本發(fā)明涉及一種造紙?zhí)砑觿?，特別涉及一種紙張干強劑。
背景技術：
隨著我國經濟的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們對紙張的需求量不斷增大，對紙張質量的要求越來越高，很大程度上推動了我國造紙行業(yè)的發(fā)展。紙的強度是受多種因素影響的，首先取決于成紙中纖維間的結合力和纖維本身的強度，以及紙中纖維的排列和分布。而最主要的是纖維間結合力,纖維的結合力一般有四種:化學鍵、氫鍵、范德華力和纖維表面交織力。其中氫鍵結合力是紙張結合強度產生的主要方式，纖維素分子的羥基相當多，由無數微纖維相互間形成的氫鍵結合力是很大的，這是干強度產生的主要原因。干強劑從其分子結構的特點來看大都是含有多羥基的高分子聚合物，這就是與纖維素分子間形成氫鍵結合的基礎，干強劑分子中的氫鍵形成基團與纖維表面的羥基形成氫鍵。如淀粉的自由葡萄糖羥基參與了纖維表面纖維素分子氫鍵的形成，所以淀粉增加了內部纖維的結合力，在兩束纖維間的自然結合面上增加了氫鍵的數量。同時干強劑對紙頁成形過程有一定的改進作用，干強劑此時起高效分散劑的作用，即干強劑使?jié){中纖維分布更均勻，提供了更多的纖維間以及纖維與高分子間結合，從而提高了干強度。
干強劑是造紙工業(yè)中增加紙張強度的一類重要化學品，許多水溶性的，與纖維能形成氫鍵結合的高聚物都可以成為干強劑。干強劑通常用于補償添加填料或低等級的纖維(如再生纖維)所引起的紙強度的下降。
天然和合成干強劑大部分都是親水性高分子，這些高分子分散在纖維之間增加了纖維間成鍵數量，從而達到提高紙張強度的目的。常用的干強劑有天然聚合物如淀粉及其改性物(如陽離子淀粉、陰離子淀粉)、合成聚合物如聚丙烯酰胺、乙二醛聚丙烯酰胺和聚乙烯醇等以及其它水溶性天然產物類干強劑。在大多數情況下，僅加入質量分數0.1％～0.35％的該類物質就可達到有效的干強效果。我國則以陰離子聚丙烯酰胺和改性淀粉為主。改性淀粉的使用效果并不佳，現有的聚丙烯酰胺干強劑，在制備時通常添加小分子乳化劑，會造成環(huán)境的二次污染，目前需要開發(fā)一種具有高效增強效果，定著性好，環(huán)保的紙用聚丙烯酰胺干增強劑。
技術實現要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種紙張干強劑，具有增強效果好，白水中流失少，定著好，凝膠物少，環(huán)保等優(yōu)點，該干強劑加入紙漿后可以很好地提高成紙的環(huán)壓、耐折、耐破、抗張、紙內結合強度等性能。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：
一種紙張干強劑，通過以下方法制備而得：
(1)將聚乙烯醇加入去離子水中加熱至70℃～95℃使其完全被溶解，接著加入陽離子醚化劑，調整溶液的ph值至8～10，70℃～90℃下反應60～90分鐘，反應結束后調整ph值至3～5.5得聚乙烯醇陽離子化液，將聚乙烯醇陽離子化液加去離子水混勻形成乳化體系；
(2)乳化體系控制溫度在70℃～90℃，向乳化體系中加入部分單體混合物和部分引發(fā)劑，保溫反應15～30分鐘，之后向乳化體系中滴加剩余的單體混合物和剩余的引發(fā)劑，滴加過程中保持溫度70℃～90℃，滴加時間60～90分鐘，滴加結束后保溫反應30～60分鐘，加入終止劑保溫反應40～60分鐘，加水調節(jié)反應產物固含量為15～25％，反應產物降溫至50℃以下出料。
作為優(yōu)選，步驟(1)中，聚乙烯醇陽離子化液與去離子水的質量比為1:15～20。
作為優(yōu)選，步驟(2)中，部分單體混合物為單體混合物總重量的10～15％，部分引發(fā)劑為引發(fā)劑總重量的15～25％。
作為優(yōu)選，步驟(2)中，若單體混合物的成分均為水溶性成分，單體混合物加水溶解后使用；若單體混合物的成分包含水溶性成分和水不溶性成分，水溶性成分加水溶解后使用，水不溶性成分直接使用。
作為優(yōu)選，步驟(2)中，引發(fā)劑加水溶解后使用。
作為優(yōu)選，按重量份計，所述紙張干強劑各組分的配比為：
聚乙烯醇陽離子化液20～40份；
單體混合物：基礎單體90～170份、陽離子單體10～25份、陰離子單體1～10份、功能單體1～20份、交聯單體0.1～2份、鏈轉移劑0.01～2份及螯合劑0.01～2份；
引發(fā)劑0.1～2份；
終止劑0.1～2份。
作為優(yōu)選，所述陽離子醚化劑為3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨、2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨中的一種或兩種；聚乙烯醇陽離子化液按重量份計由以下組分組成：聚乙烯醇100份，陽離子醚化劑1～5份，去離子水900～1000份。
作為優(yōu)選，所述基礎單體為丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺中的一種或兩種；
