專利名稱：一種造紙抗水劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及造紙工業(yè)所用的抗水劑，以及該抗水劑的制備方法。
背景技術(shù)：
脲醛樹脂是一種制備工藝簡單、原料價廉易購、顏色淺、粘結(jié)強(qiáng)度高的熱固性高分子粘合劑，廣泛應(yīng)用于夾芯板、膠合板、紙制品、纖維紙制品等領(lǐng)域。但是游離甲醛是世界上公認(rèn)的致癌物質(zhì)，刺激眼睛和呼吸道黏膜等，最終造成免疫功能異常，肝損傷、肺損傷以及中樞神經(jīng)受到影響而且致使胎兒畸形。高游離甲醛脲醛樹脂的應(yīng)用給環(huán)境和人體帶來很大的危害。鑒于以上原因，開發(fā)環(huán)保型脲醛樹脂膠對減少環(huán)境污染，提高人們的健康水平十分重要，國內(nèi)一些脲醛樹脂的生產(chǎn)廠家，也積極采取各種措施來降代游離甲醛的含量，常用的材料有三聚氰胺、硫脲、氧化淀粉等，但其成本均很高，受材料成本和合成工藝的影響，改善效果仍不十分明顯，游離甲醛含量還是很高。本發(fā)明在脲醛樹脂的合成中用乙二醛代替甲醛的使用，避免了甲醛的加入，從而在根本上消除了游離甲醛的存在，且該產(chǎn)品施強(qiáng)效果明顯，成本低廉。此項專利申請所要解決的技術(shù)問題脲醛樹脂是一種傳統(tǒng)的紙張抗水劑，由于其價格廉價、與水混溶性好、固含量高、 粘度低、施強(qiáng)效果明顯，因此一直被廣泛的應(yīng)用。但它在生產(chǎn)和使用過程中容易釋放出游離甲醛，帶來極大的健康危害。由于傳統(tǒng)的脲醛樹脂有游離甲醛的危害，近年來國外已開始禁用，而一些不含甲醛的抗水劑成本大多較高，因此本研究提出了乙二醛來替代甲醛合成乙二醛/尿素樹脂， 從而在根本上解決了脲醛樹脂中存在甲醛的這一問題，避免了甲醛污染，并且抗水效果明
Mo此項專利申請的技術(shù)方案簡介

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種造紙用抗水劑的制備方法， 該方法是以乙二醛全部替代甲醛，以乙二醛和尿素為原料合成脲醛樹脂，其最終產(chǎn)品的固含量為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的45-60%，無甲醛含量；產(chǎn)品的pH = 3-5，粘度=10-70cps,比重= 1. 2-1. 3gr/ml。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明脲醛樹脂在制備過程中，乙二醛/尿素的摩爾比為 1.5-2.0 1投料，乙二醛分兩次加料，兩次加料的摩爾比為9 1，具體步驟如下1、首先向反應(yīng)釜中加入乙二醛，并用10% NaOH水溶液調(diào)節(jié)至合適PH值。2、加入尿素，加熱促進(jìn)溶解。3、升溫至450C -55°C，恒溫反應(yīng)2. 5-3. 5小時。4、然后加入剩余乙二醛，恒溫反應(yīng)2-3小時。
5、反應(yīng)完成后，停止加熱，加入適量的消醛劑和漂白劑，攪拌均勻。
具體實施例方式實施例1乙二醛跟尿素投料摩爾比2 1，在？!1 = 5.5-6.0，溫度為451-551的條件下恒溫反應(yīng)4小時，反應(yīng)完畢后加入適量的過硫酸銨和次氯酸鈉，詳細(xì)步驟如下1、按照乙二醛與尿素摩爾比為2 1的投料比加入適量的乙二醛，此時PH = 2.2 ； 用10% NaOH水溶液調(diào)節(jié)pH = 5. 5。2、加入反應(yīng)所需的尿素，加熱促進(jìn)溶解。3、溫度升至30°C，停止加熱，待反應(yīng)自動升溫至50°C，開始計時，恒溫反應(yīng)4小時4、4小時后，停止加熱。加入適量的反應(yīng)水，然后加入總質(zhì)量的0. 2%。過硫酸胺和 1%。次氯酸鈉。5、溶液均勻后，即可停止攪拌。該方法制得抗水劑pH = 3. 6，粘度為19. 5cps,比重為1. 263gr/ml,固含量為 53%，該產(chǎn)品在高溫時顏色變深且體積膨脹，有大泡，但是涂布在紙上后用濕拉毛方法進(jìn)行抗水性能測試，效果佳。