专利名称：石蜡/akd复合型中性造纸施胶剂的制备方法
技术领域：
本发明属于造纸领域，尤其是一种石蜡/AKD复合型中性造纸施胶剂的 制备方法。
背景技术：
在抄纸过程中，对纸张进行施胶处理是造纸湿部的一道十分重要的工序。 在中碱性造纸工艺中的中碱性施胶技术，是20世纪70年代从国外发展起来 的一项新技术，国内从20世纪80年代开始使用中性施胶，经过近20年的努 力，中性施胶的研究取得了迅速的发展，特别是AKD中性施胶，在多种中碱 性施胶抄造技术中的发展最为迅速。
使用AKD (垸基烯酮二聚体)作施胶剂的中碱性造纸采用碳酸钙作填料， 可以节省约25%的纤维原料，大大降低了成本，同时碳酸钙对pH值的缓冲作用 更加方便了二次纤维的利用；另外，使用碳酸钙加填，纸张的白度、不透明 度、耐折度、表面强度、耐久性能和印刷性能均有明显提高，且纸张的脆性 明显降低，这在一定程度上解决了草桨纸易发脆的问题，并可获得重施胶效 果，而不存在沉淀物，通常也不会出现假施胶现象，并可以在高填料量下施 胶而不会产生沉淀物。此外，AKD施胶对控制纸板的边缘渗透十分有效，所以 液体包装纸往往使用AKD施胶。由于采用中性抄纸对纸机设备和附件腐蚀较 轻、废水量少、排水pH值高，且AKD属于反应型施胶剂，既可以改善纸张的性 能，又可用于低强度而又价廉的纤维的补强，故其应用前景要比传统的酸性 施胶剂要好。通过国内铜板原纸厂家的推广，目前相继在邮票原纸、静电复 印纸、胶版印刷纸、档案纸、高级文化用纸等纸种中被广泛使用。
AKD即烷基烯酮二聚体，它的分子中有1个内酯环和2个垸基侧链，是 一种不饱和内酯，外观为蜡状固体，熔点为40 — 50。C，在65.5。C以上及易水 解为酮，AKD系列中最具代表性的是十六烷基烯酮二聚体。AKD结构式为-
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其特性是不溶于水，能溶于乙醇、苯和三氯甲烷等有机溶剂中，常温下外观
为淡黄色蜡状固体。应用于造纸工业中的浆内AKD施胶剂，其化学组成是十 四烷基或十六垸基的烯酮二聚体，属反应型施胶剂。AKD对纸张的施胶机理 主要包括三个阶段①AKD胶乳颗粒在纤维表面的留着；②加热熟化过程中，AKD在纤维表面的铺展；③AKD分子与纤维素发生化学反应。
AKD本身具有憎水性长链脂肪基和反应性官能基，当AKD施胶剂胶料加 入纸浆内，由于AKD施胶剂在借助阳离子剂的作用下，留着在带阴电荷的纤 维上，湿纸页在压榨和干燥过程中，胶料微粒均匀吸附和分布在纤维表面。 AKD熔点较低，在纸机干燥部，AKD胶熔融并在中性或碱性pH值作用下，反 应官能基与纤维素羟基发生酯化反应，并与纤维架键结合，而疏水性长链脂 肪基转向纸面，形成疏水层，使成纸昇有高度抗水性和施胶效果。
AKD施胶剂在使用过程中，常出现的一些问题是(l).AKD施胶剂为反应 型施胶剂，反应较慢，需要一定的熟化时间。(2).由于AKD本身不带电荷，因 此在纸纤维上难以留着， 一般需要使用阳离子乳化剂将AKD乳化，使AKD带 上阳电荷而吸附到带负电荷的纤维上。早期是以阳离子淀粉作为AKD的阳离 子乳化剂，但阳离子淀粉的电荷密度较低，分子质量较大，与AKD粒子的结 合强度也较低，因此乳液的稳定性和施胶效果较差；另外，淀粉容易霉变， 会引起乳液变质，因此施胶效果往往欠佳。
石蜡是由高分子碳氢化合物所构成，主要成份是正构烷烃，其结构式为 CnH2n+2 ，含有16 35个碳原子的正垸烃的混合物，其中n值越大，石蜡的 熔点越高。石蜡分子中不含亲水基团，油性极强。石蜡乳液可以制浆内单独 用作浆内施胶剂，或和松香胶掺用作混合施胶剂。它可以在酸性条件下施胶， 也可用碳酸钙做填料，在中性或近碱性条件下进行浆内施胶施胶。另外，石 蜡乳液也常用于纸机内外的表面施胶，用以提高纸张的抗水性和抗渗透性能， 故广泛用于造纸工业的各种纸及纸板，如印刷包装纸、书写纸、食品包装纸、 电缆包装纸、折叠纸板、纸杯原纸、纸盘原纸及冷冻食品纸板。