所述陽離子單體為二甲基二烯丙基氯化銨、丙烯酸二甲胺基乙酯、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯、丙烯酸二乙胺基乙酯、甲基丙烯酸二乙胺基乙酯、二甲氨基丙基丙烯酰胺、二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨、丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨、(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化銨、(3-甲基丙烯酰胺基丙基)三甲基氯化銨中的一種或多種的組合；
所述陰離子單體為甲基丙烯酸、丙烯酸、衣康酸、富馬酸、富馬酸酐、馬來酸、馬來酸酐、乙烯基磺酸鈉、乙烯基苯磺酸鈉、2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸及其鹽中的一種或多種的組合；
所述功能單體為羥甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、丙烯腈、甲基丙烯腈、苯乙烯、甲基苯乙烯、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯中的一種或多種的組合；
所述交聯單體為n,n-二甲基丙烯酰胺、n,n’-二甲基雙丙烯酰胺、乙烯基甲苯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥基甲基丙烷三戊酸酯、三羥基甲基丙烷三庚酸酯中的一種或多種的組合。
作為優(yōu)選，所述鏈轉移劑為十二烷基硫醇、異丙醇、次磷酸鈉、甲酸鈉、乙醇胺、烯丙醇中的一種或兩種組合；所述螯合劑為edta。
作為優(yōu)選，所述引發(fā)劑為過硫酸鹽(過硫酸鈉、過硫酸銨、過硫酸鉀)、硝酸鈰銨、季戊四醇、過氧化物(雙氧水)、偶氮二異丁腈、亞硫酸鹽(亞硫酸鈉)、亞硫酸氫鹽(亞硫酸氫鈉)、硫代硫酸鹽(硫代硫酸鈉)、高錳酸鉀中的一種或多種的組合；所述終止劑為亞硫酸鈉、亞硫酸氫納、亞硫酸鉀、亞硫酸氫鉀中的一種或多種的組合。
本發(fā)明將聚乙烯醇通過陽離子醚化劑醚化后作為高分子乳化劑，制備無皂聚合交聯型聚丙烯酰胺乳液，作為紙張用干強劑，在配方體系中無小分子乳化劑，所以不會造成環(huán)境的二次污染問題。通過調整聚合工藝、配方、得到產品的分子量分布窄，有效成分高。通過特殊的分子結構設計、聚合方法，成功的實現了聚乙烯醇陽離子化，同時聚乙烯醇鏈與聚丙烯酰胺鏈交聯成一個整體大分子，陽離子基較均勻分布在整個大分子體系中，聚乙烯醇陽離子醚化后，本身具有陽離子性，可以自留著在纖維上。交聯性單體的引入，使得聚丙烯酰胺鏈本身也具有支鏈結構，這賦予其獨特的性能。引入的陽離子單體使所得的聚合物帶有陽離子，這樣就強化了聚合物的陽離子性。另外，通過功能單體的引入，調整了軟硬段單體的比例，使得該干強劑具有合適的玻璃化溫度表現膠粘劑的粘結性能。
本發(fā)明的有益效果是：具有增強效果好，白水中流失少，定著好，凝膠物少，環(huán)保等優(yōu)點，該干強劑加入紙漿后可以很好地提高成紙的環(huán)壓、耐折、耐破、抗張、紙內結合強度等性能。
具體實施方式
下面通過具體實施例，對本發(fā)明的技術方案作進一步的具體說明。
本發(fā)明中，若非特指，所采用的原料和設備等均可從市場購得或是本領域常用的。下述實施例中的方法，如無特別說明，均為本領域的常規(guī)方法。
總實施方案：
一種紙張干強劑，配方為：按重量份計，所述紙張干強劑各組分的配比為：聚乙烯醇陽離子化液20～40份；
單體混合物：基礎單體90～170份、陽離子單體10～25份、陰離子單體1～10份、功能單體1～20份、交聯單體0.1～2份、鏈轉移劑0.01～2份及螯合劑0.01～2份；
引發(fā)劑0.1～2份；
終止劑0.1～2份。
聚乙烯醇陽離子化液按重量份計由以下組分組成：聚乙烯醇100份，陽離子醚化劑1～5份，去離子水900～1000份。
所述陽離子醚化劑為3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨、2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨中的一種或兩種。
所述基礎單體為丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺中的一種或兩種；
所述陽離子單體為二甲基二烯丙基氯化銨、丙烯酸二甲胺基乙酯、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯、丙烯酸二乙胺基乙酯、甲基丙烯酸二乙胺基乙酯、二甲氨基丙基丙烯酰胺、二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨、丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨、(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化銨、(3-甲基丙烯酰胺基丙基)三甲基氯化銨中的一種或多種的組合；
