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CN115748293A - 一种akd表面施胶剂及其制备方法 - Google Patents

一种akd表面施胶剂及其制备方法 Download PDF

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CN115748293A CN202211438962.6A CN202211438962A CN115748293A CN 115748293 A CN115748293 A CN 115748293A CN 202211438962 A CN202211438962 A CN 202211438962A CN 115748293 A CN115748293 A CN 115748293A
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emulsifier
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施晓旦
田建
尹东华
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Shanghai Dongsheng New Material Co Ltd
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Shanghai Dongsheng New Material Co Ltd
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    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
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Abstract

本发明提供了一种AKD表面施胶剂，包括如下重量份的组分：AKD100～200份、失水山梨醇脂肪酸酯5～10份、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯3～8份、AKD高分子乳化剂40～80份、三硬脂酸甘油酯20～50份、稳定剂1～2份、水适量。其制备方法，包括将失水山梨醇脂肪酸酯和聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯按比例混合，加热熔融，然后进一步加入AKD高分子乳化剂和适量水，加热共混，得复配乳化剂；与熔融的AKD和三硬脂酸甘油酯混合后高速剪切；出料过均质机，冷却过筛网，即得到所述AKD表面施胶剂。该AKD型表面施胶剂采用特定的复配乳化剂，稳定性好、成本低，同时能够明显提纸张高抗水性能。