使用石蜡乳液之所以能够增加抗水性，不是由于形成了连续性蜡膜，而 是纤维被极细微的蜡粒子所覆盖，增加了纤维与水的接触角所致。全部采用 石蜡乳液施胶时，纸质较软且对纸张的强度有一定的损失。因此，通常不单 独使用石蜡乳液进行施胶，而是将其与其它胶料混合使用。
通常情况下用石蜡和松香胶复配使用，未见有石蜡和AKD复配使用的报道。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种石蜡/AKD复合型 中性造纸施胶剂的制备方法，本制备方法使用自制阳离子型复合乳化剂乳化 AKD和石蜡的混合物所制得的新型复合型施胶剂，提高了纸张下机施胶度， 降低了胶料成本，同时减少了单一石蜡乳液对纸张强度的影响。
本发明是通过以下技术方案来实现的
一种石蜡/AKD复合型中性施胶剂的制备方法，其制备方法的步骤是
a).在65 75'C水浴下，将AKD和石蜡蜡粉融化成AKD溶液，并分别对 复合乳化剂和水进行预热；
(2) .将加热后的复合乳化剂加入到熔融的AKD溶液中并用快速剪切搅拌 机在9000 10000r/min下搅拌0. 8 1. 2分钟；
(3) .提高快速剪切搅拌机转速至21000 22000r/min并加入预热水使形 成的AKD溶液在W/0到0/W转化点附近进行乳化；快速搅拌1. 5 2. 5分钟后， 加入预热水并继续搅拌1. 5 2. 5分钟；
(4) .加入絮凝剂PAC的水溶液，并继续搅拌0. 8 1. 2分钟；
(5) .停止搅拌并用冷水快速冷却降温，即得石蜡/AKD复合型中性施胶剂 乳液成品。
而且，所述的AKD溶液中AKD和石蜡蜡粉的重量比例为4: 1 4。 而且，所述的复合乳化剂包括阳离子聚合物乳化剂为丙烯酰胺或苯乙烯 或阳离子单体。
而且，所述的阳离子单体包括甲基酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC) 、 二烯 丙基二甲基氯化铵(DADMAC)。
而且，所述的对复合乳化剂和水的预热温度为60 7(TC:
而且，所述的絮凝剂PAC包括聚铝、碱式氯化铝，其水溶液的浓度为40 50%。
而且，所述的体积比AKD溶液复合乳化剂预热水=5: 3: 20。 本发明的优点和有益效果是
(1) .本发明主要采用阳离子乳化剂乳化AKD和石蜡的混合物，制得一种复
合型中性施胶剂，该复合型中性施胶剂具有留着率高，对纸张物理性能影响 小，且乳液稳定等优点。
(2) .本发明所制得的复合型中性施胶剂应用在浆内施胶中，与单一 AKD 乳液相比，下机施胶度和熟化后的施胶度均有所提高，且熟化时间縮短。在 达到词等施胶效果的同时，本发明施胶剂的用量更少，这在一定程度上为企 业降低了生产成本，提高了经济效益。
(3) .本发明制备方法所制得的新型复合型施胶剂，提高了纸张下机施胶 度，降低了胶料成本，同时减少了单一石蜡乳液对纸张强度的影响。
具体实施例方式
本发明通过以下实施例进一步详述，但本实施例所叙述的技术内容是说 明性的，而不是限定性的，不应依此来局限本发明的保护范围。 实施例1:
一种石蜡/AKD复合型中性施胶剂的制备
(1) .在7(TC水浴下，将AKD10g和石蜡2. 5g混合融化，并分别对乳化剂
丙烯酰胺和水进行预热，预热温度均为65"C。
(2) .将乳化剂丙烯酰胺9ml加入到烙融的AKD中并用快速剪切搅拌机在 10000r/min下搅拌1分钟。
(3) .提高快速剪切搅拌机转速至22000r/min并加入20ml预热水以使乳液 在W/0到0/W转化点附近进行乳化；快速搅拌2分钟后，加入60ml预热水继 续搅拌2分钟。
(4) .加入含0. 5gPAC的水溶液10ml，并继续搅拌1分钟。
(5) .停止搅拌并用冷水快速冷却降温，得复合施胶剂乳液成品。此乳液的 粒径为1268nm， Zeta电位为38mV。
实施例2:
按上述的相同步骤，重复进行实施例l，将石蜡用量改成5g，制得复合 施胶剂乳液。此乳液的粒径为1250nm， Zeta电位为37mV。 实施例3:
