[发明专利]一种烯基琥珀酸酐施胶剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于造纸技术领域，尤其涉及一种烯基琥珀酸酐施胶剂及其制备方法和应用。本发明将烯基琥珀酸酐和纤维素纳米晶分散液混合，进行第一乳化，得到ASA‑1乳液；将所述ASA‑1乳液进行超声处理，将所得乳液与纳米纤维素纤维混合，进行第二乳化，得到烯基琥珀酸酐施胶剂。实施例的结果表明，本发明制备的ASA施胶剂乳液放置30天不会产生颗粒聚集、沉淀、无任何相体析出、无破乳现象，稳定性良好；施胶纸张的纸页施胶度为224～332秒，ASA施胶剂乳液的施胶性能良好；ASA施胶剂乳液放置72小时后的施胶纸张施胶度为210～325秒，乳液的抗水解性能良好。

技术领域

本发明涉及造纸技术领域，尤其涉及一种烯基琥珀酸酐施胶剂及其制备方法和应用。

背景技术

乳液是一种液体分散在另一种与它不相混溶的液体中所形成的分散体系，多为水不溶性的油相与水相混合形成，在造纸、食品、化妆品、医药等行业中应用广泛。乳液是一种热力学不稳定体系，为了维持乳液的相对稳定(动力学稳定)，必须在乳液制备过程中加入乳化剂或稳定剂。传统乳化剂或稳定剂多为表面活性剂和具有表面活性的高分子聚合物，通过降低油水两相液体之间的界面张力、提供稳定的界面膜和提高连续相的黏度来维持乳液的稳定性。近年来，固体颗粒由于可避免表面活性剂给环境带来的不利影响、稳定高浓分散相乳液且乳液受pH值、盐浓度、温度及油相组成的变化影响较小，受到越来越多的关注。如造纸工业中，水不溶性的造纸施胶剂需要乳化成水包油型的乳液才能与以水作为介质的造纸体系相容，而造纸施胶的目的是提高纸张抗水性，表面活性剂的存在除造成对环境的不利影响之外，一般还会降低纸张的抗水性，利用固体颗粒稳定施胶剂乳液则可避免表面活性剂的这些不利影响。

二十世纪造纸工业由酸性抄纸体系转向中碱性抄纸，是造纸工艺的革新性变化，大幅度提高了纸张品质并扩展了填料范围，减少了浆耗、能耗，减轻了环境污染、延长了设备的使用寿命。中国自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ASA施胶剂反应活性高、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，因此使用ASA时要求它能被快速乳化，乳化后的乳液应尽快使用。而烯基琥珀酸酐(ASA)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，ASA施胶剂的乳化主要是利用阳离子淀粉和低分子表面活性剂来现场乳化，并立刻使用。然而，淀粉需要先糊化、冷却之后再使用，使得ASA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。此外，其中的表面活性剂也给施胶带来一定的不利影响，并且对环境也带来一定的污染。

目前，ASA施胶剂的乳化制备方面的研究及成果也逐渐丰富起来。美国专利US6346554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的施胶效率。美国专利US5962555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。这些发明虽然免除了淀粉糊化给操作上带来的不方便，但是，为了获得稳定的ASA乳液，仍然需要添加2％左右的表面活性剂。美国专利US6284099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二为一，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，ASA水解严重。中国专利201510417679.9披露了一种基于改性纤维素纳米晶体颗粒的生物可降解固体颗粒乳化剂及其乳化的ASA施胶剂，乳化的乳液具有较好的稳定性，能满足一般的生产需求，但乳液稳定性一般，施胶活性只能保持3小时左右，仍然不能脱离现场乳化使用的ASA局限性。