一种高性能环保型纸张增强剂及其制备方法与流程

本发明涉及纸制品领域，尤其涉及一种高性能环保型纸张增强剂及其制备方法。

背景技术：

1、纸张是一种由纤维状物质，通常来源于植物，如木材、棉花、麻类等制成的传统书写、印刷、绘画和其他艺术创作的基础材料，也是日常生活中广泛使用的包装、清洁等多种用途的产品。

2、纸张主要由植物纤维，如木材、棉麻等制成，质地轻便、密度小，使得携带、搬运和使用十分便捷，同时，纸张还具有良好的透气性和吸湿性，这有助于纸张在干燥和潮湿环境下的稳定，但也意味着纸张容易受潮，纸张固有的干湿强度不够，易破损，抗张强度低，易撕裂，因此，现有的造纸工艺往往通过在造纸环节中添加纸张增强剂来改善纸张的物理强度和整体性能；

3、现有的纸张增强剂包括聚丙烯酰胺类增强剂与淀粉类增强剂、聚乙烯醇类增强剂，其中聚丙烯酰胺类增强剂适用于多种类型的纸浆和纸制品，包括新闻纸、文化纸、包装纸、特种纸等，对于各种纤维原料如木浆、竹浆、草浆和废纸浆等均有良好的增强效果，相较于其他两种适用性更广泛，但是聚丙烯酰胺类增强剂相比于淀粉类增强剂，聚丙烯酰胺对温度、ph值和微生物降解的敏感度较低，从而会对纸张的降解速率产生影响，纸张降解速率较慢不仅会对再生纸的进一步循环利用产生影响，同时当废弃纸张进入自然环境时也会对土壤和生态系统产生一定的负面影响。

4、因此，有必要提供一种高性能环保型纸张增强剂及其制备方法解决上述技术问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种高性能环保型纸张增强剂及其制备方法，可以有效解决背景技术中的问题。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、一种高性能环保型纸张增强剂，按重量份计，包括如下重量份数的原料：60-70wt％的丙烯酰胺单体水溶液140-160份，25-50wt％的阳离子单体水溶液40-70份，10-30wt％阴离子型单体水溶液10-20份，3-8wt％引发剂混合溶液5-25份，交联剂1.2-1.8份，分子量调节剂4-8份，终止剂2-8份，1-10wt％聚乳酸4-8份，1-10wt％聚己内酯4-8份，3-20wt％木质素衍生物4-16份。

4、作为优选，所述阳离子单体为季铵化木质素。

5、作为优选，所述阴离子单体为羧酸盐。

6、作为优选，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵中的任意一种。

7、作为优选，所述交联剂为ε-己内酯、聚乙二醇-聚乳酸嵌段共聚物中的任意一种。

8、作为优选，所述分子量调节剂为异丙醇。

9、作为优选，所述终止剂为巯基化合物、叔胺类物质中的任意一种。

10、本发明还提供一种高性能环保型纸张增强剂的制备方法，包括如下步骤：

11、s1：称取所述重量份数的原料；

12、s2：将丙烯酰胺单体水溶液、阳离子单体水溶液和阴离子型单体水溶液进行搅拌混合，搅拌频率为50-100r/min，持续15-60min使其混合均匀，得到复合溶液一；

13、s3:将复合溶液一加热至40-60℃，同时气压控制在0.8kpa-1.37kpa之间，按所述重量分数缓慢的将引发剂混合溶液滴加至复合溶液一中，搅拌混合，搅拌频率为160-190r/min，搅拌30-40min至充分融合，得到复合溶液二；

14、s4:按所述重量分数依次将聚乳酸、聚己内酯和木质素衍生物加入复合溶液二中，搅拌混合，搅拌频率为160-190r/min，搅拌30-45min至充分融合，得到复合溶液三；

15、s5:按所述重量分数将交联剂加入复合溶液三中，搅拌混合，搅拌频率为50-100r/min持续30-40min搅拌至融合，得到复合溶液四；

16、s6:按所述重量分数将终止剂加入复合溶液四中，间歇搅拌3-8次，每次间隔5-10min，搅拌10-20min，搅拌完成后使其自然冷却，过滤除去未反应的杂质，并对过滤后的溶液进行浓缩，得到纸张增强剂。

