專(zhuān)利名稱：陽(yáng)離子松香中堿性施膠劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種陽(yáng)離子松香中堿性施膠劑的制備方法。
背景技術(shù)：
松香是一種豐富的可再生型資源。20世紀(jì)以來(lái)，隨著科技進(jìn)步和社會(huì)生產(chǎn)力的極大提高，人類(lèi)創(chuàng)造了前所未有的物質(zhì)財(cái)富，加速推進(jìn)了文明發(fā)展進(jìn)程。與此同時(shí)，人口劇增、資源過(guò)度消耗、環(huán)境污染、生態(tài)污染和南北差距擴(kuò)大等問(wèn)題日益突出，成為全球性的重大問(wèn)題，嚴(yán)重地阻礙著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活質(zhì)量的提高，繼而威脅著全人類(lèi)的未來(lái)生存和發(fā)展。在這種嚴(yán)峻的形式下，人們必須努力尋找一條經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境和資源相互協(xié)調(diào)地、既能滿足當(dāng)代人的需求而又對(duì)滿足后代人需求的能力不構(gòu)成威脅的可持續(xù)發(fā)展的道路。而類(lèi)似松香等天然產(chǎn)物大多數(shù)具有相對(duì)復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)，從而表現(xiàn)出獨(dú)特的性質(zhì)，在利用時(shí)，只要順應(yīng)其結(jié)構(gòu)加以合理的改造，要比直接以化石資源為原料合成省事得多，符合“綠色化學(xué)”的現(xiàn)代概念。21世紀(jì)的今天，人們已經(jīng)充分認(rèn)識(shí)到天然產(chǎn)物及其改性產(chǎn)物所具有的獨(dú)特性質(zhì)與功效是人類(lèi)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的根本保證。據(jù)統(tǒng)計(jì)松樹(shù)約占地球上森林面積的1/3，在我國(guó)從南到北都有分布。我國(guó)年產(chǎn)松香40～50萬(wàn)噸，是松香產(chǎn)量最大的國(guó)家。松香具有防腐、絕緣、黏合、軟化等許多優(yōu)良性能，廣泛用于肥皂、造紙、涂料、油墨、電絕緣材料、化工等部門(mén)。松香用于紙張施膠劑已有200年的歷史，由于其含有非極性的三環(huán)菲骨架和極性的羧基，可賦予紙張耐水耐油性，因此一直被用作漿內(nèi)造紙施膠劑。
酸性造紙轉(zhuǎn)化為中(堿)性造紙，是世界造紙史上一大變革。目前西歐與北美的造紙工業(yè)已轉(zhuǎn)向堿性施膠，西歐目前60％為堿性施膠，美國(guó)的堿性造紙?jiān)?0％以上。堿性施膠劑主要的產(chǎn)品有AKD和ASA。由于AKD、ASA易分解、乳液穩(wěn)定性較差，而且貯存較為困難。而目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)紙廠仍使用普通的皂化松香膠(游離松香含量在40％以下)，采用酸性造紙工藝進(jìn)行生產(chǎn)，三廢污染嚴(yán)重對(duì)環(huán)境影響巨大，明顯不符合社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步。
由于松香膠類(lèi)施膠劑的價(jià)格低、施膠效果好，并且用松香類(lèi)施膠劑施膠的紙張的回收較非松香膠類(lèi)容易，所以世界各國(guó)都在加快松香系施膠劑的研究。
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，紙張和紙板的需求與日俱增，特別是信息用紙、膠印用紙、醫(yī)藥衛(wèi)生用紙等，而且產(chǎn)品質(zhì)量要求也越來(lái)越高，2005年國(guó)內(nèi)紙和紙板的產(chǎn)量已達(dá)3500萬(wàn)噸，造紙化學(xué)品的總產(chǎn)量也達(dá)到30～37萬(wàn)噸，銷(xiāo)售額約為15～20億元；2010年國(guó)內(nèi)紙和紙板的產(chǎn)量將達(dá)4000萬(wàn)噸。若按造紙化學(xué)品需求量為紙和紙板產(chǎn)量的1％～2％來(lái)測(cè)算，屆時(shí)造紙化學(xué)品需求量將達(dá)到35～40萬(wàn)噸，僅施膠劑用量按年造紙總量3200萬(wàn)噸，其中需要施膠劑的紙品占一半以上，按施膠劑在紙漿內(nèi)用量1％計(jì)，每年全國(guó)需用施膠劑在16萬(wàn)噸以上。