Description

一种AKD表面施胶剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及表面施胶剂技术领域，尤其涉及一种AKD表面施胶剂的制备方法。
背景技术
施胶剂亦称上胶剂，是一种造纸添加剂。能赋予纸和纸板抗墨、抗水、抗乳液、抗腐蚀等性能并能提高平滑度、强度和施用期。施胶剂可分为浆内施胶剂和表面施胶剂。表面施胶指的是湿纸幅经干燥部脱除水分至定值后，在纸的表面均匀地涂施适当的胶料的工艺过程。在现代的造纸技术中，表面施胶已成为纸页表面施胶处理的主要形式，其作用不仅仅局限于赋予纸张一定的抗液性，在某些情况，则更加强调其对纸张印刷性能、纸张表面性能的改善。因此制备能提纸张高抗水性等应用性能的AKD施胶剂具有重要的现实意义。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种AKD表面施胶剂的制备方法，能够明显提纸张高抗水性、环压强度、抗张强度等应用性能，从而解决现有技术存在的上述技术问题。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种AKD表面施胶剂，包括如下重量份的组分：AKD100～200份、失水山梨醇脂肪酸酯5～10份、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯3～8份、AKD高分子乳化剂40～80份、三硬脂酸甘油酯20～50份、稳定剂1～2份、水适量。
所述AKD高分子乳化剂的主要成分为聚二烯丙基二甲基氯化铵，例如采用张家港凯宝来环保科技有限公司的AKD专用高分子乳化剂、或者江苏富淼科技股份有限公司牌号为FA22的AKD专用乳化及施胶促进剂。
所述失水山梨醇脂肪酸酯选自山梨醇酐单棕榈酸酯(司盘40)或山梨醇酐单硬脂酸酯(司盘60)。
所述聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯选自聚氧乙烯山梨糖醇酐单棕榈酸酯(吐温40)或聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯(吐温60)。
所述稳定剂为聚乙烯醇。优选平均聚合度(DP)为1700-1800，分子量(Mn)84000-89000的聚乙烯醇。例如上海荣欧化工科技有限公司牌号17-88的聚乙烯醇。
其中水是用于分散各组分，本领域技术人员可以容易地根据产品实际使用的需要，调节水的用量。优选500-1000份。
所述AKD表面施胶剂平均粒径0.6～1.2μm，粘度20～100mPa·s。
本发明还进一步提供上述AKD表面施胶剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、将失水山梨醇脂肪酸酯和聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯按比例混合，加热熔融，得复合非离子乳化剂；
S2、向所述复合非离子乳化剂中加入AKD高分子乳化剂和适量水，加热共混，得复配乳化剂；
S3、将所述复配乳化剂与熔融的AKD和三硬脂酸甘油酯混合后高速剪切；
S4、出料过均质机，冷却后，过筛网，即得到所述AKD表面施胶剂。
优选的，步骤S1中加热熔融温度为60-80℃。
优选的，步骤S3中剪切转速为1000～5000r/min，温度保持在60-80℃。
优选的，步骤S4中均质压力为15～30MPa。
本发明采用的AKD分子结构上具有内酯环结构，在中、碱性条件下，反应官能团与纤维分子上的羟基发生酯化反应牢固的键合在纤维表面，憎水的长链脂肪基团转向纸面，从而获得憎水的效果；使用由失水山梨醇脂肪酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、AKD高分子乳化剂构成的复配乳化剂，出乎意料地可显著提高AKD表面施胶剂的稳定性及施胶效果，限制AKD的水解和迁移倾向，对AKD乳液起很好的保护作用，同时能大大缩短纸张熟化时间；加入的三硬脂酸甘油酯成分在加热干燥时在纸面成膜能够明显提纸张高抗水性、环压强度、抗张强度等应用性能。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，但不用来限制本发明的范围，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
本发明中的仪器或原料未注明生产厂商的，均为常规商业化仪器或原料。其中，AKD高分子乳化剂采用张家港凯宝来环保科技有限公司的AKD专用高分子乳化剂，聚乙烯醇采用上海荣欧化工科技有限公司牌号为17-88的聚乙烯醇。
本发明实施例中涉及的检测指标如未提及，均采用本领域常规检测方法进行检测。
实施例1
1.非离子乳化剂复配：在反应瓶内加入5份Span60和8份Tween60，60℃加热熔融备用；
2.加入60份AKD高分子乳化剂加400入份去离子水，升温至60℃，与非离子乳化剂混合备用；
3.将得到的复配乳化剂与160份熔融AKD、20份熔融三硬脂酸甘油酯，60℃高速剪切20min，出料过均质机，冷却后，过筛网，即得到AKD乳液；
4.将所得AKD乳液中加入1份聚乙烯醇，即得到所述表面施胶剂；外观为乳白色的，平均粒径为0.75μm。
实施例2
1.非离子乳化剂复配：在反应瓶内加入5份Span40和3份Tween60，70℃加热熔融备用；
2.加入45份AKD高分子乳化剂加入600份去离子水，升温至80℃，与非离子乳化剂混合备用；
3.将得到的复配乳化剂与120份熔融AKD、50份熔融三硬脂酸甘油酯，70℃高速剪切20min，出料过均质机，冷却后，过筛网，即得到AKD乳液；
4.将AKD乳液中加入1份聚乙烯醇，即得到所述表面施胶剂；外观为乳白色的，平均粒径为0.8μm。
实施例3
1.非离子乳化剂复配：在反应瓶内加入10份Span40和3份Tween40，80℃加热熔融备用；
2.加入80份AKD高分子乳化剂加800入份去离子水，升温至60℃，与非离子乳化剂混合备用；
3.将得到的复配乳化剂与200份熔融AKD、50份熔融三硬脂酸甘油酯，70℃高速剪切20min，出料过均质机，冷却后，过筛网，即得到AKD乳液；
4.将所得AKD乳液中加入2份聚乙烯醇，即得到所述表面施胶剂；外观为乳白色的，平均粒径为0.65μm。
实施例4
1.非离子乳化剂复配：在反应瓶内加入5份Span和8份Tween，80℃加热熔融备用；
2.加入80份AKD高分子乳化剂加800入份去离子水，升温至60℃，与非离子乳化剂混合备用；
3.将得到的复配乳化剂与200份熔融AKD、30份熔融三硬脂酸甘油酯，80℃高速剪切10min，出料过均质机，冷却后，过筛网，即得到AKD乳液；
4.将所得AKD乳液中加入2份聚乙烯醇，即得到所述表面施胶剂；外观为乳白色的，平均粒径为0.72μm。
对比例1
未添加聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯，其用量用失水山梨醇脂肪酸酯补足，其他同实施例3。具体工艺如下：
1.非离子乳化剂配制：在反应瓶内加入13份Span40，80℃加热熔融备用；
2.加入80份AKD高分子乳化剂加800入份去离子水，升温至60℃，与非离子乳化剂混合备用；
3.将得到的复配乳化剂与200份熔融AKD、50份熔融三硬脂酸甘油酯，70℃高速剪切20min，出料过均质机，冷却后，过筛网，即得到AKD乳液；
4.将所得AKD乳液中加入2份聚乙烯醇，即得到所述表面施胶剂；外观为乳白色的，平均粒径为0.65μm。
对比例2
未添加失水山梨醇脂肪酸酯，其用量用聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯补足，其他同实施例3。具体工艺如下：
1.非离子乳化剂配制：在反应瓶内加入13份Tween40，80℃加热熔融备用；
2.加入80份AKD高分子乳化剂加800入份去离子水，升温至60℃，与非离子乳化剂混合备用；
3.将得到的复配乳化剂与200份熔融AKD、50份熔融三硬脂酸甘油酯，70℃高速剪切20min，出料过均质机，冷却后，过筛网，即得到AKD乳液；
4.将所得AKD乳液中加入2份聚乙烯醇，即得到所述表面施胶剂；外观为乳白色的，平均粒径为0.65μm。
应用实施例
将所得实施例和对比例表面施胶剂加水调配为固含量为20％的乳液进行施胶对比应用。
施胶工艺：施胶氧化淀粉搅拌升温至90-95℃，保温糊化30min后调至65℃恒温，备用。
施胶方案：使用上述氧化淀粉液与表面施胶剂，淀粉浓度为10％。
表面施胶工艺：淀粉：AKD＝20：4(干/湿)。
采用静电复印纸作为施胶原纸，使用上述胶料，在实验室小型施胶机上，以相同的施胶量(单面1.7g/m2)分别进行单面施胶，施胶后的纸样以相同的温度、时间(140℃*120s)在烘箱里进行干燥，检测施胶纸样熟化5min后60s Cobb值、以及环压强度、抗张强度。
实施例及对比例制备的AKD表面施胶剂的性能测定结果见表1所示。
表1产品施胶性能指标
Figure BDA0003947706240000061
其中Cobb值测定：采用可勃吸收性测定仪按GB/T 1540-1989方法检测待测纸样。环压强度按照GB/T 2679.8-2016纸和纸板环压强度的测定规定的方法测定。抗张强度按照GB/T 12914-2018纸和纸板抗张强度的测定规定的方法测定。按照对比例方法制备的样品，其稳定性较差，90天时样品会分层，无法正常使用，应用数据不可测。
从上述应用结果可以看出：实施例AKD施胶剂在放置90天后，纸张Cobb、表面强度、环压强度均明显较优，即应用性能和稳定性优于对比例，结果表明，本发明在相同储存条件及相同储存期下，产品具有更高的稳定性和更好的应用效果。
本领域的技术人员应理解，上述实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (10)

