本發(fā)明涉及一種造紙濕強劑的制備方法，屬于濕強劑制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
作為造紙的原料，纖維素具有親水的特點，在紙張上沾水后，纖維素會失去其對應(yīng)的強度，在工業(yè)造紙過程中，如果添加濕強劑后，可以顯著的提高紙張的濕強抗張強度。濕強劑是一種不僅能提高紙頁的質(zhì)量而且還能夠使紙頁在干狀態(tài)下的干強和浸濕后的濕強起到不可逆變化的重要地造紙化學(xué)品。在很早以前，人們賦予紙張濕強度的方法就是將紙張放入硫酸中處理使之羊皮化，羊皮化后的紙張纖維間發(fā)生了變性結(jié)合，處理后的紙張浸水后，因為水分子不能夠破破壞這種結(jié)合，所以紙張產(chǎn)生了濕強。后來人們發(fā)現(xiàn)在抄紙過程中添加助劑的方法能夠使紙張獲
得濕強度。人們對紙張?zhí)砑訚駨妱?yīng)用效果的重視，推動了紙張濕強劑的開發(fā)和
研究并取得了優(yōu)異的成果。
現(xiàn)有的濕強劑主要是聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷(PAE)，它是目前應(yīng)用最多的濕增強劑，具有傳統(tǒng)濕強劑脲醛樹脂(UF)、改性三聚氰胺甲醛樹脂(MF)以及丙烯酰胺類聚合物無法比擬的優(yōu)點，它不僅具有良好的濕強效果和再成漿性能，且在生產(chǎn)過程中不存在游離甲醛，對生態(tài)環(huán)境和人體健康友好。聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷其制備方法主要是由己二酸與二乙烯三胺為原料在高溫條件下生成聚酞胺多胺中間體，然后聚酞胺多胺中間體再和環(huán)氧氯丙烷發(fā)生環(huán)氧化反應(yīng)制得高固含(35%)的PAE樹脂，該類產(chǎn)品由于未經(jīng)交聯(lián)改性，其交聯(lián)程度、分子量較低，紙張濕強度低，抗撕裂性能不理想，遠遠不能達到工業(yè)生產(chǎn)的要求。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題：針對傳統(tǒng)的濕強劑不能提高紙張的濕強度和抗撕裂性能，不能到達工業(yè)生產(chǎn)要求的問題，提供了一種用馬來酸酐和異氰酸酯改性殼聚糖做主濕強劑，有機胺改性羥丙基瓜爾膠做助劑制備紙張濕強劑的方法，本發(fā)明首先利用無水乙醇對殼聚糖進行溶脹處理后，再利用馬來酸酐和磷酸對其進行改性，得到改性殼聚糖，再將其與異氰酸酯反應(yīng)，得到殼聚糖聚合物，殼聚糖聚合物中的羥基和氨基可以與紙張中的纖維素形成氫鍵，并且能夠在纖維素間架橋、成膜，增強紙張濕強度和抗撕裂強度，接著利用甲基苯磺酰氯等物質(zhì)進行改性羥丙基瓜爾膠，得到改性瓜爾膠，最后將其與殼聚糖聚合物濃縮液等物質(zhì)進行混合陳化，得到造紙濕強劑。本發(fā)明解決了傳統(tǒng)濕強劑不能提高紙張的濕強度和抗撕裂性能問題，大大提高了紙張的濕強度和抗撕裂性能，可擴大化生產(chǎn)。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
（1）稱取100～200g殼聚糖加入到燒瓶中，將燒瓶置于水浴鍋中，升溫至80～90℃，再加入300～400mL無水乙醇，磁力攪拌混合20～30min，待殼聚糖全部溶脹后，再加入20～30g馬來酸酐和0.3～0.5g磷酸，攪拌反應(yīng)1～2h后，過濾，收集濾餅，并用去離子水洗滌3～5次，得到改性殼聚糖；
（2）將上述改性殼聚糖加入到燒瓶中，并將燒瓶置于油浴鍋中，升溫至120～130℃，再加入250～300mL乙腈，攪拌3～5min后，再加入20～30g異氰酸酯和0.3～0.5g二月桂酸二丁基錫，攪拌反應(yīng)2～3h后，得收集反應(yīng)物，并置于蒸餾裝置中，對裝置進行加熱至85～90℃，蒸餾40～50min，將蒸餾后的液體轉(zhuǎn)移至旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至原體積的3/4，得到殼聚糖聚合物濃縮液，備用；
（3）稱取10～20g羥丙基瓜爾膠加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，再加入100～200mL無水乙醇，攪拌3～5min后，對其進行加熱至60～70℃，再加入5～8g對甲基苯磺酰氯，攪拌反應(yīng)5～6h，再加入8～12g二乙烯三胺，攪拌反應(yīng)2～3h，反應(yīng)結(jié)束，將反應(yīng)物置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至原體積的1/8，得到改性瓜爾膠；
