CN102493277B - 一种烯基琥珀酸酐施胶剂乳液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及造纸工业施胶剂领域，特别涉及一种烯基琥珀酸酐施胶剂乳液，含有白泥废渣、烯基琥珀酸酐和水，烯基琥珀酸酐与水的质量比为1：1~4；白泥废渣与烯基琥珀酸酐的质量比为1：20~1000。制备方法，将白泥废渣分散到烯基琥珀酸酐中，再加入水混合均匀；或者是将白泥废渣分散到水中，再与烯基琥珀酸酐混合均匀，制备出稳定的O/W型ASA乳液。实现了工业废渣的回收利用，实现了良性经济循环；白泥用作乳化剂比无机纳米材料作乳化剂时使用的乳化剂用量更低，而且在较低的乳化剂用量下即可达到很好的施胶效果，因此乳化成本更低，同时还具有乳化工艺简单、所制备的乳状液具有浓度高的优点，用水稀释乳化后加入纸料中，进行浆内施胶，施胶效率高。
Description
技术领域
本发明涉及造纸工业施胶剂领域，特别涉及一种烯基琥珀酸酐施胶剂乳液，还涉及所述烯基琥珀酸酐施胶剂乳液的制备方法。
背景技术
据中国工业报2008年报道，世界纯碱产能主要分布在中国、北美和欧洲，占全球总产能的85 %。到2006年末，中国纯碱产能达到1720万t，占全球总产能的34 %，位居世界第一，欧洲和北美则分别占29%和23%。每生产1t纯碱约排放0.3~0.6t碱渣，俗称“制碱白泥”。据此推算，我国每年由制碱行业所产生的“白泥”多达680万t。与此类似的制浆造纸厂在黑液碱回收过程中会产生大量的苛化白泥（也称造纸白泥），性质与制碱白泥相近。每生产1 t粗浆要产生近0.5 t白泥，全国造纸厂每年产生的白泥超过300万t。因此我国每年产生的白泥多达1 000万t左右，目前这些白泥中只有少部分得到利用，大部分都是室外堆放，不仅占用大量的土地，污染环境，消耗大量的人力、物力、财力加以管理，而且浪费了白泥中大量的资源。如果能合理利用这类白泥，不但解决了白泥出路和环境污染问题，而且可以大幅度降低企业成本，提高企业竞争力。造纸白泥主要成分为CaO、SiO2等，还含有部分的镁盐及铁盐。制碱白泥主要是以CaCO3、CaSO4、CaCl2等钙盐组成，还有少量的SiO2。每年产生的白泥的量巨大，到目前为止，白泥的真正工业化应用的不多，只是少部分利用，需要科技工作者积极开展科学研究，探索新的白泥综合利用技术，多方面努力才能逐步解决我国白泥出路问题。
烯基琥珀酸酐，简称ASA，为油状不溶于水的物质，作为反应型施胶剂用于纸张施胶，具有施胶效率高、熟化快、pH值适应范围广的特点，被广泛应用于高级纸和纸板的浆内施胶。ASA用作浆内施胶剂时必须制成水性的乳液加入到浆料中，然而，ASA易水解，需要在抄纸车间现场乳化。常用的ASA乳化剂有阳离子淀粉、阳∕阴离子聚丙烯酰胺或表面活性剂，及其复配物。由于淀粉需要先糊化，冷却之后再使用，乳化工艺复杂，不易控制，而低分子量的表面活性剂会向纸面迁移从而降低ASA的施胶效果，还会产生泡沫问题。因此，发展更为简便、易行的ASA的乳化方法和提高乳化体系对ASA的乳化性能是造纸工业提高ASA施胶效率的重要途径。
