[发明专利]一种嵌段型两性聚丙烯酰胺纸张干强剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种嵌段型两性聚丙烯酰胺纸张干强剂及其制备方法，属于造纸高分子助剂技术领域。本发明的方法是单独分别将阳离子单体、阴离子单体进行初级聚合，再将阴、阳离子单体初级聚合物与丙烯酰胺、引发剂、交联剂、链转移剂及pH调节剂混合，再进行次级聚合，从而得到嵌段型的两性聚丙烯酰胺纸张干强剂。本发明方法制备的干强剂阴阳电荷分布区域明显，阴阳电荷间相互作用可调控，与纸浆纤维结合强，纸张增强效果优异且批次稳定、pH体系适用范围更广等优点，可直接替代目前市场上现有的两性聚丙酰胺干强剂进行使用，市场前景广阔。

技术领域

本发明涉及一种嵌段型两性聚丙烯酰胺纸张干强剂及其制备方法，属于造纸高分子助剂技术领域。

背景技术

纸张干强剂是一类在造纸过程中添加的化学助剂，既能与纸张纤维素中羟基形成氢键作用，同时又能与纤维素中负离子产生电荷相互作用，从而增加干燥后制成的纸制品的强度。过去，大量使用天然高分子材料淀粉作为干强剂，但目前使用最广泛的是合成高分子材料丙烯酰胺聚合物，包括阴离子型聚丙烯酰胺、阳离子型聚丙烯酰胺和两性聚丙烯酰胺，其中两性聚丙烯酰胺综合效果最为优异。两性聚丙烯酰胺传统的制造方法大体上分为两种，第一种方法是将丙烯酰胺、阴离子单体、阳离子单体及其他功能性单体在水中全部混合均匀后加入反应瓶，后滴加引发剂进行聚合；第二种方法是同时往反应瓶内分别滴加引发剂溶液和丙烯酰胺、阴离子单体、阳离子单体及其他功能单体的均匀混合溶液。在这两种制备方法中，丙烯酰胺、阴离子单体和阳离子单体在结构上是无规共聚的，由于阳离子单体比例不高，而又分布广泛，且存在与链间阴离子电荷的相互作用，需要较高的酸性条件下才能产生较好的电离效果，综合减弱了阳离子单体与纤维素中负离子之间的结合作用，导致增强作用效率低，需要更高含量比例的阳离子单体，进而加大了体系成本。总之，目前市场上现有的两性聚丙烯酰胺干强剂存在着适用pH体系范围相对窄、阴阳离子单体分布杂乱、阴阳离子电荷相互间作用不可控、与纸浆纤维结合效果不稳定而导致的批次性能差异大等问题均与其中阳离子单体的电荷密度和分布密切相关。

发明内容

本发明的目的是解决现有两性聚丙烯酰胺造纸干强剂的上述问题，提供一种嵌段型两性聚丙烯酰胺纸张干强剂及其制备方法。

本发明的技术方案是一种嵌段型两性聚丙烯酰胺纸张干强剂的制备方法，包括步骤如下：

步骤A、分别进行阳离子单体初级共聚、阴离子单体初级共聚：在氮气氛围、40～100℃、搅拌条件下，分别向阳离子单体溶液和阴离子单体水溶液中滴加引发剂，滴加速度2.5～10毫升/小时，滴完后保温反应0.5～2小时，冷却至室温，得到阳离子单体初级聚合产物和阴离子单体初级聚合产物；所述的阳离子单体为(甲基)丙烯酸二甲氨基乙酯，(甲基)丙烯酸二乙氨基乙酯，(甲基)丙烯酸二乙氨基丙酯的无机酸(盐酸、硫酸)或有机酸(甲酸、乙酸)或铵盐形式、(甲基)丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、二烯丙稀二甲基氯化铵中的至少一种；所述的阴离子单体为(甲基)丙烯酸、巴豆酸、马来酸(酐)、衣康酸、苯乙烯磺酸或者这些各种有机酸的钠盐、钾盐中的至少一种；所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵或过硫酸钠中的至少一种；

步骤B、次级聚合制备嵌段型两性聚丙烯酰胺：将步骤A得到的阳离子单体初级聚合产物和阴离子单体初级聚合产物与丙烯酰胺、交联剂、链转移剂混合均匀，调节pH为3，在氮气氛围、40～100℃、搅拌条件下，滴加引发剂溶液，控制滴加时间0.5～2小时，滴完后保温反应0.5～2小时，降至室温分别得到嵌段型两性聚丙烯酰胺纸张干强剂；所述的交联剂为N-羟甲基丙烯酰胺、亚甲基双丙烯酰胺、N,N-二烯丙基丙烯酰胺中的至少一种；所述的链转移剂为亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠、硫代硫酸钠、十二硫醇或甲基丙烯磺酸钠中的至少一种。

具体的，步骤A和B中，所述搅拌设置转速30～500转/分钟。

优选的，步骤A中，所述的阳离子单体为(甲基)丙烯酸二甲氨基乙酯季铵盐和/或丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵。

优选的，步骤A中，所述的阴离子单体为甲基丙烯酸和/或衣康酸。