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一种施胶剂、其制备方法以及涂布该施胶剂的纸

申请号 CN202210283449.8 申请日 2022-03-22 公开(公告)号 CN114671962A 公开(公告)日 2022-06-28
申请人 青岛科技大学; 发明人 宋晓明; 刘翠; 耿万磊; 宋胜男; 孙一文; 高珊珊; 张祥斌; 汤国锋; 徐功臣; 王燕;
摘要 本 发明 提供了一种施胶剂、其制备方法以及涂布该施胶剂的纸张,属于造纸化学品技术领域。所述方法包括对聚乙烯醇(PVA)粉体进行糊化处理,冷却后得到聚乙烯醇溶液;保护气氛下向所述聚乙烯醇溶液中加入2‑羟基丙酸和催化剂,在120℃‑150℃下反应2h‑14h,得到混合物;将所述混合物降温至70‑90℃,加入己二 醛 ,反应3‑5h,得到施胶剂。本发明通过将糊化的聚乙烯醇溶液与2‑羟基丙酸反应,使得乳酸接枝到PVA链上,以提高成膜的性能,并通过己二醛与羟基的交联反应,将未反应完全的2‑羟基丙酸反应掉,由于聚乙烯醇为可 生物 降解 材料,最终制得的施胶剂具有可降解性能,且具有良好的抗 水 性、阻 氧 性能及抗张强度。
权利要求

1.一种施胶剂的制备方法,其特征在于,包括:
将聚乙烯醇粉体进行糊化处理,冷却后得到聚乙烯醇溶液;
保护气氛下向所述聚乙烯醇溶液中加入2‑羟基丙酸和催化剂,在120℃‑150℃下反应
2h‑14h,得到混合物;
将所述混合物降温至70℃‑90℃,加入己二,反应3h‑5h,得到施胶剂。
2.根据权利要求1所述的施胶剂的制备方法,其特征在于,所述聚乙烯醇的固含量为
10%‑15%。
3.根据权利要求2所述的施胶剂的制备方法,其特征在于,所述2‑羟基丙酸的加入量为所述聚乙烯醇粉体质量的10%‑50%。
4.根据权利要求3所述的施胶剂的制备方法,其特征在于,所述催化剂包括二
5.根据权利要求4所述的施胶剂的制备方法,其特征在于,所述二氧化锡的加入量为所述2‑羟基丙酸加入量的3%‑5%。
6.根据权利要求5所述的施胶剂的制备方法,其特征在于,所述己二醛的加入量为所述聚乙烯醇溶液质量的5%‑20%。
7.根据权利要求1所述的施胶剂的制备方法,其特征在于,所述对聚乙烯醇粉体进行糊化处理包括:将所述聚乙烯醇分散在中,加热至90℃‑100℃,并搅拌30min‑40min。
8.根据权利要求1所述的施胶剂的制备方法,其特征在于,所述聚乙烯醇溶液的温度
60℃。
9.一种施胶剂,其特征在于,采用如权利要求1‑8任一项所述的施胶剂的制备方法制得。
10.一种纸,其特征在于,表面涂布有如权利要求9所述的施胶剂。

说明书全文

一种施胶剂、其制备方法以及涂布该施胶剂的纸

技术领域

[0001] 本发明涉及造纸化学品技术领域,具体而言,涉及一种施胶剂、其制备方法以及涂布该施胶剂的纸张。

背景技术

[0002] 近年来,中国造纸工业发展强劲,在造纸工业中,造纸化学品的应用对纸张的质量和生产的运行性起着决定性的作用,造纸化学品赋予了纸张各种优异的特殊性能,例如抗性、抗油性、湿强度、阻、平滑性、印刷适性、柔软性等。造纸化学品是指造纸过程中所使用的各种化学药剂、助剂的总称,包括的内容比较广泛,例如施胶剂、湿强剂等抄纸化学品。
[0003] 现有技术中比较常用的表面施胶剂是淀粉,但其成膜后易吸潮,影响纸张的抗水性,且耐破度及环压强度较低。另外烷基烯二聚体(AKD)由于具有较好的抗水性能,也是一种良好的反应性施胶剂,但由于其与纸张纤维的亲和较差,对提高纸张环压强度和挺度的帮助不大。其它表面施胶剂例如苯丙乳液等,由于制备过程中需使用小分子乳化剂等,且上述几种施胶剂不可降解,会造成环境污染等问题。而随着环保政策的推行,对造纸湿部提出了更高的要求,要求湿部化学品在赋予纸张多种性能的同时更加清洁,并应减少化学品的使用量,以实现中和及碳达峰的目的。

