[发明专利]一种阳离子型水性聚氨酯乳液及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种阳离子型水性聚氨酯乳液及其制备方法和应用，属于造纸技术领域。本发明采用甲苯‑2,4‑二异氰酸酯(TDI)为主要反应原料，聚乙二醇(PEG‑200，400，600或800)为软段，四氢呋喃(THF)为溶剂，2,4,6‑三(二甲氨基甲基)苯酚为封端剂，由于2,4,6‑三(二甲氨基甲基)苯酚其在水溶液中带有正电荷，因此制得的水性聚氨酯乳液也带正电荷，在电荷吸引作用下，能够很好的留着在带有负电荷的纸张纤维上。此外，本发明制得的阳离子型水性聚氨酯乳液能够作为造纸湿部添加剂，显著增强纸张效果(干、湿强度、撕裂度和耐折度均显著提高，特别是湿强度)，而且有一定的施胶作用。并且，该助剂也可以用于纸张表面涂布，以提高纸张的表面强度，甚至调节表面孔隙率。

技术领域

本发明属于造纸技术领域，具体涉及一种添加到纸浆中的非纤维材料，更具体地说，本发明涉及一种阳离子型水性聚氨酯乳液及其制备方法和应用，特别是在医疗包装用纸或高湿强透析功能纸等中的应用。

背景技术

纸浆纤维具有高度的亲水性，水分子能参与广泛的氢键结合，当纸与水接触时纤维-纤维结合被纤维-水键合取代，因此纸和纸板被水浸透以后，其机械强度几乎全部丧失，一般只能保持干纸强度的4％～10％。有些特种纸如照相纸、晒图原纸、军用地图纸、钞票纸、纸餐具、农用纸、医用透析纸等不仅要有一定的干强度，而且还要求被水浸透以后或者经过蒸汽处理以后仍能保持一定的机械强度和特性。在造纸过程的各种技术中，例如磨浆和湿压榨，能很小程度限制纸的湿强度下降，但是这种作用很有限。因此，常通过添加化学助剂(湿强剂)提高纸的湿强度。此外，在纸浆中加湿强剂，又可给高速纸机的操作创造更为有利的条件。

湿强剂是一类重要的造纸化学品，它们的作用不仅仅在于提高纸的质量，还能够引起纸的一种特殊物理性质(干状态时的干强和浸湿后离解的趋势)的不可逆的变化。最早赋予纸湿强度的方法是将纸在高温下加热或将其在稀硫酸中羊皮化，到了20世纪30年代，人们发现将某些水溶性合成树脂加入纸料并经纸机熟化后能够赋予纸湿强度。此后，湿强剂的应用得到迅速发展。1935年人们用脲醛树脂对纸张进行表面施胶，并经加热处理，提高湿强度效果较佳。1942～1946年间，阳离子型三聚氰胺树脂及阳离子型脲醛树脂直接加人浆内，抄纸取得良好效果。到上世纪六十年代初不含甲醛的聚胺、聚酰胺湿强树脂至今仍广泛应用了。上世纪七十年代阳离子型乙二醛改性聚丙烯酰胺及近期的环氧化合树脂，使湿强达到50％之多，如皮鞋内衬纸板，这类纸板的损纸很难处理成浆。

目前，水性环保型树脂作为纸张的增强剂已成为近期研究的一个新热点。如水性聚氨酯和水性环氧型树脂作为纸张的增强剂的研究已越来越多地为研究者所重视。

异氰酸酯(Isocyanate)作为聚氨酯工业的重要原料之一，已有很多不同类型的产品在工业上得到实际的应用，且不断有新产品推出。异氰酸酯单体存在着单体毒性较大，反应活性较高，易与亲核试剂(如水)反应等缺点，使得其在储存和使用过程中对环境设备要求较高。目前，封闭型异氰酸酯(Blocked Isocyanate)是解决这些问题的有效办法之一。封闭型异氰酸酯是指异氰酸酯单体或者含有异氰酸酯基的化合物与含活性氢化合物反应而得的化合物。封闭型异氰酸酯的合成是一个封闭反应和解封闭反应同时存在的可逆反应，封闭反应是使高活性的异氰酸基团在低温(如室温)下失去活性，解封闭反应是使失去活性异氰酸基团在一定条件下重新生成高活性的异氰酸酯基团，理论上而言，凡是含有活泼氢的化合物都可用于异氰酸酯的封闭反应，通过优化具体的反应条件，最终都能用于制备封闭型异氰酸酯。但在实际应用过程中，需要从以下五个方面来选择合适的封闭剂：①封闭反应速率适中且能彻底反应；②解封闭反应速率较高；③解封闭温度较低；④封闭剂及封闭型异氰酸酯水分散性良好，与基体树脂体系有良好的相容性；⑤封闭剂环保、无毒，封闭型异氰酸酯贮存稳定性好。目前研究较多的是以下几种封闭剂：

·醇、硫醇及其它含羟基化合物；

·苯酚、吡啶酚及相应的巯基化合物；

·肟；

·酰胺、酰亚胺；