（4）取20～30g步驟（3）備用的殼聚糖聚合物濃縮液和8～12g上述改性瓜爾膠，加入到燒杯中，再加入2～3g十二烷基苯磺酸鈉和3～5g檸檬酸，攪拌混合5～10min后，靜置陳化1～2h，即可得到造紙濕強劑。
本發(fā)明的應(yīng)用方法：將首先按質(zhì)量比2:1，將自來水與針葉木漿進行攪拌混合均勻，得到混合液，再將本發(fā)明制備的造紙濕強劑加入到混合液中，加入量為混合液質(zhì)量的0.8～1.0％，然后以300～450r/min轉(zhuǎn)速對其進行攪拌混合5～8min，再置于抄紙機中，以55～60g/m2量進行抄送，并將抄送得到的紙張置于100～105℃的環(huán)境中，熟化30～35min即可。經(jīng)檢測，使用本發(fā)明制備的造紙濕強劑制得的紙張與利用傳統(tǒng)的濕強劑制得的紙張相比，其濕強度和撕裂性能得到提高，濕強度到29.5％以上，撕裂指數(shù)為15～18mN·m2/g。
本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是：
（1）使用本發(fā)明制備的本發(fā)明制備的造紙濕強劑制得的紙張濕強度和撕裂性能得到提高，濕強度到29.5％以上，撕裂指數(shù)為15～18mN·m2/g；
（2）本發(fā)明制備的造紙濕強劑中不含有害成分，不會對生態(tài)環(huán)境和人體健康產(chǎn)生危害。
具體實施方式
首先稱取100～200g殼聚糖加入到燒瓶中，將燒瓶置于水浴鍋中，升溫至80～90℃，再加入300～400mL無水乙醇，磁力攪拌混合20～30min，待殼聚糖全部溶脹后，再加入20～30g馬來酸酐和0.3～0.5g磷酸，攪拌反應(yīng)1～2h后，過濾，收集濾餅，并用去離子水洗滌3～5次，得到改性殼聚糖；將上述改性殼聚糖加入到燒瓶中，并將燒瓶置于油浴鍋中，升溫至120～130℃，再加入250～300mL乙腈，攪拌3～5min后，再加入20～30g異氰酸酯和0.3～0.5g二月桂酸二丁基錫，攪拌反應(yīng)2～3h后，得收集反應(yīng)物，并置于蒸餾裝置中，對裝置進行加熱至85～90℃，蒸餾40～50min，將蒸餾后的液體轉(zhuǎn)移至旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至原體積的3/4，得到殼聚糖聚合物濃縮液，備用；稱取10～20g羥丙基瓜爾膠加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，再加入100～200mL無水乙醇，攪拌3～5min后，對其進行加熱至60～70℃，再加入5～8g對甲基苯磺酰氯，攪拌反應(yīng)5～6h，再加入8～12g二乙烯三胺，攪拌反應(yīng)2～3h，反應(yīng)結(jié)束，將反應(yīng)物置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至原體積的1/8，得到改性瓜爾膠；取20～30g步驟備用的殼聚糖聚合物濃縮液和8～12g上述改性瓜爾膠，加入到燒杯中，再加入2～3g十二烷基苯磺酸鈉和3～5g檸檬酸，攪拌混合5～10min后，靜置陳化1～2h，即可得到造紙濕強劑。
實例1
首先稱取200g殼聚糖加入到燒瓶中，將燒瓶置于水浴鍋中，升溫至90℃，再加入400mL無水乙醇，磁力攪拌混合30min，待殼聚糖全部溶脹后，再加入30g馬來酸酐和0.5g磷酸，攪拌反應(yīng)2h后，過濾，收集濾餅，并用去離子水洗滌5次，得到改性殼聚糖；將上述改性殼聚糖加入到燒瓶中，并將燒瓶置于油浴鍋中，升溫至130℃，再加入300mL乙腈，攪拌5min后，再加入30g異氰酸酯和0.5g二月桂酸二丁基錫，攪拌反應(yīng)3h后，得收集反應(yīng)物，并置于蒸餾裝置中，對裝置進行加熱至90℃，蒸餾50min，將蒸餾后的液體轉(zhuǎn)移至旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至原體積的3/4，得到殼聚糖聚合物濃縮液，備用；稱取20g羥丙基瓜爾膠加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，再加入200mL無水乙醇，攪拌5min后，對其進行加熱至70℃，再加入8g對甲基苯磺酰氯，攪拌反應(yīng)6h，再加入12g二乙烯三胺，攪拌反應(yīng)3h，反應(yīng)結(jié)束，將反應(yīng)物置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至原體積的1/8，得到改性瓜爾膠；取30g步驟備用的殼聚糖聚合物濃縮液和12g上述改性瓜爾膠，加入到燒杯中，再加入3g十二烷基苯磺酸鈉和5g檸檬酸，攪拌混合10min后，靜置陳化2h，即可得到造紙濕強劑。