近年来，发展了一些无机微粒作为ASA乳化剂，使用这些乳化剂不仅能制备稳定的ASA乳液，而且施胶效率高。如申请号为200910020447.4的中国发明专利申请，公开了一种高稳定性的ASA造纸施胶剂乳状液的制备方法，此法对ASA的乳化效果很好，但不可避免的使用了少量弱碱，可加速ASA的水解；相同的申请人又申请了申请号为200810017130.0名称为“一种ASA造纸施胶剂乳液的制备方法”和申请号为201110061783.0名称为“一种自乳化型烯基琥珀酸酐施胶剂及其制备方法”的发明专利申请，两个专利方案的思路大体都是使用无机微粒作为ASA施胶剂乳液的稳定剂，这两种方法乳化工艺简单、但由于使用的乳化剂为无机纳米材料膨润土、水滑石和二氧化钛，存在成本相对较高的问题。
发明内容
为了解决白泥废渣的污染和资源化问题，同时针对现有的ASA的乳化技术的不足及无机纳米材料成本相对较高的问题，本发明提供了一种利用白泥废渣作为乳化剂的烯基琥珀酸酐施胶剂乳液。
本发明的另一个目的是提供所述烯基琥珀酸酐施胶剂乳液的制备方法。
本发明是通过以下措施实现的：
一种烯基琥珀酸酐施胶剂乳液，含有白泥废渣、烯基琥珀酸酐（ASA）和水，ASA为常温下以液态形式存在的未经乳化的各种用于造纸施胶的ASA工业产品，其中烯基琥珀酸酐与水的质量比为1：1~4；白泥废渣与烯基琥珀酸酐的质量比为1: 19~2000。
所述白泥废渣为制碱行业的制碱白泥或者制浆造纸厂在黑液碱回收过程中产生的苛化白泥（也称造纸白泥）。
所述的烯基琥珀酸酐施胶剂乳液，优选烯基琥珀酸酐与水的质量比为1: 1~3。
所述的烯基琥珀酸酐施胶剂乳液，优选白泥废渣与烯基琥珀酸酐的质量比为1:98~625。
所述的烯基琥珀酸酐施胶剂乳液，优选烯基琥珀酸酐与水的质量比为1: 1，白泥废渣与烯基琥珀酸酐的质量比为1: 250。
一种烯基琥珀酸酐施胶剂乳液的制备方法，可以是将白泥废渣分散到烯基琥珀酸酐中，再加入水混合均匀；或者是将白泥废渣分散到水中，再与烯基琥珀酸酐混合均匀，制备出稳定的O/W型ASA乳液。
本发明的制备方法中，所涉及的混合过程中的机械剪切作用可由任何一种搅拌或机械剪切设备提供，工业上常用的乳化设备有文丘里乳化设备、涡轮乳化设备和Cavitron系统以及多级离心泵。如果是普通搅拌设备，要求搅拌速度2000~11000转/分，更优选的转速为5000~11000转/分；搅拌时间为1~15分钟，更优选的时间为3~5分钟。
本发明具有以下突出优点及效果：
1.利用制碱行业的制碱白泥和造纸行业产生的造纸白泥废渣应用于造纸工业施胶剂领域，实现了工业废渣的回收利用，实现了良性经济循环，不但解决了白泥出路和环境污染问题，而且可以大幅度降低企业成本，提高企业竞争力；
2.本发明制备的烯基琥珀酸酐施胶剂乳液不需要添加任何表面活性剂和高分子聚电解质就可以把ASA乳化成稳定的乳状液，白泥用作乳化剂比无机纳米材料作乳化剂时使用的乳化剂用量更低，而且在较低的乳化剂用量下即可达到很好的施胶效果，因此乳化成本更低，同时还具有乳化工艺简单、所制备的乳状液具有浓度高的优点，用水稀释乳化后加入纸料中，进行浆内施胶，施胶效率高。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，并不构成对本发明的任何限制。除另有指明，实施例中的所有份数均以质量计。
实施例1
将0.05份造纸白泥废渣粉末分散到100份的去离子水中，然后在10000转/分的搅拌速度下分散到100份商品ASA中，继续搅拌6分钟，制备出稳定的O/W型ASA乳液，在24小时内该乳液均一、稳定、不分层。
