化的湿强剂PAE成为目前的主流产品，其具有传统湿强剂无法比拟的优点：它不仅不存在甲醛释放问题，且在中碱性条件下和较低用量下，就能达到很好的湿强效果，在提高湿强度的同时并不损失成纸的柔软性、吸收性，具有良好的再成浆性能，特别适用于医疗卫生用纸。但未经改性的PAE交联程度、分子量较低，流着性能差，对一些要求高湿强度纸张的应用效果仍不理想，纸张的湿强效果远达不到生产要求，且导致废水中可吸附性有机卤化物(AOX)含量增加；并会给纸张的抄造带来许多不良影响，如浆料容易产生气泡、絮凝，成纸揭纸困难，纸页均匀度差，刚性低等。PAE价格较高，工厂为了节约成本，一直在寻找PAE的替代物。同时，PAE造纸污染较大，不利于环境的保护。