一种提高高分子乳化剂乳化的asa乳液的施胶效果的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及在造纸过程中提高ASA施胶剂的施胶效果的方法。具体地，本发明涉 及在造纸施胶中，利用含羟基天然碳氢高分子多糖化合物处理造纸填料粒子，以提高高分 子乳化剂乳化的ASA乳液的施胶效果的方法。
【背景技术】
[0002] 纸是具有典型的极性、强亲水性特征的含纤维素的纤维复合材料，也就是说，它可 以容易地被水性体系润湿和溶胀。当书写和印刷时，以及当纸加工时，这导致水及其他液体 (例如油墨、印刷油墨）过度和不受控制地渗入纤维网络。由此产生的问题尤其包括内纤维 粘接力的消弱、机械性能的劣化、尺寸稳定性降低和非常差的可书写性和可印刷性。
[0003] 为了控制湿润和渗透行为，采用所称的施胶剂，其通过部分疏水化抵抗上述行为。 这些助剂可以添加到水性纤维素纸浆中（内施胶），也可以通过使用合适的涂布系统（例如 施胶压机、膜压机、涂覆机等）对已经形成的纸幅进行表面处理（表面施胶）而进行施加。 对于一定类型的纸，可以联合使用这两种方法。
[0004] 在中性或略碱性抄纸中，使用中性施胶剂，典型的中性施胶剂包括例如烷基烯酮 二聚体（AKD)和烯基琥珀酸酐（ASA)。近年来，使用中性施胶剂对纸张和纸板进行施胶在全 球已经变得普遍。一般而言，中性施胶剂本身是不溶于水的油状物，因此，其在添加至配料 用于最终施胶之前必定为乳液状态。为了获得稳定的中性施胶剂乳液，合适的乳化剂是相 当重要的。阳离子性淀粉和基于丙烯酰胺的合成聚合物通常用作乳化剂。要达到目标的施 胶效果，通常需要大量的阳离子淀粉乳化剂，而相对少得多的合成聚合物就可以实现类似 的效果，因此，与阳离子性淀粉相比，聚合物乳化剂吸引了更多的关注。而且，使用大量的阳 离子性淀粉显著地增加了从造纸厂排出的水中的化学需氧（COD)水平，这将引起严重的环 境污染。从保护环境的角度出发，期望使用阳离子性聚合物来代替阳离子淀粉。
[0005] 另一方面，出于减少成本的需要，现在向纸张中添加越来越多的填料如CaC03、 TiO2，以降低纤维消耗。
[0006] 然而，这些一般使用的填料会给碱性纸张的施胶带来不利影响，随着灰分比率的 增加，即，增加的填料越多，中性施胶受到的影响越为不利。特别是，在使用聚合物乳化剂作 为乳化剂的情况下，与使用阳离子性淀粉作为乳化剂的情况相比，中性施胶的效果往往不 理想。
[0007] 以前曾有文献报道过对填料进行表面修饰以提高施胶效果的报道，但是主要是填 料的疏水化改性与处理技术。美国专利5411639报道了对淀粉进行糊化，将淀粉的水溶液 与脂肪酸皂（脂肪酸的钠盐或者钾盐）混合，在一定条件下可得到淀粉/脂肪酸皂复合物， 将此复合物用于修饰填料，可有效地改善AKD的施胶性能。美国专利5527430也报道了一 种使用通过使用高分子进行填料的表面修饰，使填料表面疏水从而提高ASA施胶效果的方 法。在这两种方法中，都使用了脂肪酸或脂肪酸盐，且淀粉/脂肪酸皂复合物的用量较大， 导致整个过程复杂繁琐，使用的碳酸钙表面修饰化学药品用量很多，从经济价值而言，不利 于实际的应用。
【发明内容】
[0008] 鉴于上述现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种提高高分子乳 化剂乳化的ASA乳液的施胶效能的方法，其可显著改善以高分子乳化剂作为乳化剂的情况 下的中性施胶的效率。
[0009] 本发明的发明人为解决上述问题进行了深入研究，结果发现通过使用含羟基天然 碳氢高分子多糖化合物改性的造纸填料粒子作为造纸填料，可以有效的提高高分子乳化剂 乳化的ASA乳液的施胶效果。而且，还令人惊奇地发现，仅使用少量的含羟基天然碳氢高分 子多糖化合物对造纸填料粒子进行改性即可实现上述效果。
