本發(fā)明公開了一種防潮快干型表面施膠劑的制備方法，屬于造紙助劑制備技術領域。

背景技術：

除衛(wèi)生紙、濾紙和煙紙等特殊用紙外，大約80％的紙張都需要在紙漿中添加或在紙張表面涂布一些抗水性物質，使紙張具有延遲流體滲透的性能，以達到抗墨水(如書寫紙)，抗油(如食品包裝紙)等目的，這一工藝過程稱為施膠，所添加的物質稱為施膠劑。造紙化學品廣泛應用于造紙制漿、濕部、表面施膠、涂布以及廢水處理等過程。其中表面施膠是紙張加工過程中的一個工序，通過在紙頁上噴灑一層膠液，形成一層近乎連續(xù)的膜，從而達到改變紙張表面性能的目的。表面施膠的表面增強及印刷適性改善作用可提高紙的質量檔次并提高經(jīng)濟效益，因此，表面施膠越來越受到造紙工業(yè)的重視。

常用的表面施膠劑分為天然高分子表面施膠劑和合成表面施膠劑，其中淀粉是一種重要的天然高分子表面施膠劑和紙張增強劑。合成表面施膠劑有聚乙烯醇(pva)、羧甲基纖維素(cmc)、聚丙烯酰胺(pam)等，目前研究和應用最為廣泛的丙烯酸酯乳液體系是在體系中引入硬單體苯乙烯和丙烯酸類功能單體。然而，現(xiàn)有的這些表面施膠劑在進行表面施膠時容易起泡，從而對施膠紙張的強度性能造成了不利的影響，此外現(xiàn)有的這些表面施膠劑還存在施膠過程中用量大、干燥速度慢，形成的膜層易發(fā)粘，易出現(xiàn)返潮的問題，這些狀況嚴重阻礙了施膠劑的應用和推廣。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術問題：針對現(xiàn)有的表面施膠劑在施膠時容易起泡，會對施膠紙張的強度性能造成不利的影響，且存在施膠過程中用量大、干燥速度慢，形成的膜層易發(fā)粘，易出現(xiàn)返潮的缺陷，提供一種以殼聚糖為原料經(jīng)堿泡部分水解后再羧甲基化增加活性基團，再與硬脂酸反應增強疏水性并提高成膜粘度穩(wěn)定性，再引入硅氧烷和有機鉍增加干燥速度來制備防潮快干型表面施膠劑的方法，本發(fā)明先將殼聚糖加入到氫氧化鈉溶液中浸泡溶脹，隨后加入氯乙酸溶液攪拌反應，收集產物抽濾得濾餅，將濾餅洗滌得羧甲基殼聚糖，再將硬脂酸、硅烷偶聯(lián)劑等與無水乙醇攪拌得混合液，將其與羧甲基殼聚糖、水加熱反應，收集產物旋蒸后與聚二甲基硅氧烷、聚乙二醇等加熱反應，最后自然冷卻即可得防潮快干型表面施膠劑，本發(fā)明制得的防潮快干型表面施膠劑具有施膠效果好、防潮性能佳、干燥速度快的優(yōu)點，能有效提高施膠后紙張的各項強度性能，提高紙張防潮、抗水能力，具有較好的使用前景。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是：

(1)稱取30～40g殼聚糖加入到盛有200～300ml質量分數(shù)為10％氫氧化鈉溶液的燒杯中，并加熱至70～80℃，浸泡溶脹4～5h后，得到堿化殼聚糖凝膠，將堿化殼聚糖凝膠置于帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，將燒瓶置于冰水浴中，控制溫度在0～5℃，再向燒瓶中滴加25～30ml質量分數(shù)為25％氯乙酸溶液，控制滴加速率為5～8ml/min，待滴加完畢，攪拌反應2～3h，反應結束，收集產物并置于布氏漏斗中抽濾，收集濾餅，用質量分數(shù)為75％乙醇溶液洗滌濾餅3～5次，得到羧甲基殼聚糖，備用；

(2)稱取5～8g硬脂酸、1～3g硅烷偶聯(lián)劑kh-550和0.3～0.5gn-羥基琥珀酰亞胺加入到盛有80～100ml無水乙醇的燒杯中，攪拌混合15～20min，得到混合液；