所述陰離子單體為甲基丙烯酸、丙烯酸、衣康酸、富馬酸、富馬酸酐、馬來酸、馬來酸酐、乙烯基磺酸鈉、乙烯基苯磺酸鈉、2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸及其鹽中的一種或多種的組合；
所述功能單體為羥甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、丙烯腈、甲基丙烯腈、苯乙烯、甲基苯乙烯、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯中的一種或多種的組合；
所述交聯單體為n,n-二甲基丙烯酰胺、n,n’-二甲基雙丙烯酰胺、乙烯基甲苯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥基甲基丙烷三戊酸酯、三羥基甲基丙烷三庚酸酯中的一種或多種的組合。
所述鏈轉移劑為十二烷基硫醇、異丙醇、次磷酸鈉、甲酸鈉、乙醇胺、烯丙醇中的一種或兩種組合；所述螯合劑為edta。
所述引發(fā)劑為過硫酸鹽、硝酸鈰銨、季戊四醇、過氧化物、偶氮二異丁腈、亞硫酸鹽、亞硫酸氫鹽、硫代硫酸鹽、高錳酸鉀中的一種或多種的組合；所述終止劑為亞硫酸鈉、亞硫酸氫納、亞硫酸鉀、亞硫酸氫鉀中的一種或多種的組合。
制備方法為：
(1)將聚乙烯醇加入去離子水中加熱至70℃～95℃使其完全被溶解，接著加入陽離子醚化劑，用10％質量濃度的氫氧化鈉調整溶液的ph值至8～10，70℃～90℃下反應60～90分鐘，反應結束后稀硫酸調整ph值至3～5.5得聚乙烯醇陽離子化液，將聚乙烯醇陽離子化液與去離子水的質量比為1:15～20混勻形成乳化體系。
(2)乳化體系控制溫度在70℃～90℃，向乳化體系中加入部分單體混合物(單體混合物總重量的10～15％)和部分引發(fā)劑(引發(fā)劑總重量的15～25％)，保溫反應15～30分鐘，之后向乳化體系中滴加剩余的單體混合物和剩余的引發(fā)劑，滴加過程中保持溫度70℃～90℃，滴加時間60～90分鐘，滴加結束后保溫反應30～60分鐘，加入終止劑保溫反應40～60分鐘，加水調節(jié)反應產物固含量為15～25％，反應產物降溫至50℃以下出料。
若單體混合物的成分均為水溶性成分，單體混合物加水溶解后使用；若單體混合物的成分包含水溶性成分和水不溶性成分，水溶性成分加水溶解后使用，水不溶性成分直接使用。引發(fā)劑加水溶解后使用。
具體實施例：
(1)聚乙烯醇陽離子化：在1000ml四口燒瓶中加入去離子水900克，聚乙烯醇100克，2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨3克，用10％的氫氧化鈉溶液調整ph值至8.5～9.5，在75℃～90℃保溫反應60～90分鐘，用稀硫酸調整ph值至4.5得聚乙烯醇陽離子化液，取聚乙烯醇陽離子化液30克，加去離子水523克混勻形成乳化體系；
(2)乳化體系升溫至75℃～90℃，同時一次性加入占滴加料一總重量10％的滴加料一(水溶性單體混合物溶液)、占滴加料二總重量的10％滴加料二(非水溶性單體)、占滴加料三總重量的20％滴加料三(引發(fā)劑溶液)。其中滴加料一配方為：去離子水200克，丙烯酰胺154克，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨20克，衣康酸3克，丙烯酸羥丙酯5克，n，n-二甲基丙烯酰胺0.5，甲酸鈉0.05克，螯合劑edta0.07克；滴加料二配方為：苯乙烯：10克，丙烯酸丁酯7克；滴加料三配方為：過硫酸銨：1克，水：50克。維持溫度75℃～90℃度反應15～30分鐘。反應結束后將剩下的滴加料一，滴加料二，滴加料三同時均勻滴加，保持溫度75℃～90℃，滴加時間60～90分鐘，然后在80℃～90℃保溫30～60分鐘后，取樣測其粘度為：5000～12000mp·s，加入亞硫酸鈉0.2克，再繼續(xù)保溫60分鐘，加水調其固體含量至20％，保溫結束后降溫至50℃以下放料。
本發(fā)明的產品具有增強效果好，白水中流失少，定著好，凝膠物少，環(huán)保等優(yōu)點，該干強劑加入紙漿后可以很好地提高成紙的環(huán)壓、耐折、耐破、抗張、紙內結合強度等性能，與未加干強劑的紙漿制成的紙相比，成紙的環(huán)壓、耐折、耐破、抗張、紙內結合強度等性能可以提高30-35％。
以上所述的實施例只是本發(fā)明的一種較佳的方案，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，在不超出權利要求所記載的技術方案的前提下還有其它的變體及改型。