專利名稱：起皺粘合劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及起皺粘合劑及其制備方法，可用于制備柔軟、吸收性的薄頁紙幅。
背景技術(shù)：
在生產(chǎn)制造薄頁紙或毛巾紙產(chǎn)品的過程中，通常是要實施起皺過程的。此過程包括使用起皺刮刀將紙幅從烘缸表面(揚(yáng)刻烘缸)刮除。為了改善薄頁紙和毛巾紙產(chǎn)品質(zhì)量并改善生產(chǎn)這些等級紙張的造紙機(jī)的生產(chǎn)率，在其生產(chǎn)過程中需使用起皺粘合劑。
迄今為止，已進(jìn)行各種嘗試，以求生產(chǎn)柔軟、松厚的薄頁皺紋紙所需要的起皺粘合劑。但粘合性能均不太理想，而且制備方法通常都采用兩步以上的反應(yīng)，工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，是要克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種粘合性能理想的起皺粘合劑，及其生產(chǎn)工藝簡單、成本低廉的制備方法。本發(fā)明的起皺粘合劑是由聚酰氨基胺樹脂和聚噁唑啉(包括其部分水解產(chǎn)物，完全水解產(chǎn)物——聚乙烯亞胺及其改性物)、聚乙烯醇在表氯醇反應(yīng)作用下得到的復(fù)合物。該種起皺粘合劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為 上述起皺粘合劑的制備方法一、采用的原料包括以下幾種(1)聚噁唑啉(包括其部分水解產(chǎn)物，完全水解產(chǎn)物——聚乙烯亞胺及其改性物)，其結(jié)構(gòu)示意如下 其中，R是取代烷基，x，y代表不同的聚合度。該水解聚合物可以是無規(guī)的，也可以是嵌段的，x，y＝0至10,000(x，y不同時為零；x為零時，即為聚乙烯亞胺(PEI))。聚噁唑啉的水解產(chǎn)物制備方法，可以參考文獻(xiàn)Polymer Bulletin 1988，1913-19，其水解度可從0.1％至100％。該原料是本專利首次使用。以紙張重量計，存在于起皺紙幅中的聚噁唑啉(包括部分水解產(chǎn)物，完全水解產(chǎn)物-聚乙烯亞胺及其改性物)的含量從0.0001％至5％，優(yōu)選從約0.0005％至1％，最優(yōu)選從0.001％至0.5％。
(2)聚乙烯亞胺(PEI)也是一種重要的組成部分，可以由聚噁唑啉完全水解得到，或者用N-(2-四氫吡喃)吖丙啶在陽離子催化劑下開環(huán)聚合，然后用無機(jī)酸水解得到，或者環(huán)乙亞胺直接開環(huán)聚合得到。這里的聚乙烯亞胺可以是線性或者是支化的。其合適的分子量為700至750,000。另外，也可應(yīng)用改性的聚乙烯亞胺(PEI)，通常由表氯醇改性得到。
(3)聚酰氨基胺樹脂是二元羧酸與聚胺的反應(yīng)產(chǎn)物，該反應(yīng)在很多專利及其他文獻(xiàn)中已經(jīng)有詳細(xì)的描述。聚酰氨基胺樹脂是在等于或者高于160℃的溫度下形成的，形成聚合物以后，將其保持50％左右固含量保存，其聚合物所需分子量可按照不同反應(yīng)程度來確定。存在于起皺紙幅中的聚酰氨基胺樹脂的含量，以紙張重量計從0.0001％至5％，優(yōu)先從0.0005％至1％，最優(yōu)選為0.001％至0.5％。此外，在添加形成粘合劑之前，添加本發(fā)明起皺粘合劑中的聚酰氨基胺樹脂的分子量從500至1,000,000，優(yōu)選從2500至500,000，最優(yōu)選從5,000至250,000道爾頓。