(3)取15～20g步驟(1)備用的羧甲基殼聚糖加入到盛有200～300ml水的燒瓶中，將燒瓶置于水浴鍋中，控制溫度在25～30℃，再向燒瓶中滴加25～30ml上述混合液，控制滴加速度為8～10ml/min，滴加完畢后，升溫至80～90℃，攪拌反應5～6h，反應結束，收集產物，并置于旋轉蒸發(fā)儀中，旋轉濃縮至產物原體積的1/5，得到濃縮液；

(4)按重量份數(shù)計，稱取35～45份上述濃縮液、3～5份聚二甲基硅氧烷、0.3～0.5份十二烷基三甲基氯化銨、5～8份聚乙二醇、0.1～0.3份異辛酸鉍、0.8～1.0g二月桂酸二丁基錫和25～30份質量分數(shù)為75％乙醇溶液，加入到燒杯中，并進行加熱至60～70℃，攪拌反應40～50min后，停止加熱，待其自然冷卻至室溫，即可得到防潮快干型表面施膠劑。

本發(fā)明的應用方法是：首先將30～50l本發(fā)明制得的防潮快干型表面施膠劑加入造紙機給料桶內，隨后開啟造紙機進行造紙工藝，在紙張成形后未烘干時，對紙張表面進行施膠工藝，控制施膠溫度為75～90℃，施膠量為2.5～2.8kg/t紙，最后待施膠完成，將紙張輸送至紙機烘干部位進行烘干即可。經(jīng)檢測，本發(fā)明制得的施膠劑留著率達99.5％以上，使用效率高，施膠后紙張的抗張強度達7～9kn/m，耐折度達60～90次，紙張環(huán)壓指數(shù)為7.4～8.6n·m/g，紙張的耐破度達600～700kpa，同時本發(fā)明施膠劑具有較好的防潮、防水性能，在施膠后的紙張上進行滴水實驗，2～5h未有水滲入紙張，且本發(fā)明施膠劑干燥速度較快，施膠后紙張的干燥時間較使用傳統(tǒng)施膠劑縮短了1～2倍。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)本發(fā)明制得的防潮快干型表面施膠劑用量小，施膠后可以滲入到紙頁內的纖維間隙中，從而提高紙和紙板內部纖維間的結合強度、抗張強度及耐折度等強度性質；

(2)本發(fā)明制得的防潮快干型表面施膠劑有效提高了成品的環(huán)壓強度和表面強度，所得成品具有相當好的抗水防潮性，且本發(fā)明制得的表面施膠劑屬于快干型產品，能有效縮短施膠后紙張干燥時間，能有效提高生產效率。

具體實施方式

首先稱取30～40g殼聚糖加入到盛有200～300ml質量分數(shù)為10％氫氧化鈉溶液的燒杯中，并加熱至70～80℃，浸泡溶脹4～5h后，得到堿化殼聚糖凝膠，將堿化殼聚糖凝膠置于帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，將燒瓶置于冰水浴中，控制溫度在0～5℃，再向燒瓶中滴加25～30ml質量分數(shù)為25％氯乙酸溶液，控制滴加速率為5～8ml/min，待滴加完畢，攪拌反應2～3h，反應結束，收集產物并置于布氏漏斗中抽濾，收集濾餅，用質量分數(shù)為75％乙醇溶液洗滌濾餅3～5次，得到羧甲基殼聚糖，備用；隨后稱取5～8g硬脂酸、1～3g硅烷偶聯(lián)劑kh-550和0.3～0.5gn-羥基琥珀酰亞胺加入到盛有80～100ml無水乙醇的燒杯中，攪拌混合15～20min，得到混合液；再取15～20g備用的羧甲基殼聚糖加入到盛有200～300ml水的燒瓶中，將燒瓶置于水浴鍋中，控制溫度在25～30℃，再向燒瓶中滴加25～30ml上述混合液，控制滴加速度為8～10ml/min，滴加完畢后，升溫至80～90℃，攪拌反應5～6h，反應結束，收集產物，并置于旋轉蒸發(fā)儀中，旋轉濃縮至產物原體積的1/5，得到濃縮液；最后按重量份數(shù)計，稱取35～45份上述濃縮液、3～5份聚二甲基硅氧烷、0.3～0.5份十二烷基三甲基氯化銨、5～8份聚乙二醇、0.1～0.3份異辛酸鉍、0.8～1.0g二月桂酸二丁基錫和25～30份質量分數(shù)為75％乙醇溶液，加入到燒杯中，并對燒杯加熱至60～70℃，攪拌反應40～50min后，停止加熱，待其自然冷卻至室溫，即可得到防潮快干型表面施膠劑。