取100份打浆度约为42°SR的杨木BCTMP浆加入9900份水中，经纤维疏解机疏解后，加入1份上述施胶剂和1份Al2(SO4)3，混合均匀后形成纸料，并通过快速凯塞法纸页成型器抄至定量为60g/m2的手抄片，并经烘缸于105℃下干燥10min后，利用液体渗透法（GB/T5405-2002）测得手抄片的施胶度为98s。
制备出的乳液放置1小时后，按上述步骤进行相同的操作，测定手抄片的施胶度为95s。该乳液对施胶效果的影响不明显，表明此乳液具有较好的稳定性和抗水性能。
实施例2
将0.1份造纸白泥废渣粉末分散到100份的去离子水中，然后在7000转/分的搅拌速度下分散到100份商品ASA中，继续搅拌3分钟，制备出稳定的O/W型ASA乳液。
取100份打浆度约为42°SR的杨木BCTMP浆加入9900份水中，经纤维疏解机疏解后，加入1份上述施胶剂和1份Al2(SO4)3，混合均匀后形成纸料，并通过快速凯塞法纸页成型器抄至定量为60g/m2的手抄片，并经烘缸于105℃下干燥10min后，利用液体渗透法（GB/T5405-2002）测得手抄片的施胶度为116s。
实施例3
将0.16份造纸白泥废渣粉末分散到100份的去离子水，然后在6000转/分的搅拌速度下分散到100份商品ASA中，继续搅拌4分钟，制备出稳定的O/W型ASA乳液。
取100份打浆度约为42°SR的杨木BCTMP浆加入9900份水中，经纤维疏解机疏解后，加入1份上述施胶剂和1份Al2(SO4)3，混合均匀后形成纸料，并通过快速凯塞法纸页成型器抄至定量为60g/m2的手抄片，并经烘缸于105℃下干燥10min后，利用液体渗透法（GB/T5405-2002）测得手抄片的施胶度为135s。
实施例4
将0.4份造纸白泥废渣粉末在8000转/分的搅拌速度下分散到100份商品ASA中，然后加入100份的去离子水继续搅拌2分钟，制备出稳定的O/W型ASA乳液。
取100份打浆度约为42°SR的杨木BCTMP浆加入9900份水中，经纤维疏解机疏解后，加入1份上述施胶剂和1份Al2(SO4)3，混合均匀后形成纸料，并通过快速凯塞法纸页成型器抄至定量为60g/m2的手抄片，并经烘缸于105℃下干燥10min后，利用液体渗透法（GB/T5405-2002）测得手抄片的施胶度为143s。
实施例5
将1份造纸白泥废渣粉末在11000转/分的搅拌速度下分散到99份商品ASA中，然后加入200份的去离子水继续搅拌1分钟，制备出稳定的O/W型ASA乳液。
取100份打浆度约为42°SR的杨木BCTMP浆加入9900份水中，经纤维疏解机疏解后，加入1.5份上述施胶剂和1份Al2(SO4)3，混合均匀后形成纸料，并通过快速凯塞法纸页成型器抄至定量为60g/m2的手抄片，并经烘缸于105℃下干燥10min后，利用液体渗透法（GB/T5405-2002）测得手抄片的施胶度为136s。
实施例6
将2份造纸白泥废渣粉末在2000转/分的搅拌速度下分散到98份商品ASA中，然后加入300份的去离子水继续搅拌10分钟，制备出稳定的O/W型ASA乳液。
取100份打浆度约为42°SR的杨木BCTMP浆加入9900份水中，，经纤维疏解机疏解后，加入2份上述施胶剂和1份Al2(SO4)3，混合均匀后形成纸料，并通过快速凯塞法纸页成型器抄至定量为60g/m2的手抄片，并经烘缸于105℃下干燥10min后，利用液体渗透法（GB/T5405-2002）测得手抄片的施胶度为124s。