(4)另外，本發(fā)明涉及的表鹵代醇，通常是表氯醇，以及聚乙烯醇，存在起皺紙幅中的聚乙烯醇含量，以紙張重量計從0.0001％至5％，優(yōu)選從0.0005％至1％，最優(yōu)選從0.001％至0.5％。在添加形成粘合劑之前，添加本發(fā)明起皺粘合劑中的聚乙烯醇的分子量從10,000至約1,000,000，優(yōu)選從20,000至500,000，最優(yōu)選從5,000至250,000道爾頓。聚乙烯醇的水解度從80％至99％，優(yōu)選從85％至99％，最優(yōu)選從87％至98％。
聚酰氨基胺樹脂和聚噁唑啉(包括其部分水解產(chǎn)物，完全水解產(chǎn)物——聚乙烯亞胺及其改性物)、聚乙烯醇在本發(fā)明起皺粘合劑中的重量比為96∶2∶2或2∶96∶2或者2∶2∶96，優(yōu)先選擇從90∶5∶5或5∶90∶5或者5∶5∶90。
在本發(fā)明起皺粘合劑中，表氯醇使用也是很關(guān)鍵的因素。表氯醇與聚合物(包括聚酰氨基胺樹脂、聚噁唑啉、聚(乙烯醇)等)的重量比為1∶99至30∶70；此外，在本發(fā)明水溶液中的固體濃度(聚合物含量)從1％至25％固體，優(yōu)選從2％至23％，最優(yōu)選從5％至20％。
存在于固體中的聚酰氨基胺樹脂部分的含量從1％至98％，優(yōu)選從7.5％至92.5％，最優(yōu)選從10％至90％重量。
存在固體中的聚噁唑啉部分的含量從98％至1％，優(yōu)選從92.5％至7.5％，最優(yōu)選從90％至10％重量。
存在固體中的聚乙烯醇部分的含量從98％至1％，優(yōu)選從92.5％至7.5％，最優(yōu)選從90％至10％重量。
另外，本發(fā)明的起皺粘合劑可以是至少一種如下的形式水溶液，固體，分散體。
二、本發(fā)明的起皺粘合劑的制備步驟本方法特點是起皺粘合劑用一步法制備。其中，在含水介質(zhì)中，在一定溫度下，使表氯醇與聚酰氨基胺樹脂、聚噁唑啉、聚乙烯醇反應(yīng)至所希望達(dá)到分子量或者粘度為止。然后，利用添加的酸(如硫酸、磷酸等)，在酸性PH條件下對反應(yīng)進(jìn)行稀釋和/或穩(wěn)定化。并可以適當(dāng)添加其他的一些添加劑，如穩(wěn)定劑、防腐劑等。
本發(fā)明的使用方法是將包含聚酰氨基胺樹脂和聚噁唑啉(包括其部分水解產(chǎn)物，完全水解產(chǎn)物-聚乙烯亞胺及其改性物)、聚(乙烯醇)與表氯醇反應(yīng)得到的起皺粘合劑施加至干燥表面上或紙幅上，并提供了一種對纖維素纖維紙幅進(jìn)行起皺的方法，該方法包括將起皺粘合劑施加至干燥表面的步驟。本發(fā)明的纖維素纖維紙幅可以粘附至揚(yáng)克式烘缸的干燥表面上。然后，利用起皺設(shè)備如刮刀，由干燥表面使纖維素纖維紙幅進(jìn)行起皺。
所述纖維素纖維產(chǎn)品可以是含其他添加劑，包含化學(xué)功能劑如濕強(qiáng)度或干強(qiáng)度粘合劑、助留劑、表面活性劑、施膠劑、化學(xué)柔軟劑、填料、絮凝劑、PH調(diào)節(jié)劑、穩(wěn)定劑等。
本發(fā)明的突出優(yōu)點是能顯著提高起皺粘合劑的粘合性能，能有效改善薄頁紙和毛巾紙產(chǎn)品質(zhì)量并提高生產(chǎn)這些等級紙張的造紙機(jī)的生產(chǎn)率；本發(fā)明起皺粘合劑的復(fù)合物采用一步法制備，工藝簡單，能降低生產(chǎn)成本。


圖1是本發(fā)明的起皺粘合劑制備過程的化學(xué)結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式
參照