按上述的相同歩骤，重复进行实施例l，将石蜡用量改成10g，制得复 合施胶剂乳液。此乳液的粒径为1283nm， Zeta电位为34mV。 下面通过两个应用实例进一歩说明本发明的先进性 应用实例1:
用以上实施例2中制备的产品用于浆内施胶，并与传统的单一 AKD乳液 进行对比。测试结果表明当本发明施胶剂的用量为0.2%时，纸张下机施胶 度为51s，熟化后纸页施胶度达61s，其下机熟化程度达83.6%;而要达到 61s的施胶度，传统的单一AKD施胶剂乳液的用量则需要0.3X，且其下机施 胶度仅为37s，下机熟化程度为60.6%，达到相同的熟化施胶效果。本发明 的施胶剂为传统单一 AKD施胶剂用量的63%，说明在达到同等施胶效果的同 时，本发明施胶剂的用量更少，且下机熟化程度更高，降低了生产成本，提 高了经济效益。
应用实例2:
用以上实施例2中制备的产品用于浆内施胶，考察复合施胶剂对纸张物 理强度指标的影响。测试结果表明复合施胶剂的加入并没有使纸张的撕裂 度、耐破度和抗张强度等强度指标下降。
权利要求
1.一种石蜡/AKD复合型中性施胶剂的制备方法，其特征在于其制备方法的步骤是(1).在65～75℃水浴下，将AKD和石蜡蜡粉融化成AKD溶液，并分别对复合乳化剂和水进行预热；(2).将加热后的复合乳化剂加入到熔融的AKD溶液中并用快速剪切搅拌机在9000～10000r/min下搅拌0.8～1.2分钟；(3).提高快速剪切搅拌机转速至21000～22000r/min并加入预热水使形成的AKD溶液在W/O到O/W转化点附近进行乳化；快速搅拌1.5～2.5分钟后，加入预热水并继续搅拌1.5～2.5分钟；(4).加入絮凝剂PAC的水溶液，并继续搅拌0.8～1.2分钟；(5).停止搅拌并用冷水快速冷却降温，即得石蜡/AKD复合型中性施胶剂乳液成品。
2. 根据权利要求1所述的石蜡/AKD复合型中性施胶剂的制备方 法，其特征在于所述的AKD溶液中AKD和石蜡蜡粉的重量比例为4: 1 4。
3. 根据权利要求1所述的石蜡/AKD复合型中性施胶剂的制备方 法，其特征在于所述的复合乳化剂包括阳离子聚合物乳化剂为丙烯 酰胺或苯乙烯或阳离子单体。
4. 根据权利要求3所述的石蜡/AKD复合型中性施胶剂的制备方 法，其特征在于所述的阳离子单体包括甲基酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC) 、 二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)。
5. 根据权利要求1所述的石蜡/AKD复合型中性施胶剂的制备方 法，其特征在于所述的对复合乳化剂和水的预热温度为60 7(TC。
6. 根据权利要求1所述的石蜡/AKD复合型中性施胶剂的制备方 法，其特征在于所述的絮凝剂PAC包括聚铝、碱式氯化铝，其水溶 液的浓度为40 50%。
7. 根据权利要求1所述的石蜡/AKD复合型中性施胶剂的制备方法，其特征在于所述的体积比AKD溶液复合乳化剂预热水二5: 3: 20。
全文摘要
本发明涉及一种石蜡/AKD复合型中性造纸施胶剂的制备方法，其步骤是(1)将AKD和石蜡蜡粉融化成AKD溶液；(2)将加热后的复合乳化剂加入到熔融的AKD溶液中并用快速剪切搅拌机搅拌；(3)提高快速剪切搅拌机转速并加入预热水使形成的AKD溶液在W/O到O/W转化点附近进行乳化；快速搅拌并加入预热水并继续搅拌；(4)加入絮凝剂PAC的水溶液，并继续搅拌；(5)停止搅拌并用冷水快速冷却降温，即得石蜡/AKD复合型中性施胶剂乳液成品。本发明所制得的复合型中性施胶剂具有留着率高，对纸张物理性能影响小，且乳液稳定等优点。
文档编号D21H21/16GK101168940SQ20071015069
公开日2008年4月30日 申请日期2007年12月4日 优先权日2007年12月4日
发明者邢仁卫, 金新华, 陈夫山 申请人:天津科技大学