由于陽(yáng)離子松香膠在性能和用量方面的優(yōu)勢(shì)，將會(huì)全面替代陰離子分散松香膠及其它漿內(nèi)施膠劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠降低抄造中的細(xì)小纖維流失，節(jié)省漿耗降低成本，降低白水濃度，減少白水帶來(lái)的處理費(fèi)用及環(huán)境污染的陽(yáng)離子松香中堿性施膠劑的制備方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是首先，向丙酮溶液中緩慢通入三甲胺氣體，得到三甲胺丙酮溶液；將三甲胺丙酮溶液與環(huán)氧氯丙烷按1.1～1.5∶1的摩爾比混合，在室溫下攪拌24小時(shí)，得到以丙酮為介質(zhì)的環(huán)氧丙基三甲基氯化銨分散體系；將十二酸、硬脂酸與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20.0％～25.0％的氫氧化鈉水溶液按2∶1∶3的摩爾比混合得混合液，再向其中加入混合液質(zhì)量2～3倍的丙酮作反應(yīng)溶劑，待皂化完全后，再以混合液∶松香為5-10∶100的質(zhì)量比向皂化后的溶液中加入松香，使其完全溶解得到松香溶液；將以丙酮為介質(zhì)的環(huán)氧丙基三甲基氯化銨分散體系加入松香溶液中，其混合比例是環(huán)氧丙基三甲基氯化銨與松香溶液中的松香按1∶1的質(zhì)量比混合，勻速攪拌并回流反應(yīng)24h，溫度控制在55～65℃之間，制備出陽(yáng)離子松香酯；將陽(yáng)離子松香酯與松香按1∶1-10的質(zhì)量比混合，然后再加入松香質(zhì)量5％的乳化劑，將其在油浴中熔化，勻速攪拌，待混合物全熔后，溫度升至145～155℃，繼續(xù)攪拌約10min進(jìn)行乳化反應(yīng)；將已乳化的松香降溫至110～120℃，以1600～2000r/min的速度攪拌，然后向其中加入其質(zhì)量分?jǐn)?shù)3％～5％聚乙烯醇沸水溶液并在100～120r/min的速度下攪拌10min，形成松香乳液，然后冷卻至室溫即可。
本發(fā)明的乳化劑為AEO-20、吐溫或Span-60。
本發(fā)明可以使紙張表面均勻分布一種低表面自由能的物質(zhì)，形成一層憎液性膜，阻止或延緩液體對(duì)纖維的滲透和擴(kuò)散，使紙或紙板具有抗拒液體(特別是水和水溶液)擴(kuò)散和滲透性能；本產(chǎn)品自身帶陽(yáng)電荷，在施膠過(guò)程中能很好與漿料中的細(xì)小纖維，填料等結(jié)合再通過(guò)自身陽(yáng)離子基團(tuán)的作用下讓漿中的細(xì)小纖維與長(zhǎng)纖維形成均勻而緊密的結(jié)合在一起，從而降低抄造中的細(xì)小纖維流失，節(jié)省漿耗降低噸紙成本，又可大大降低白水濃度，減少白水帶來(lái)的處理費(fèi)用及環(huán)境污染等問(wèn)題。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1首先，向丙酮溶液中緩慢通入三甲胺氣體，得到三甲胺丙酮溶液；將三甲胺丙酮溶液與環(huán)氧氯丙烷按1.1∶1的摩爾比混合，在室溫下攪拌24小時(shí)，得到以丙酮為介質(zhì)的環(huán)氧丙基三甲基氯化銨分散體系；將十二酸、硬脂酸與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％的氫氧化鈉水溶液按2∶1∶3的摩爾比混合得混合液，再向其中加入混合液質(zhì)量2倍的丙酮作反應(yīng)溶劑，待皂化完全后，再以混合液∶松香為8∶100的質(zhì)量比向皂化后的溶液中加入松香，使其完全溶解得到松香溶液；將以丙酮為介質(zhì)的環(huán)氧丙基三甲基氯化銨分散體系加入松香溶液中，其混合比例是環(huán)氧丙基三甲基氯化銨與松香溶液中的松香按1∶1的質(zhì)量比混合，勻速攪拌并回流反應(yīng)24h，溫度控制在55～65℃之間，制備出陽(yáng)離子松香酯；將陽(yáng)離子松香酯與松香按1∶7的質(zhì)量比混合，然后再加入松香質(zhì)量5％的AEO-20，將其在油浴中熔化，勻速攪拌，待混合物全熔后，溫度升至145～155℃，繼續(xù)攪拌約10min進(jìn)行乳化反應(yīng)；將已乳化的松香降溫至110～120℃，以1600～2000r/min的速度攪拌，然后向其中加入其質(zhì)量分?jǐn)?shù)4％聚乙烯醇沸水溶液并在100～120r/min的速度下攪拌10min，形成松香乳液，然后冷卻至室溫即可。