實施方式如圖所示A為聚酰氨基胺樹脂，B為聚(乙烯醇)，C為表氯醇，D為聚噁唑啉(部分水解產(chǎn)物)，E為聚乙烯亞胺(PEI)，F(xiàn)為本發(fā)明的起皺粘合劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)；附圖所示為本發(fā)明的化學(xué)合成。其制備步驟為，在一定溫度下，溶有聚酰氨基胺樹脂A、聚(乙烯醇)B、聚噁唑啉D(部分水解產(chǎn)物)、聚乙烯亞胺E的水溶液中，加入表氯醇C，反應(yīng)至所希望達(dá)到分子量或者粘度為止。然后，添加酸(如硫酸、磷酸等)，在酸性PH條件下對反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行稀釋和/或穩(wěn)定化，并適當(dāng)添加其他的一些添加劑，以得到最終的起皺粘合劑。
下面提供了本發(fā)明的配方原料組分重量百分比及制備方法的實施例實施例1聚酰氨基胺樹脂(50％，聚合物固含量)26％聚噁唑啉(Mw 500,000) 3％聚乙烯醇(Airvol 523) 2％表氯醇2％PH調(diào)節(jié)劑 適量其他添加劑(如穩(wěn)定劑等)適量水余量(至100％)在燒瓶中依次加入計量的聚酰氨基胺樹脂、聚噁唑啉、聚乙烯醇和1.5倍上述聚合物重量的水，并將溫度調(diào)至40℃，攪拌溶解/分散均勻后，加入表氯醇，反應(yīng)開始放熱。同時將反應(yīng)混合物的溫度維持在約60℃，直至達(dá)到“S”至“T”的Gardner-Holt粘度為止。這時添加水以使固體含量下降，并將溫度調(diào)節(jié)至70℃。保持該溫度，直至達(dá)到“T”至“U”的Gardner-Holt粘度為止。停止加熱，并將硫酸和水添加至反應(yīng)中，以使固體含量約為20％。在冷卻至約35℃之后，利用PH調(diào)節(jié)劑硫酸將PH調(diào)節(jié)至6.0以下。其中聚乙烯醇(Airvol 523)是Air Products and Chemicals，Inc.(Allentown，PA制造)實施例2如實施例1所述方法制備本例的起皺粘合劑復(fù)合物。所述聚噁唑啉可用部分水解的聚噁唑啉代替，聚乙烯醇可以用Airvol 540代替。
其反應(yīng)原料重量百分比為聚酰氨基胺樹脂(50％，聚合物固含量)20％聚噁唑啉(部分水解)(Mw 200,000)3％
聚乙烯醇(Airvol 540) 1％表氯醇 1％PH調(diào)節(jié)劑 適量其他添加劑(如穩(wěn)定劑等) 適量水 余量(至100％)該方法的起皺粘合劑的固含量為15％。
實施例3如實施例1所述制備本例的起皺粘合劑復(fù)合物。所述聚噁唑啉可用完全水解的聚噁唑啉—聚乙烯亞胺PEI部分代替或全代替，聚乙烯醇可以用Airvol 425代替或不變。
其反應(yīng)原料重量百分比為聚酰氨基胺樹脂(50％，聚合物固含量) 20％聚乙烯亞胺(PEI)(Mw 200,000) 6.5％聚乙烯醇(Airvol 540) 3％表氯醇 2.5％PH調(diào)節(jié)劑 適量其他添加劑(如穩(wěn)定劑等) 適量水 余量(至100％)該方法的起皺粘合劑的固含量為22％。得到的起皺粘合劑具有高度枝化、不規(guī)則的結(jié)構(gòu)，它包含許多不同的官能團(tuán)。所述官能團(tuán)包括仲醇、仲胺、叔胺、氯化氮雜環(huán)丁烷和氨基氯丙烷等。如圖1所示結(jié)構(gòu)。