17、作为优选，所述s3和s4中得到的复合溶液二和复合溶液三的ph值在4-7之间。

18、本发明提供的上述技术方案与现有技术相比至少具有如下优点：

19、1、聚乳酸具有良好的生物降解性、透明度和机械性能，作为增强剂，可以提高纸张的强度和耐久性，同时增加了纸张的可降解性能。

20、2、聚己内酯也是一种生物可降解聚合物，由己内酯单体制备而成，聚己内酯具有更低的结晶温度和更长的降解周期，具有优良的柔韧性、生物相容性和降解性，在纸张增强剂中，聚己内酯可以提供良好的柔韧性和低温下的加工性能，有助于改善纸张的柔韧性和抗冲击性。

21、3、木质素是植物细胞壁的主要成分之一，通过化学改性可以得到一系列木质素衍生物，这些衍生物具有良好的生物降解性和作为粘合剂或增强剂的潜力，木质素衍生物在纸张增强剂中可以提高纸张的干湿强度、耐久性和环保性能，同时由于其来源于可再生资源，有助于减少对石油基化学品的依赖，支持可持续发展。

22、4、聚乳酸、聚己内酯、木质素衍生物都具有良好的生物降解性，分别加入在纸张增强剂中都可以增加纸张的可降解性，同时聚乳酸和木质素衍生物在纸张增强剂中还可以提高纸张的强度和耐久性，聚己内酯在纸张增强剂中可以改善纸张的柔韧性和抗冲击性，同时将聚乳酸、聚己内酯、木质素衍生物按比例加入纸张增强剂中，既可以提高纸张的综合机械性能，包括强度、韧性、耐水性和耐候性，还可以优化纸张在使用后的生物降解性能，同时降解后的产物对生态环境无明显不利影响，实现更全面的环保效果，同时，通过三种材料的共同作用，可降低单一材料的使用量，从而降低制备成本。

技术特征：

1.一种高性能环保型纸张增强剂，其特征在于，包括如下重量份数的原料：60-70wt％的丙烯酰胺单体水溶液140-160份，25-50wt％的阳离子单体水溶液40-70份，10-30wt％阴离子型单体水溶液10-20份，3-8wt％引发剂混合溶液5-25份，交联剂1.2-1.8份，分子量调节剂4-8份，终止剂2-8份，1-10wt％聚乳酸4-8份，1-10wt％聚己内酯4-8份，3-20wt％木质素衍生物4-16份。

2.根据权利要求1所述的一种高性能环保型纸张增强剂，其特征在于：所述阳离子单体为季铵化木质素。

3.根据权利要求1所述的一种高性能环保型纸张增强剂，其特征在于：所述阴离子单体为羧酸盐。

4.根据权利要求1所述的一种高性能环保型纸张增强剂，其特征在于：所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的一种高性能环保型纸张增强剂，其特征在于：所述交联剂为ε-己内酯、聚乙二醇-聚乳酸嵌段共聚物中的任意一种。

6.根据权利要求1所述的一种高性能环保型纸张增强剂，其特征在于：所述分子量调节剂为异丙醇。

7.根据权利要求1所述的一种高性能环保型纸张增强剂，其特征在于：所述终止剂为巯基化合物、叔胺类物质中的任意一种。

8.一种高性能环保型纸张增强剂的制备方法，其用于制备权利要求1～7任意一项所述的高性能环保型纸张增强剂，其特征在于，该高性能环保型纸张增强剂的制备方法，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的高性能环保型纸张增强剂的制备方法，其特征在于：所述s3和s4中得到的复合溶液二和复合溶液三的ph值在4-7之间。

技术总结
本发明公开了一种高性能环保型纸张增强剂及其制备方法，涉及纸制品领域，高性能环保型纸张增强剂包括以下组份：60‑70wt％的丙烯酰胺单体水溶液140‑160份，25‑50wt％的阳离子单体水溶液40‑70份，10‑30wt％阴离子型单体水溶液10‑20份，3‑8wt％引发剂混合溶液5‑25份，交联剂1.2‑1.8份，分子量调节剂4‑8份，终止剂2‑8份，1‑10wt％聚乳酸4‑8份，1‑10wt％聚己内酯4‑8份，3‑20wt％木质素衍生物4‑16份。本发明通过在原料中添加了聚乳酸、聚己内酯、木质素衍生物，既可以提高纸张的综合机械性能，还可以优化纸张在使用后的生物降解性能，用途广泛。

技术研发人员：庄贤军,张虎寅,孙世良,肖杰,席军林
受保护的技术使用者：广东鑫甬生物科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/6/30