实施例7
将5份造纸白泥废渣粉末在8000转/分的搅拌速度下分散到95份商品ASA中，然后加入400份的去离子水继续搅拌5分钟，制备出稳定的O/W型ASA乳液，在24小时内该乳液均一、稳定、不分层。
取100份打浆度约为42°SR的杨木BCTMP浆加入9900份水中，经纤维疏解机疏解后，加入2.6份上述施胶剂和1份Al2(SO4)3，混合均匀后形成纸料，并通过快速凯塞法纸页成型器抄至定量为60g/m2的手抄片，并经烘缸于105℃下干燥10min后，利用液体渗透法（GB/T5405-2002）测得手抄片的施胶度为118s。
制备出的乳液放置1小时后，按上述步骤进行相同的操作，测定手抄片的施胶度为116s。该乳液对施胶效果的影响不明显，表明此乳液具有较好的稳定性和抗水性能。
实施例8
将0.16份制碱白泥废渣粉末分散到100份的去离子水，然后在6000转/分的搅拌速度下分散到100份商品ASA中，继续搅拌4分钟，制备出稳定的O/W型ASA乳液。
取100份打浆度约为42°SR的杨木BCTMP浆加入9900份水中，经纤维疏解机疏解后，加入1份上述施胶剂和1份Al2(SO4)3，混合均匀后形成纸料，并通过快速凯塞法纸页成型器抄至定量为60g/m2的手抄片，并经烘缸于105℃下干燥10min后，利用液体渗透法（GB/T5405-2002）测得手抄片的施胶度为116s。
实施例9
将0.4份制碱白泥废渣粉末在8000转/分的搅拌速度下分散到100份商品ASA中，然后加入100份的去离子水继续搅拌2分钟，制备出稳定的O/W型ASA乳液。
取100份打浆度约为42°SR的杨木BCTMP浆加入9900份水中，经纤维疏解机疏解后，加入3份上述施胶剂和1份Al2(SO4)3，混合均匀后形成纸料，并通过快速凯塞法纸页成型器抄至定量为60g/m2的手抄片，并经烘缸于105℃下干燥10min后，利用液体渗透法（GB/T5405-2002）测得手抄片的施胶度为125s。
Claims (6)
1.一种烯基琥珀酸酐施胶剂乳液，其特征是由白泥废渣、烯基琥珀酸酐和水组成，其中
烯基琥珀酸酐与水的质量比为1：1~4；白泥废渣与烯基琥珀酸酐的质量比为1: 19~2000；
所述白泥废渣为制碱行业的制碱白泥或者制浆造纸厂在黑液碱回收过程中产生的苛化白泥；
是通过以下步骤得到的：
将白泥废渣分散到烯基琥珀酸酐中，再加入水混合均匀；或者将白泥废渣分散到水中，再与烯基琥珀酸酐混合均匀。
2.根据权利要求1所述的烯基琥珀酸酐施胶剂乳液，其特征在于烯基琥珀酸酐与水的质量比为1: 1~3。
3.根据权利要求1所述的烯基琥珀酸酐施胶剂乳液，其特征在于白泥废渣与烯基琥珀酸酐的质量比为1: 98~625。
4.根据权利要求1所述的烯基琥珀酸酐施胶剂乳液，其特征在于烯基琥珀酸酐与水的质量比为1: 1，白泥废渣与烯基琥珀酸酐的质量比为1: 250。
5.根据权利要求1所述的烯基琥珀酸酐施胶剂乳液，其特征在于所述的混合过程的搅拌速度为2000~11000转/分；搅拌时间为1~15分钟。
6.根据权利要求1所述的烯基琥珀酸酐施胶剂乳液，其特征在于所述的混合过程的搅拌速度为5000~11000转/分；搅拌时间为3~5分钟。
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