實施例4將本發(fā)明的起皺粘合劑0.5％固體的水溶液與適量防粘劑一起噴至揚(yáng)克式烘缸表面上，以便提供粘附和防粘附的良好平衡。上述噴涂不僅使紙機(jī)的生產(chǎn)率而且使紙機(jī)上生產(chǎn)的產(chǎn)品的質(zhì)量均達(dá)到最佳。所述超皺粘合劑固體由60％聚酰氨基胺樹脂、20％聚乙烯亞胺、10％聚噁唑啉、10％聚乙烯醇(Airvol 540)組成。將纖維素紙幅對著干燥表面進(jìn)行壓榨，以便將紙幅粘附至該表面上。然后利用刮刀刀片，由干燥表面使干燥紙幅離位，并卷至紙軸上。在薄頁紙材料轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)品(如面巾紙、浴巾紙，餐巾紙等)之后，對其進(jìn)行感覺評估，以得到柔軟度排名。
權(quán)利要求
1.一種起皺粘合劑，其特征是由聚酰氨基胺樹脂和聚噁唑啉、聚乙烯醇在表氯醇反應(yīng)作用下得到的復(fù)合物，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為
2.如權(quán)利要求1所述起皺粘合劑的制備方法，其特征工藝步驟如下一、采用的原材料(1)聚噁唑啉 其中，R是取代烷基，x，y代表不同的聚合度，該水解聚合物可以是無規(guī)的，也可以是嵌段的，x，y＝0至10,000，x，y不同時為零；x為零時，即為聚乙烯亞胺，其水解度從0.1％至100％，以紙張重量計，存在于起皺紙幅中的聚噁唑啉的含量從0.0001％至5％，優(yōu)選從0.0005％至1％，最優(yōu)選從0.001％至0.5％；(2)聚乙烯亞胺，可以由聚噁唑啉完全水解得到，或者用N-(2-四氫吡喃)吖丙啶在陽離子催化劑下開環(huán)聚合，然后用無機(jī)酸水解得到，或者環(huán)乙亞胺直接開環(huán)聚合得到，這里的聚乙烯亞胺可以是線性或者是支化的，其合適的分子量為700至750,000，另外，也可應(yīng)用改性的聚乙烯亞胺，通常由表氯醇改性得到；(3)聚酰氨基胺樹脂是二元羧酸與聚胺的反應(yīng)產(chǎn)物，聚酰氨基胺樹脂是在等于或者高于160℃的溫度下形成的，形成聚合物以后，將其保持50％左右固含量保存，其聚合物所需分子量可按照不同反應(yīng)程度來確定。存在于起皺紙幅中的聚酰氨基胺樹脂的含量，以紙張重量計從0.0001％至5％，優(yōu)先從0.0005％至1％，最優(yōu)選為0.001％至0.5％。此外，在添加形成粘合劑之前，添加本發(fā)明起皺粘合劑中的聚酰氨基胺樹脂的分子量從500至1,000,000，優(yōu)選從2500至500,000，最優(yōu)選從5,000至250,000道爾頓；(4)另外，本發(fā)明涉及的表鹵代醇，通常是表氯醇，以及聚乙烯醇，存在起皺紙幅中的聚乙烯醇含量，以紙張重量計從0.0001％至5％，優(yōu)選從0.0005％至1％，最優(yōu)選從0.001％至0.5％，在添加形成粘合劑之前，添加本發(fā)明起皺粘合劑中的聚乙烯醇的分子量從10,000至1,000,000，優(yōu)選從20,000至500,000，最優(yōu)選從5,000至250,000道爾頓，聚乙烯醇的水解度從80％至99％，優(yōu)選從85％至99％，最優(yōu)選從87％至98％；聚酰氨基胺樹脂和聚噁唑啉、聚乙烯醇在本發(fā)明起皺粘合劑中的重量比為96∶2∶2或2∶96∶2或者2∶2∶96，優(yōu)先選擇從90∶5∶5或5∶90∶5或者5∶5∶90；在本發(fā)明起皺粘合劑中，表氯醇使用也是很關(guān)鍵的因素。表氯醇與聚合物的重量比為1∶99至30∶70；此外，在本發(fā)明水溶液中的聚合物含量從1％至25％固體，優(yōu)選從2％至23％，最優(yōu)選從5％至20％；存在于固體中的聚酰氨基胺樹脂部分的含量從1％至98％，優(yōu)選從7.5％至92.5％，最優(yōu)選從10％至90％重量；存在固體中的聚噁唑啉部分的含量從98％至1％，優(yōu)選從92.5％至7.5％，最優(yōu)選從90％至10％重量；存在固體中的聚乙烯醇部分的含量從98％至1％，優(yōu)選從92.5％至7.5％，最優(yōu)選從90％至10％重量；另外，本發(fā)明的起皺粘合劑是至少一種如下的形式水溶液，固體，分散體；二、本發(fā)明的起皺粘合劑的制備步驟本方法特點是起皺粘合劑用一步法制備。