實施例2乙二醛跟尿素投料摩爾比為2 1，乙二醛分兩次投料，兩次投料比為9 1。首先乙二醛與尿素在PH = 5. 5-6. 0，恒溫50°C下反應(yīng)3小時，然后加入剩余的乙二醛，將pH調(diào)至7. 5-8. 0之間，恒溫50°C下再反應(yīng)3小時，反應(yīng)完畢后加入適量的過硫酸銨和次氯酸鈉， 詳細(xì)步驟如下1、按照乙二醛與尿素摩爾比為2 1的投料比加入90%的乙二醛，此時pH= 2.0 ； 用10% NaOH水溶液調(diào)節(jié)pH = 5. 7。2、加入反應(yīng)所需的尿素，加熱促進(jìn)溶解。3、溫度升至30°C，停止加熱，待反應(yīng)自動升溫至50°C，開始計時，恒溫反應(yīng)3小時。4、3小時后，加入剩余乙二醛，調(diào)節(jié)pH恒定在7. 7。恒溫反應(yīng)3小時。初期pH變化較快，需每15分鐘就要調(diào)節(jié)一次pH值。5、反應(yīng)完成后，停止加熱，加入適量的反應(yīng)水，然后加入總質(zhì)量的0. 2%。過硫酸胺和1%。次氯酸鈉。6、溶液均勻后，即可停止攪拌。該方法制得的抗水劑pH = 4.0，粘度為25. 5cps，比重為1. 285gr/ml，固含量為 52%，但該方法合成的產(chǎn)品顏色較深，呈深黃色，且在高溫處理時體積膨脹有大泡，涂布在紙上后用濕拉毛方法進(jìn)行抗水性能測試，易被水侵蝕，擦試時紙張容易壞，抗?jié)駨?qiáng)效果不是很明顯。實施例3乙二醛跟尿素投料摩爾比為2 1，乙二醛分兩次投料，兩次投料比為9 1。首先乙二醛與尿素在PH = 5. 5-6. 0，恒溫50°C下反應(yīng)3小時，然后加入剩余的乙二醛，恒溫50°C 下再反應(yīng)2小時，反應(yīng)完畢后加入適量的過硫酸銨和次氯酸鈉，詳細(xì)步驟如下1、按照乙二醛與尿素摩爾比為2 1的投料比加入90%的乙二醛，此時pH= 2.0 ；用10% NaOH水溶液調(diào)節(jié)pH = 5. 6。2、加入反應(yīng)所需的尿素，加熱促進(jìn)溶解。3、溫度升至30°C，停止加熱，待反應(yīng)自動升溫至50°C，開始計時，恒溫反應(yīng)3小時。4、3小時后，加入剩余乙二醛，此時pH值無大變化，仍為5左右。恒溫反應(yīng)2小時。5、反應(yīng)完成后，停止加熱，加入適量的反應(yīng)水，然后加入總質(zhì)量的0. 2%。過硫酸胺和1%。次氯酸鈉。6、溶液均勻后，即可停止攪拌。該方法制得的抗水劑外觀為淡黃色透明液體，PH為3. 8，粘度為30cps，比重為
1.285gr/ml,固含量56%，涂布在紙上后用濕拉毛方法進(jìn)行抗水性能測試，涂布后的紙張不易被水侵蝕，耐擦拭，抗?jié)駨?qiáng)效果明顯。實施例4乙二醛跟尿素投料摩爾比為1.5 1，乙二醛分兩次投料，兩次投料比為9 1。 首先乙二醛與尿素在PH = 5. 5-6. 0，恒溫50°C下反應(yīng)3小時，然后加入剩余的乙二醛，恒溫 50°C下再反應(yīng)2小時，反應(yīng)完畢后加入適量的過硫酸銨和次氯酸鈉，詳細(xì)步驟如下1、按照乙二醛與尿素摩爾比為1.5 1的投料比加入90%的乙二醛，此時pH =
2.0 ；用10% NaOH水溶液調(diào)節(jié)pH = 5. 6。2、加入反應(yīng)所需的尿素，加熱促進(jìn)溶解。3、溫度升至30°C，停止加熱，待反應(yīng)自動升溫至50°C，開始計時，恒溫反3小時。4、3小時后，加入剩余乙二醛，此時pH值無大變化，仍為5左右。恒溫反應(yīng)2小時。5、反應(yīng)完成后，停止加熱，加入適量的反應(yīng)水，然后加入總質(zhì)量的0. 2%。過硫酸胺和1%。次氯酸鈉。6、溶液均勻后，即可停止攪拌。該方法制得的抗水劑外觀為淡黃色透明液體，pH為4. 0，粘度為25cps，比重為 1. 278gr/ml,固含量60%，涂布在紙上后用濕拉毛方法進(jìn)行抗水性能測試，涂布后的紙張不易被水侵蝕，耐擦拭，抗?jié)駨?qiáng)效果明顯。下面再結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。附