將首先按質(zhì)量比2:1，將自來水與針葉木漿進行攪拌混合均勻，得到混合液，再將本發(fā)明制備的造紙濕強劑加入到混合液中，加入量為混合液質(zhì)量的1.0％，然后以450r/min轉(zhuǎn)速對其進行攪拌混合8min，再置于抄紙機中，以60g/m2量進行抄送，并將抄送得到的紙張置于105℃的環(huán)境中，熟化35min即可。經(jīng)檢測，使用本發(fā)明制備的造紙濕強劑制得的紙張與利用傳統(tǒng)的濕強劑制得的紙張相比，其濕強度和撕裂性能得到提高，濕強度到30.5％，撕裂指數(shù)為18mN·m2/g。
實例2
首先稱取100g殼聚糖加入到燒瓶中，將燒瓶置于水浴鍋中，升溫至80℃，再加入300mL無水乙醇，磁力攪拌混合20min，待殼聚糖全部溶脹后，再加入20g馬來酸酐和0.3g磷酸，攪拌反應(yīng)1h后，過濾，收集濾餅，并用去離子水洗滌3次，得到改性殼聚糖；將上述改性殼聚糖加入到燒瓶中，并將燒瓶置于油浴鍋中，升溫至120℃，再加入250mL乙腈，攪拌3min后，再加入20g異氰酸酯和0.3g二月桂酸二丁基錫，攪拌反應(yīng)2h后，得收集反應(yīng)物，并置于蒸餾裝置中，對裝置進行加熱至85℃，蒸餾40min，將蒸餾后的液體轉(zhuǎn)移至旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至原體積的3/4，得到殼聚糖聚合物濃縮液，備用；稱取10g羥丙基瓜爾膠加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，再加入100mL無水乙醇，攪拌3min后，對其進行加熱至60℃，再加入5g對甲基苯磺酰氯，攪拌反應(yīng)5h，再加入8g二乙烯三胺，攪拌反應(yīng)2h，反應(yīng)結(jié)束，將反應(yīng)物置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至原體積的1/8，得到改性瓜爾膠；取20g步驟備用的殼聚糖聚合物濃縮液和8g上述改性瓜爾膠，加入到燒杯中，再加入2g十二烷基苯磺酸鈉和3g檸檬酸，攪拌混合5min后，靜置陳化1h，即可得到造紙濕強劑。
將首先按質(zhì)量比2:1，將自來水與針葉木漿進行攪拌混合均勻，得到混合液，再將本發(fā)明制備的造紙濕強劑加入到混合液中，加入量為混合液質(zhì)量的0.8％，然后以300r/min轉(zhuǎn)速對其進行攪拌混合5min，再置于抄紙機中，以55g/m2量進行抄送，并將抄送得到的紙張置于100℃的環(huán)境中，熟化30min即可。經(jīng)檢測，使用本發(fā)明制備的造紙濕強劑制得的紙張與利用傳統(tǒng)的濕強劑制得的紙張相比，其濕強度和撕裂性能得到提高，濕強度到29.7％，撕裂指數(shù)為15mN·m2/g。
實例3
首先稱取150g殼聚糖加入到燒瓶中，將燒瓶置于水浴鍋中，升溫至85℃，再加入350mL無水乙醇，磁力攪拌混合25min，待殼聚糖全部溶脹后，再加入25g馬來酸酐和0.4g磷酸，攪拌反應(yīng)1h后，過濾，收集濾餅，并用去離子水洗滌4次，得到改性殼聚糖；將上述改性殼聚糖加入到燒瓶中，并將燒瓶置于油浴鍋中，升溫至124℃，再加入260mL乙腈，攪拌4min后，再加入25g異氰酸酯和0.4g二月桂酸二丁基錫，攪拌反應(yīng)2h后，得收集反應(yīng)物，并置于蒸餾裝置中，對裝置進行加熱至87℃，蒸餾45min，將蒸餾后的液體轉(zhuǎn)移至旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至原體積的3/4，得到殼聚糖聚合物濃縮液，備用；稱取15g羥丙基瓜爾膠加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，再加入150mL無水乙醇，攪拌4min后，對其進行加熱至65℃，再加入7g對甲基苯磺酰氯，攪拌反應(yīng)6h，再加入10g二乙烯三胺，攪拌反應(yīng)3h，反應(yīng)結(jié)束，將反應(yīng)物置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至原體積的1/8，得到改性瓜爾膠；取25g步驟備用的殼聚糖聚合物濃縮液和10g上述改性瓜爾膠，加入到燒杯中，再加入2g十二烷基苯磺酸鈉和4g檸檬酸，攪拌混合7min后，靜置陳化1h，即可得到造紙濕強劑。
將首先按質(zhì)量比2:1，將自來水與針葉木漿進行攪拌混合均勻，得到混合液，再將本發(fā)明制備的造紙濕強劑加入到混合液中，加入量為混合液質(zhì)量的0.9％，然后以400r/min轉(zhuǎn)速對其進行攪拌混合7min，再置于抄紙機中，以57g/m2量進行抄送，并將抄送得到的紙張置于102℃的環(huán)境中，熟化32min即可。經(jīng)檢測，使用本發(fā)明制備的造紙濕強劑制得的紙張與利用傳統(tǒng)的濕強劑制得的紙張相比，其濕強度和撕裂性能得到提高，濕強度到29.9％，撕裂指數(shù)為16mN·m2/g。