其中，在含水介質(zhì)中，在一定溫度下，使表氯醇與聚酰氨基胺樹脂、聚噁唑啉、聚乙烯醇反應(yīng)至所希望達(dá)到分子量或者粘度為止，然后，利用添加的酸如硫酸、磷酸，在酸性PH條件下對反應(yīng)進(jìn)行稀釋和/或穩(wěn)定化，并可以適當(dāng)添加其他的一些添加劑，如穩(wěn)定劑、防腐劑。
3.按權(quán)利要求2所述起皺粘合劑的制備方法，其特征是配方原料組分重量百分比及工藝步驟為聚酰氨基胺樹脂 26％聚噁唑啉 3％聚乙烯醇 2％表氯醇 2％PH調(diào)節(jié)劑 適量其他添加劑如穩(wěn)定劑 適量水 余量至100％在燒瓶中依次加入計量的聚酰氨基胺樹脂、聚噁唑啉、聚乙烯醇和1.5倍上述聚合物重量的水，并將溫度調(diào)至40℃，攪拌溶解/分散均勻后，加入表氯醇，反應(yīng)開始放熱，同時將反應(yīng)混合物的溫度維持在約60℃，直至達(dá)到“S”至“T”的Gardner-Holt粘度為止，這時添加水以使固體含量下降，并將溫度調(diào)節(jié)至70℃，保持該溫度，直至達(dá)到“T”至“U”的Gardner-Holt粘度為止，停止加熱，并將硫酸和水添加至反應(yīng)中，以使固體含量約為20％，在冷卻至約35℃之后，利用PH調(diào)節(jié)劑硫酸將PH調(diào)節(jié)至6.0以下。
4.按權(quán)利要求2所述起皺粘合劑的制備方法，其特征是配方原料組分重量百分比為聚酰氨基胺樹脂 20％聚噁唑啉3％聚乙烯醇1％表氯醇 1％PH調(diào)節(jié)劑適量其他添加劑如穩(wěn)定劑 適量水 余量至100％該方法的起皺粘合劑的固含量為15％。
5.按權(quán)利要求2所述起皺粘合劑的制備方法，其特征是配方原料組分重量百分比為聚酰氨基胺樹脂 20％聚乙烯亞胺 6.5％聚乙烯醇3％表氯醇 2.5％PH調(diào)節(jié)劑適量其他添加劑如穩(wěn)定劑 適量水 余量至100％起皺粘合劑的固含量為22％。
6.按權(quán)利要求2所述起皺粘合劑的制備方法，其特征是配方原料組分重量百分比為聚酰氨基胺樹脂 60％聚乙烯亞胺 20％聚噁唑啉10％聚乙烯醇10％
全文摘要
一種起皺粘合劑及其制備方法。該起皺粘合劑由聚酰氨基胺樹脂和聚噁唑啉、聚乙烯醇在表氯醇反應(yīng)作用下得到的復(fù)合物。其制備方法中所用配方原料及組分重量含量分別為聚酰氨基樹脂0.0001－5％、聚噁唑啉0.0001－5％、聚乙烯醇0.0001－5％；表氯醇與聚合物即聚酰氨基胺樹脂、聚噁唑啉、聚乙烯醇的重量比分別為1∶99、30、70；本發(fā)明水溶液中聚合物含量為1％至25％。本發(fā)明采用一步法制備，在含水介質(zhì)中，在一定溫度下使表氯醇與聚合物反應(yīng)至所希望的粘度為止，在酸性條件下對反應(yīng)稀釋和/或穩(wěn)定化，并加一些添加劑。本發(fā)明用于改善薄頁紙質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，簡化工藝，降低生產(chǎn)成本。
文檔編號C09J179/00GK1563242SQ200410017758
公開日2005年1月12日 申請日期2004年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月15日
發(fā)明者江黎明, 倪華鋼 申請人:浙江大學(xué)