實(shí)施例2首先，向丙酮溶液中緩慢通入三甲胺氣體，得到三甲胺丙酮溶液；將三甲胺丙酮溶液與環(huán)氧氯丙烷按1.3∶1的摩爾比混合，在室溫下攪拌24小時(shí)，得到以丙酮為介質(zhì)的環(huán)氧丙基三甲基氯化銨分散體系；將十二酸、硬脂酸與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為23％的氫氧化鈉水溶液按2∶1∶3的摩爾比混合得混合液，再向其中加入混合液質(zhì)量2.5倍的丙酮作反應(yīng)溶劑，待皂化完全后，再以混合液∶松香為10∶100的質(zhì)量比向皂化后的溶液中加入松香，使其完全溶解得到松香溶液；將以丙酮為介質(zhì)的環(huán)氧丙基三甲基氯化銨分散體系加入松香溶液中，其混合比例是環(huán)氧丙基三甲基氯化銨與松香溶液中的松香按1∶1的質(zhì)量比混合，勻速攪拌并回流反應(yīng)24h，溫度控制在55～65℃之間，制備出陽(yáng)離子松香酯；將陽(yáng)離子松香酯與松香按1∶3的質(zhì)量比混合，然后再加入松香質(zhì)量5％的吐溫，將其在油浴中熔化，勻速攪拌，待混合物全熔后，溫度升至145～155℃，繼續(xù)攪拌約10min進(jìn)行乳化反應(yīng)；將已乳化的松香降溫至110～120℃，以1600～2000r/min的速度攪拌，然后向其中加入其質(zhì)量分?jǐn)?shù)3％聚乙烯醇沸水溶液并在100～120r/min的速度下攪拌10min，形成松香乳液，然后冷卻至室溫即可。
實(shí)施例3首先，向丙酮溶液中緩慢通入三甲胺氣體，得到三甲胺丙酮溶液；將三甲胺丙酮溶液與環(huán)氧氯丙烷按1.5∶1的摩爾比混合，在室溫下攪拌24小時(shí)，得到以丙酮為介質(zhì)的環(huán)氧丙基三甲基氯化銨分散體系；將十二酸、硬脂酸與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25％的氫氧化鈉水溶液按2∶1∶3的摩爾比混合得混合液，再向其中加入混合液質(zhì)量2.8倍的丙酮作反應(yīng)溶劑，待皂化完全后，再以混合液∶松香為5∶100的質(zhì)量比向皂化后的溶液中加入松香，使其完全溶解得到松香溶液；將以丙酮為介質(zhì)的環(huán)氧丙基三甲基氯化銨分散體系加入松香溶液中，其混合比例是環(huán)氧丙基三甲基氯化銨與松香溶液中的松香按1∶1的質(zhì)量比混合，勻速攪拌并回流反應(yīng)24h，溫度控制在55～65℃之間，制備出陽(yáng)離子松香酯；將陽(yáng)離子松香酯與松香按1∶5的質(zhì)量比混合，然后再加入松香質(zhì)量5％的Span-60，將其在油浴中熔化，勻速攪拌，待混合物全熔后，溫度升至145～155℃，繼續(xù)攪拌約10min進(jìn)行乳化反應(yīng)；將已乳化的松香降溫至110～120℃，以1600～2000r/min的速度攪拌，然后向其中加入其質(zhì)量分?jǐn)?shù)5％聚乙烯醇沸水溶液并在100～120r/min的速度下攪拌10min，形成松香乳液，然后冷卻至室溫即可。
實(shí)施例4首先，向丙酮溶液中緩慢通入三甲胺氣體，得到三甲胺丙酮溶液；將三甲胺丙酮溶液與環(huán)氧氯丙烷按1.2∶1的摩爾比混合，在室溫下攪拌24小時(shí)，得到以丙酮為介質(zhì)的環(huán)氧丙基三甲基氯化銨分散體系；將十二酸、硬脂酸與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為22％的氫氧化鈉水溶液按2∶1∶3的摩爾比混合得混合液，再向其中加入混合液質(zhì)量2.3倍的丙酮作反應(yīng)溶劑，待皂化完全后，再以混合液∶松香為6∶100的質(zhì)量比向皂化后的溶液中加入松香，使其完全溶解得到松香溶液；將以丙酮為介質(zhì)的環(huán)氧丙基三甲基氯化銨分散體系加入松香溶液中，其混合比例是環(huán)氧丙基三甲基氯化銨與松香溶液中的松香按1∶1的質(zhì)量比混合，勻速攪拌并回流反應(yīng)24h，溫度控制在55～65℃之間，制備出陽(yáng)離子松香酯；將陽(yáng)離子松香酯與松香按1∶10的質(zhì)量比混合，然后再加入松香質(zhì)量5％的AEO-20，將其在油浴中熔化，勻速攪拌，待混合物全熔后，溫度升至145～155℃，繼續(xù)攪拌約10min進(jìn)行乳化反應(yīng)；將已乳化的松香降溫至110～120℃，以1600～2000r/min的速度攪拌，然后向其中加入其質(zhì)量分?jǐn)?shù)4.5％聚乙烯醇沸水溶液并在100～120r/min的速度下攪拌10min，形成松香乳液，然后冷卻至室溫即可。