[0010] 即，本发明包括一种在造纸过程中提高高分子乳化剂乳化的ASA乳液的施胶效果 的方法，该方法包括使用高分子乳化剂乳化的ASA乳液作为施胶剂对所述纸浆进行施胶， 所述纸浆中添加有含羟基天然碳氢高分子多糖化合物改性的造纸填料粒子作为造纸填料。 [0011] 此外，本发明还提供一种造纸的方法，其包括以下步骤：将含羟基天然碳氢高分子 多糖化合物改性造纸填料粒子添加至纸浆中，同时或在此前或在此后，将高分子乳化剂乳 化的ASA乳液添加至纸浆中。
[0012] 根据本发明，可以显著改善以高分子乳化剂作为乳化剂时的ASA施胶的施胶效 率。根据本发明，合成高分子乳化的ASA乳液的施胶效果，不低于蒸煮阳离子淀粉乳化剂 (目前最有效的ASA施胶乳化剂）乳化的ASA乳液的施胶效果。
[0013] 发明的【具体实施方式】
[0014] 如无特殊说明，本说明书中的科技术语的含义与本领域技术人员一般理解的含义 相同，但如有冲突，则以本说明书中的定义为准。
[0015] 本发明提供一种在造纸过程中提高高分子乳化剂乳化的ASA乳液的施胶效果的 方法，该方法包括：使用高分子乳化剂乳化的ASA乳液作为施胶剂对所述纸浆进行施胶，所 述纸浆中添加有含羟基天然碳氢高分子多糖化合物改性的造纸填料粒子作为造纸填料。
[0016] ASA
[0017] 在本说明书中，ASA是指烯基琥珀酸酐，其是已知的中性施胶剂（美国专利 US3102064)。ASA施胶剂可以使用市售产品，如纳尔科产品N7540、N7542、N7543,凯米公司 产品AS2300等。ASA是不溶于水的油状物，其与水的混合物以乳液的形式存在，为了获得稳 定的ASA乳液，需要使用乳化剂。
[0018] 高分子乳化剂
[0019] 作为用于乳化ASA乳液的乳化剂，可以列举出例如阳离子性淀粉和基于丙烯酰胺 的合成聚合物。在本说明书中，高分子乳化剂可以是水溶性聚丙烯酰胺类化合物，其选自丙 烯酰胺与阳离子单体的共聚物、以及乙二醛交联的丙烯酰胺与阳离子单体的共聚物。
[0020] 这里，所述阳离子单体可以是选自二甲基烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲 基氯化铵、N，N，N-三甲基-3-(2-甲基烯丙酰氨基）-1-氯化丙铵、甲基丙烯酸Ν，Ν' -二甲 氨乙酯、甲基丙烯酸Ν，Ν' -二甲氨乙酯季铵盐阳离子、丙烯酸二甲胺基乙酯、丙烯酸二甲胺 基乙酯季铵盐、丙烯酸二乙胺基乙酯、以及丙烯酸二乙胺基乙酯季铵盐中的一种或两种或 多种。
[0021] 例如，所述高分子乳化剂可以是丙烯酰胺与阳离子单体的共聚物，其重均分子量 为10000~1000000道尔顿，该共聚物中阳离子单体单元与丙烯酰胺单元的比例为1/99至 20/80,例如 2/98 至 18/82,又例如 5/95 至 15/85。
[0022] 在本说明书中，"阳离子单体单元"是指聚合物中来源于阳离子单体的部分；"丙烯 酰胺单元"是指聚合物中来源于丙烯酰胺的部分，"乙二醛单元"是指聚合物中来源于乙二 醛的部分。
[0023] 再例如，所述高分子乳化剂可以是乙二醛交联的丙烯酰胺与阳离子单体的共聚 物，其重均分子量为100000~3000000道尔顿，该共聚物中，丙烯酰胺单元与阳离子单体单 元的比例为5/95至95/5,乙二醛单元与丙烯酰胺单元的比例为60/40至5/95,例如50/50 至 10/90,又例如 45/55 至 10/90。
[0024] 更具体地，所述高分子乳化剂可以选自甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和丙烯酰 胺的共聚物、以及二甲基二烯丙基氯化铵丙烯酰胺乙二醛交联物。
[0025] 作为市售的高分子乳化剂，可以列举出例如纳尔科公司的N7541、N63007以及 Buckman 公司的 Bubond650 等。
[0026] 高分子乳化剂乳化的ASA乳液
[0027] 高分子乳化剂乳化的ASA乳液是本技术领域已知的，可以参见例如美国专利 4657946和美国专利6491790。高分子乳化剂乳化的ASA乳液例如可以如下制备：将例如 0. 01~10重量份的高分子乳化剂与50~99. 9重量份的水混合，然后加入0. 01~40重 量份的ASA，在高剪切条件下搅拌1~2分钟。这里，高剪切条件是指通过机械力的方法让 ASA分散到水中形