1.一种AKD表面施胶剂，其特征在于，包括如下重量份的组分：AKD100～200份、失水山梨醇脂肪酸酯5～10份、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯3～8份、AKD高分子乳化剂40～80份、三硬脂酸甘油酯20～50份、稳定剂1～2份、水适量。
2.如权利要求1所述的AKD表面施胶剂，其特征在于，所述AKD高分子乳化剂主要成分为聚二烯丙基二甲基氯化铵。
3.如权利要求1所述的AKD表面施胶剂，其特征在于，所述失水山梨醇脂肪酸酯选自山梨醇酐单棕榈酸酯或山梨醇酐单硬脂酸酯。
4.如权利要求1所述的AKD表面施胶剂，其特征在于，所述聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯选自聚氧乙烯山梨糖醇酐单棕榈酸酯或聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯。
5.如权利要求1所述的AKD表面施胶剂，其特征在于，所述稳定剂为聚乙烯醇。
6.如权利要求1所述的AKD表面施胶剂，其特征在于，所述AKD表面施胶剂平均粒径0.6～1.2μm，粘度20～100mPa·s。
7.制备权利要求1-6任一项所述AKD表面施胶剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将失水山梨醇脂肪酸酯和聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯按比例混合，加热熔融，得复合非离子乳化剂；
S2、向所述复合非离子乳化剂中加入AKD高分子乳化剂和适量水，加热共混，得复配乳化剂；
S3、将所述复配乳化剂与熔融的AKD和三硬脂酸甘油酯混合后高速剪切；
S4、出料过均质机，冷却后，过筛网，即得到所述AKD表面施胶剂。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤S1中加热熔融温度为60-80℃。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤S3中剪切转速为1000～5000r/min，温度保持在60-80℃。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤S4中均质压力为15～30MPa。
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