實(shí)施例5首先，向丙酮溶液中緩慢通入三甲胺氣體，得到三甲胺丙酮溶液；將三甲胺丙酮溶液與環(huán)氧氯丙烷按1.4∶1的摩爾比混合，在室溫下攪拌24小時(shí)，得到以丙酮為介質(zhì)的環(huán)氧丙基三甲基氯化銨分散體系；將十二酸、硬脂酸與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為24％的氫氧化鈉水溶液按2∶1∶3的摩爾比混合得混合液，再向其中加入混合液質(zhì)量3倍的丙酮作反應(yīng)溶劑，待皂化完全后，再以混合液∶松香為9∶100的質(zhì)量比向皂化后的溶液中加入松香，使其完全溶解得到松香溶液；將以丙酮為介質(zhì)的環(huán)氧丙基三甲基氯化銨分散體系加入松香溶液中，其混合比例是環(huán)氧丙基三甲基氯化銨與松香溶液中的松香按1∶1的質(zhì)量比混合，勻速攪拌并回流反應(yīng)24h，溫度控制在55～65℃之間，制備出陽(yáng)離子松香酯；將陽(yáng)離子松香酯與松香按1∶1的質(zhì)量比混合，然后再加入松香質(zhì)量5％的吐溫，將其在油浴中熔化，勻速攪拌，待混合物全熔后，溫度升至145～155℃，繼續(xù)攪拌約10min進(jìn)行乳化反應(yīng)；將已乳化的松香降溫至110～120℃，以1600～2000r/min的速度攪拌，然后向其中加入其質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.5％聚乙烯醇沸水溶液并在100～120r/min的速度下攪拌10min，形成松香乳液，然后冷卻至室溫即可。
權(quán)利要求
1.陽(yáng)離子松香中堿性施膠劑的制備方法，其特征在于，1)首先，向丙酮溶液中緩慢通入三甲胺氣體，得到三甲胺丙酮溶液；2)將三甲胺丙酮溶液與環(huán)氧氯丙烷按1.1～1.5∶1的摩爾比混合，在室溫下攪拌24小時(shí)，得到以丙酮為介質(zhì)的環(huán)氧丙基三甲基氯化銨分散體系；3)將十二酸、硬脂酸與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20.0％～25.0％的氫氧化鈉水溶液按2∶1∶3的摩爾比混合得混合液，再向其中加入混合液質(zhì)量2～3倍的丙酮作反應(yīng)溶劑，待皂化完全后，再以混合液∶松香為5-10∶100的質(zhì)量比向皂化后的溶液中加入松香，使其完全溶解得到松香溶液；4)將以丙酮為介質(zhì)的環(huán)氧丙基三甲基氯化銨分散體系加入松香溶液中，其混合比例是環(huán)氧丙基三甲基氯化銨與松香溶液中的松香按1∶1的質(zhì)量比混合，勻速攪拌并回流反應(yīng)24h，溫度控制在55～65℃之間，制備出陽(yáng)離子松香酯；5)將陽(yáng)離子松香酯與松香按1∶1-10的質(zhì)量比混合，然后再加入松香質(zhì)量5％的乳化劑，將其在油浴中熔化，勻速攪拌，待混合物全熔后，溫度升至145～155℃，繼續(xù)攪拌約10min進(jìn)行乳化反應(yīng)；6)將已乳化的松香降溫至110～120℃，以1600～2000r/min的速度攪拌，然后向其中加入其質(zhì)量分?jǐn)?shù)3％～5％聚乙烯醇沸水溶液并在100～120r/min的速度下攪拌10min，形成松香乳液，然后冷卻至室溫即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽(yáng)離子松香中堿性施膠劑的制備方法，其特征在于所說(shuō)的乳化劑為AEO-20、吐溫、Span-60。
全文摘要
陽(yáng)離子松香中堿性施膠劑的制備方法，以松香、三甲胺為主要原料，選擇一種含環(huán)氧基單體，反應(yīng)制得陽(yáng)離子松香酯，再經(jīng)過(guò)一定條件，反應(yīng)制得松香乳液。本發(fā)明可以使紙張表面均勻分布一種低表面自由能的物質(zhì)，形成一層憎液性膜，阻止或延緩液體對(duì)纖維的滲透和擴(kuò)散，使紙或紙板具有抗拒液體(特別是水和水溶液)擴(kuò)散和滲透性能。
文檔編號(hào)D21H21/16GK101054784SQ200710017860
公開(kāi)日2007年10月17日 申請(qǐng)日期2007年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月15日
發(fā)明者楊建洲, 張龍, 苗宗成 申請(qǐng)人:陜西科技大學(xué)