實例1

首先稱取30g殼聚糖加入到盛有200ml質量分數(shù)為10％氫氧化鈉溶液的燒杯中，并加熱至70℃，浸泡溶脹4h后，得到堿化殼聚糖凝膠，將堿化殼聚糖凝膠置于帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，將燒瓶置于冰水浴中，控制溫度在0℃，再向燒瓶中滴加25ml質量分數(shù)為25％氯乙酸溶液，控制滴加速率為5ml/min，待滴加完畢，攪拌反應2h，反應結束，收集產物并置于布氏漏斗中抽濾，收集濾餅，用質量分數(shù)為75％乙醇溶液洗滌濾餅3次，得到羧甲基殼聚糖，備用；隨后稱取5g硬脂酸、1g硅烷偶聯(lián)劑kh-550和0.3gn-羥基琥珀酰亞胺加入到盛有80ml無水乙醇的燒杯中，攪拌混合15min，得到混合液；再取15g備用的羧甲基殼聚糖加入到盛有200ml水的燒瓶中，將燒瓶置于水浴鍋中，控制溫度在25℃，再向燒瓶中滴加25ml上述混合液，控制滴加速度為8ml/min，滴加完畢后，升溫至80℃，攪拌反應5h，反應結束，收集產物，并置于旋轉蒸發(fā)儀中，旋轉濃縮至產物原體積的1/5，得到濃縮液；最后按重量份數(shù)計，稱取35份上述濃縮液、3份聚二甲基硅氧烷、0.3份十二烷基三甲基氯化銨、5份聚乙二醇、0.1份異辛酸鉍、0.8g二月桂酸二丁基錫和25份質量分數(shù)為75％乙醇溶液，加入到燒杯中，并對燒杯加熱至60℃，攪拌反應40min后，停止加熱，待其自然冷卻至室溫，即可得到防潮快干型表面施膠劑。

本實例操作簡便，使用時，首先將30l本發(fā)明制得的防潮快干型表面施膠劑加入造紙機給料桶內，隨后開啟紙機進行造紙工藝，在紙張成形后未烘干時，對紙張表面進行施膠工藝，控制施膠溫度為75℃，施膠量為2.5kg/t紙，最后待施膠完成，將紙張輸送至紙機烘干部位進行烘干即可。經(jīng)檢測，本發(fā)明制得的施膠劑留著率達99.6％，使用效率高，施膠后紙張的抗張強度達7kn/m，耐折度達60次，紙張環(huán)壓指數(shù)為7.4n·m/g，紙張的耐破度達600kpa，同時本發(fā)明施膠劑具有較好的防潮、防水性能，在施膠后的紙張上進行滴水實驗，2h未有水滲入紙張，且本發(fā)明施膠劑干燥速度較快，施膠后紙張的干燥時間較使用傳統(tǒng)施膠劑縮短了1倍。

實例2

首先稱取35g殼聚糖加入到盛有250ml質量分數(shù)為10％氫氧化鈉溶液的燒杯中，并加熱至75℃，浸泡溶脹4h后，得到堿化殼聚糖凝膠，將堿化殼聚糖凝膠置于帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，將燒瓶置于冰水浴中，控制溫度在3℃，再向燒瓶中滴加28ml質量分數(shù)為25％氯乙酸溶液，控制滴加速率為7ml/min，待滴加完畢，攪拌反應2h，反應結束，收集產物并置于布氏漏斗中抽濾，收集濾餅，用質量分數(shù)為75％乙醇溶液洗滌濾餅4次，得到羧甲基殼聚糖，備用；隨后稱取7g硬脂酸、2g硅烷偶聯(lián)劑kh-550和0.4gn-羥基琥珀酰亞胺加入到盛有90ml無水乙醇的燒杯中，攪拌混合18min，得到混合液；再取18g備用的羧甲基殼聚糖加入到盛有250ml水的燒瓶中，將燒瓶置于水浴鍋中，控制溫度在28℃，再向燒瓶中滴加28ml上述混合液，控制滴加速度為9ml/min，滴加完畢后，升溫至85℃，攪拌反應5h，反應結束，收集產物，并置于旋轉蒸發(fā)儀中，旋轉濃縮至產物原體積的1/5，得到濃縮液；最后按重量份數(shù)計，稱取40份上述濃縮液、4份聚二甲基硅氧烷、0.4份十二烷基三甲基氯化銨、7份聚乙二醇、0.2份異辛酸鉍、0.9g二月桂酸二丁基錫和29份質量分數(shù)為75％乙醇溶液，加入到燒杯中，并對燒杯加熱至65℃，攪拌反應45min后，停止加熱，待其自然冷卻至室溫，即可得到防潮快干型表面施膠劑。