圖1是本發(fā)明工藝流程圖，即無甲醛抗水劑的工藝流程圖。附圖1中，1為尿素的親核加成反應(yīng)，在pH = 5. 5-6. 0的乙二醛中投入相應(yīng)比例的尿素，升溫至30°C使尿素完全溶解，關(guān)閉加熱器，待溫度自動升至50°C反應(yīng)池，補(bǔ)加余下的乙二醛后繼續(xù)反應(yīng)池，加入過硫酸銨及次氯酸鈉，調(diào)節(jié)到相應(yīng)的固含量即刻出料。附圖2是本發(fā)明生產(chǎn)裝置示意圖，即無甲醛抗水劑的生產(chǎn)裝置圖。其中，1為放料閥，2為反應(yīng)釜，3為加料口，4為攪拌器，5為真空泵。附圖3是本發(fā)明的紅外光譜圖，即無甲醛抗水劑的紅外光譜圖。三.本發(fā)明的優(yōu)點由于在反應(yīng)過程中用乙二醛全部代替了甲醛，避免的甲醛的加入，因此本方法合成的樹脂無甲醛含量，環(huán)保健康，降低了潛在的健康危險，并且易于儲存和運輸；該方法合成的樹脂跟三聚氰胺甲醛樹脂和其他無甲醛樹脂相比，費效比高，耐濕摩擦效果顯著；該方法合成的樹脂不會增加使用淀粉作膠粘劑涂料的粘度；
該方法合成的樹脂同三聚氰胺樹脂相比，在低溫下熟化速度快。四.乙二醛/尿素樹脂的反應(yīng)機(jī)理乙二醛有兩個羰基活性基團(tuán)，尿素有兩個氨基活性基團(tuán)，反應(yīng)按以下方式進(jìn)行
權(quán)利要求
1.一種造紙抗水劑，其特征在于該造紙抗水劑的固含量為45-60%，無甲醛含量；產(chǎn)品的 pH = 3-5，粘度=10-70cps，比重=1. 2-1. 3gr/ml。
2.制備權(quán)利要求1中所述造紙抗水劑的方法，其特征在于采用以下步驟(1)向反應(yīng)釜中加入部分乙二醛，并用10%NaOH水溶液調(diào)節(jié)至適當(dāng)pH值；(2)加入尿素，加熱促進(jìn)溶解；(3)升溫至450C-55°C，恒溫反應(yīng)2. 5-3. 5小時；(4)加入剩余乙二醛，恒溫反應(yīng)2-3小時；(5)反應(yīng)完成后，停止加熱，加入適量的消醛劑和漂白劑，攪拌均勻。
3.如權(quán)利要求2所述造紙抗水劑的制備方法，其特征在于乙二醛分兩批加入。
4.如權(quán)利要求2所述造紙抗水劑的制備方法，其特征在于兩批加入乙二醛的摩爾比為第1次加入的乙二醛第2次加入的乙二醛=9 1。
5.如權(quán)利要求2所述的造紙抗水劑的制備方法，其特征在于使用的乙二醛總量跟尿素的摩爾比為乙二醛尿素=1.5-2. 0 1.0。
6.如權(quán)利要求2所述造紙抗水劑的制備方法，其特征在于(1)步驟中適當(dāng)pH值為pH =5. 5-6. 0。
7.如權(quán)利要求2所述造紙抗水劑的制備方法，其特征在于(5)步驟中的消醛劑為過硫酸銨。
8.如權(quán)利要求2所述造紙抗水劑的制備方法，其特征在于(5)步驟中的漂白劑為次氯酸鈉。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備造紙用抗水劑的方法，該方法包含以下步驟向反應(yīng)釜中加入部分乙二醛并用NaOH水溶液調(diào)節(jié)至適當(dāng)pH值，加入尿素，45℃-55℃反應(yīng)2.5-3.5h后加入剩余的乙二醛，繼續(xù)反應(yīng)2-3小時，最后停止加熱，加入過硫酸銨和次錄酸鈉攪拌均勻。該方法制備的造紙抗水劑固含量為45-60％，無甲醛含量；產(chǎn)品的pH＝3-5，粘度＝10-70cps，比重＝1.2-1.3gr/ml。由于該方法以乙二醛完全代替甲醛為原料跟尿素反應(yīng)，從根本上解決了脲醛樹脂中存在甲醛的這一難題，避免了甲醛污染，并且抗水效果明顯。
文檔編號C08G12/12GK102312395SQ20111010262
公開日2012年1月11日 申請日期2011年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月21日
發(fā)明者潘好學(xué), 胡志濱 申請人:深圳市瑞成科訊實業(yè)有限公司