发明内容

[0004] 本发明解决的问题是现有的施胶剂,影响纸张的抗水性能及抗张强度等,尤其是由于其不可降解,会带来严重的环境污染问题,不符合当前环保政策。因此,本发明提供一种能够赋予纸张良好阻氧性能、抗张强度及抗水性能且具有可降解性能符合环保要求的施胶剂。
[0005] 本发明第一方面提供一种施胶剂的制备方法,包括:
[0006] 将聚乙烯醇粉体进行糊化处理,冷却后得到聚乙烯醇溶液;
[0007] 保护气氛下向所述聚乙烯醇溶液中加入2‑羟基丙酸和催化剂,在120℃‑150℃下反应2h‑14h,得到混合物;
[0008] 将所述混合物降温至70‑90℃,加入己二,反应3‑5h,得到施胶剂。
[0009] 较佳地,所述聚乙烯醇的固含量为10‑15%。
[0010] 较佳地,所述2‑羟基丙酸的加入量为所述聚乙烯醇粉体质量的10%‑50%。
[0011] 较佳地,所述催化剂包括二氧化
[0012] 较佳地,所述二氧化锡的加入量为所述2‑羟基丙酸加入量的3%‑5%。
[0013] 较佳地,所述己二醛的加入量为所述聚乙烯醇溶液质量的5%‑20%。
[0014] 较佳地,所述对聚乙烯醇进行糊化处理包括:将所述聚乙烯醇粉体分散在水中,加热至90‑100℃,并搅拌30‑40min。
[0015] 较佳地,所述聚乙烯醇溶液的温度为60℃。
[0016] 本发明第二方面提供一种施胶剂,采用如上所述的施胶剂的制备方法制得。
[0017] 本发明第三方面提供一种纸,其表面涂布有如上所述的施胶剂。
[0018] 本发明的施胶剂的制备方法相较于现有技术的优势在于:
[0019] 本发明通过将PVA粉体糊化处理后得到可使用的聚乙烯醇溶液,并将其与2‑羟基丙酸反应,使得乳酸接枝到PVA链上,以提高成膜的性能,并通过己二醛与羟基的交联反应,将未反应完全的2‑羟基丙酸反应掉,由于聚乙烯醇为可生物降解材料,最终制得的施胶剂具有可降解性能,且具有良好的抗水性、阻氧性能及抗张强度。附图说明
[0020] 图1为本发明实施例中施胶剂的制备方法流程图