本實例操作簡便，使用時，首先將40l本發(fā)明制得的防潮快干型表面施膠劑加入造紙機給料桶內，隨后開啟紙機進行造紙工藝，在紙張成形后未烘干時，對紙張表面進行施膠工藝，控制施膠溫度為83℃，施膠量為2.6kg/t紙，最后待施膠完成，將紙張輸送至紙機烘干部位進行烘干即可。經(jīng)檢測，本發(fā)明制得的施膠劑留著率達99.7％，使用效率高，施膠后紙張的抗張強度達8kn/m，耐折度達75次，紙張環(huán)壓指數(shù)為8.0n·m/g，紙張的耐破度達650kpa，同時本發(fā)明施膠劑具有較好的防潮、防水性能，在施膠后的紙張上進行滴水實驗，4h未有水滲入紙張，且本發(fā)明施膠劑干燥速度較快，施膠后紙張的干燥時間較使用傳統(tǒng)施膠劑縮短了1倍。

實例3

首先稱取40g殼聚糖加入到盛有300ml質量分數(shù)為10％氫氧化鈉溶液的燒杯中，并加熱至80℃，浸泡溶脹5h后，得到堿化殼聚糖凝膠，將堿化殼聚糖凝膠置于帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，將燒瓶置于冰水浴中，控制溫度在5℃，再向燒瓶中滴加30ml質量分數(shù)為25％氯乙酸溶液，控制滴加速率為8ml/min，待滴加完畢，攪拌反應3h，反應結束，收集產物并置于布氏漏斗中抽濾，收集濾餅，用質量分數(shù)為75％乙醇溶液洗滌濾餅5次，得到羧甲基殼聚糖，備用；隨后稱取8g硬脂酸、3g硅烷偶聯(lián)劑kh-550和0.5gn-羥基琥珀酰亞胺加入到盛有100ml無水乙醇的燒杯中，攪拌混合20min，得到混合液；再取20g備用的羧甲基殼聚糖加入到盛有300ml水的燒瓶中，將燒瓶置于水浴鍋中，控制溫度在30℃，再向燒瓶中滴加30ml上述混合液，控制滴加速度為10ml/min，滴加完畢后，升溫至90℃，攪拌反應6h，反應結束，收集產物，并置于旋轉蒸發(fā)儀中，旋轉濃縮至產物原體積的1/5，得到濃縮液；最后按重量份數(shù)計，稱取45份上述濃縮液、5份聚二甲基硅氧烷、0.5份十二烷基三甲基氯化銨、8份聚乙二醇、0.3份異辛酸鉍、1.0g二月桂酸二丁基錫和30份質量分數(shù)為75％乙醇溶液，加入到燒杯中，并對燒杯加熱至70℃，攪拌反應50min后，停止加熱，待其自然冷卻至室溫，即可得到防潮快干型表面施膠劑。

本實例操作簡便，使用時，首先將50l本發(fā)明制得的防潮快干型表面施膠劑加入造紙機給料桶內，隨后開啟紙機進行造紙工藝，在紙張成形后未烘干時，對紙張表面進行施膠工藝，控制施膠溫度為90℃，施膠量為2.8kg/t紙，最后待施膠完成，將紙張輸送至紙機烘干部位進行烘干即可。經(jīng)檢測，本發(fā)明制得的施膠劑留著率達99.8％，使用效率高，施膠后紙張的抗張強度達9kn/m，耐折度達90次，紙張環(huán)壓指數(shù)為8.6n·m/g，紙張的耐破度達700kpa，同時本發(fā)明施膠劑具有較好的防潮、防水性能，在施膠后的紙張上進行滴水實驗，5h未有水滲入紙張，且本發(fā)明施膠劑干燥速度較快，施膠后紙張的干燥時間較使用傳統(tǒng)施膠劑縮短了2倍。