具体实施方式

[0021] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
[0022] 请参阅图1所示,本发明实施例的一种施胶剂的制备方法,包括:
[0023] 步骤S1,对聚乙烯醇(PVA)粉体进行糊化处理,冷却后得到聚乙烯醇溶液;
[0024] 步骤S2,保护气氛下向所述聚乙烯醇溶液中加入2‑羟基丙酸和催化剂,在120℃‑150℃下反应2h‑14h,得到混合物;
[0025] 步骤S3,将所述混合物降温至70℃‑90℃,加入己二醛,反应3h‑5h,得到施胶剂。
[0026] 本实施例将PVA粉体糊化处理后得到可使用的聚乙烯醇溶液,并将其与2‑羟基丙酸(也称为乳酸)反应,使得乳酸接枝到PVA链上,以提高成膜的性能,并通过己二醛交联未反应完的羟基,最终制得的施胶剂可降解,对环境没有危害,且具有良好的抗水性、阻氧性能及抗张强度。
[0027] 其中一些实施方式中,对PVA粉体进行糊化处理包括:将PVA粉体分散在水中,加热至90‑100℃,并搅拌30‑40min,冷却后得到PVA溶液。其中,PVA的型号为1788或1792,其固含量为10‑15%,糊化后的PVA冷却后的温度可以为室温,也可以为60℃,例如,对糊化后的PVA进行降温,降至室温,以便于备用,当进行步骤S2时可以将PVA溶液的温度先升温至60℃,然后再加入2‑羟基丙酸等进行后续反应。或者,为了避免步骤S2中对PVA溶液进行升温处理,可以直接将糊化后的PVA溶液冷却至60℃。
[0028] 其中一些实施方式中,将PVA溶液升温至60℃后,通入氮气等保护气体,将空气排空后将2‑羟基丙酸与一定比例的PVA溶液进行混合,然后加入一定量的催化剂二氧化锡,其中,所述2‑羟基丙酸的加入量为所述聚乙烯醇粉体质量的1/10‑1/2,二氧化锡的加入量为所述2‑羟基丙酸加入量的3‑5%。在步骤S2中,PVA溶液与2‑羟基丙酸在催化剂的作用下发生反应,以提高膜的性能,例如强度等。由于乳酸不易加工,本实施例将PVA与乳酸结合起来,乳酸接枝到PVA链上,仍为液体,可直接应用。
[0029] 其中一些实施方式中,将混合物降温至70‑90℃后,向混合物中加入己二醛,使得己二醛与未反应完的羟基发生交联,反应3‑5h后得到所述施胶剂。其中,所述己二醛的加入量为所述聚乙烯醇溶液质量的5%‑20%。
[0030] 本实施例得到的施胶剂具有制备方法简单,工业流程短的优点,制得的施胶剂具有提高强度、阻气性能、抗水性能等优点,可用于纤维基材料的抗水、阻氧等方面。
[0031] 本发明另一实施例提供一种施胶剂,采用如上所述的施胶剂的制备方法制得。
[0032] 本发明另一实施例还提供一种纸,表面涂布有如上所述的施胶剂。
[0033] 下面通过具体实施例对本发明作进一步说明。
[0034] 实施例1
[0035] 将10g PVA分散在90克水中,加热到90℃,搅拌30分钟,待PVA完全溶解后,冷却备用,将糊化好的PVA升温至60℃,通入氮气,将空气排空后加入1g 2‑羟基丙酸,然后加入0.03g催化剂二氧化锡;将上述混合物加热到120℃,反应2h,待反应结束后,降温至70℃,加入5g己二醛,反应3小时,冷却后放料,得到施胶剂。
[0036] 实施例2
[0037] 将12g PVA分散在88克水中,加热到90℃,搅拌30分钟,待PVA完全溶解后,冷却备用,将糊化好的PVA升温至60℃,通入氮气,将空气排空后加入2g 2‑羟基丙酸,然后加入0.07g催化剂二氧化锡;将上述混合物加热到140℃,反应6h,待反应结束后,降温至70℃,加入10g己二醛,反应4小时,冷却后放料,得到施胶剂。
[0038] 实施例3
[0039] 将15g PVA分散在85克水中,加热到90℃,搅拌30分钟,待PVA完全溶解后,冷却备用,将糊化好的PVA升温至60℃,通入氮气,将空气排空后加入5g 2‑羟基丙酸,然后加入0.25g催化剂二氧化锡;将上述混合物加热到150℃,反应12h,待反应结束后,降温至70℃,加入20g己二醛,反应5小时,冷却后放料,得到施胶剂。
[0040] 对比例1
[0041] 将10g表面施胶淀粉加入到90g水中,充分搅拌均匀,然后加热到90℃,搅拌30分钟,冷却备用。
[0042] 对比例2
[0043] 将10gPVA加入到90g水中,充分搅拌均匀,然后加热到90℃以上,搅拌30分钟,冷却备用。
[0044] 测试方式
[0045] 将实施例1‑实施例3以及对比例1、对比例2制得的施胶剂按照相同定量涂布到纸2
张表面,施胶剂涂布定量为6‑10g/md,进行抗水及阻氧、抗张强度等性能的测定,结果如表
1所示。
[0046] 表1:
[0047] 2 3 2  抗水性(g/m) 阻氧量cm/(m·d) 抗张强度(N/m)
实施例1 32.0 264 1543
实施例2 28.85 120 1806
实施例3 23.53 68 1866
对比例1 87.64 >5000 685
对比例2 78.36 562 1292
[0048] 由表1中抗水性测试结果一栏可以看出,在纸张上涂抹施胶剂后,将其浸入水中,再测量纸张的定量时,发现涂布对比例1和对比例2的纸张的重量远大于实施例1至实施例3,由此可以说明本实施例制得的施胶剂,涂布在纸张上后,具有良好的防水性能。
[0049] 类似地,从表1中阻氧量测试结果一栏可以看出,在纸张上涂布本实施例制得的施胶剂时,纸张重量增加的较少,且纸张重量远低于对比例1和对比例2,由此说明本实施例的施胶剂具有良好的阻氧阻气性能。
[0050] 由表1中抗张强度一栏可以看出,在纸张上涂布本实施例的施胶剂后,纸张的抗涨强度远大于对比例1和对比例2。由此说明,本实施例制得的施胶剂能够提高纸张的强度。
[0051] 虽然本公开披露如上,但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下,可进行各种变更与修改,这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。