一种改性聚乙烯醇及含有其的瓦楞纸箱吸潮强度保持剂的制作方法

1.本发明属于造纸助剂技术领域，特别涉及一种改性聚乙烯醇及含有其的瓦楞纸箱吸潮强度保持剂。


背景技术：

2.瓦楞纸箱是一种比较理想的包装容器，它具有轻便、牢固、减振及适合机械化生产 的特点，多年来一直使用于运输包装和销售包装。但是，目前所使用的瓦楞纸箱板还存在一些问题：比如瓦楞纸箱板强度等力学性能差，容易破损，或者撕裂，在防潮效果上并不是很好，限制了其在潮湿环境中的应用，不能满足高性能包装瓦楞纸箱的要求。目前解决的方式有在纸箱的外部再套一层防潮的保护层，但是却增加了包装成本，还有一种方式是在纸箱外面涂覆一层防潮剂，此种方式需要解决防潮剂与纸箱的粘接力以及防潮剂易剥离的问题，目前，均未达到理想的效果。
3.龚伦筠(中小企业科技信息,1994(03):11)公开了一种涂塑瓦楞纸箱的防潮技术，将防潮涂料采取胶滚压印涂料法涂覆在瓦楞纸箱上；防潮涂料成分包括：聚乙烯醇缩丁醛1公斤，95%的乙醇1
‑
14公斤、邻本二甲酸二辛脂40
‑
50克、甘油改性松香100
‑
150克；溶解聚乙烯醇缩丁醛要备置带搅拌装置的搪瓷反应罐，并配有相应的冷凝器和辅助工具。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种具有一定疏水性能的改性聚乙烯醇，将其作为将其作为瓦楞纸箱吸潮强度保持剂的成分用于瓦楞纸箱中，使瓦楞纸箱具有较高的环压强度、耐折度以及具有优良的防潮性能与挺度，得到质量优良的瓦楞纸箱。
5.本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：一种改性聚乙烯醇，其为苯甲酰氧化芍药苷改性聚乙烯醇。
6.本发明采用苯甲酰氧化芍药苷改性聚乙烯醇，其与聚乙烯醇分子间形成相互作用进行共混改性，可能以苯甲酰氧化芍药苷含有的羟基基团作为氢键与聚乙烯醇结合，则苯甲酰氧化芍药苷可能以多点结合在聚乙烯醇分子间引入疏水基团，进而提高聚乙烯醇的疏水性，降低其吸水性，使其具有优良的防潮性能；将其与尿素、多聚甲醛、低碳醇复配，制得用于瓦楞纸箱的吸潮强度保持剂，并应用于瓦楞纸箱，提高了瓦楞纸箱的环压强度，同时提高了瓦楞纸箱的防潮性能，使其在潮湿的环境中仍具有较高的环压强度，同时经含有保持剂的表面施胶液处理后的瓦楞纸箱具有较强的耐折度，使瓦楞纸箱不易弯曲破损，且具有优良的挺度，以得到质量优良的瓦楞纸箱。
7.优选地，苯甲酰氧化芍药苷与聚乙烯醇的重量比为1:4~10。
8.优选地，改性聚乙烯醇的制备方法，包括以下步骤：将聚乙烯醇溶于去离子水中在室温下溶胀2~4h，然后将其升温至90~95℃溶解，其中聚乙烯醇的浓度为10~15wt%；将苯甲酰氧化芍药苷溶于乙醇中至完全溶解，使苯甲酰氧化芍药苷的浓度为0.3~0.8wt%；将苯甲酰氧化芍药苷溶液加入至聚乙醇醇溶液中，其中苯
甲酰氧化芍药苷与聚乙烯醇的重量比为1:4~10，并将温度控制在90~95℃，搅拌回流，反应2.5~4.5h，冷却至室温，干燥，得到改性聚乙烯醇。
9.本发明还公开了苯甲酰氧化芍药苷在提高改性聚乙烯醇疏水性中的用途。
10.本发明还公开了改性聚乙烯醇在瓦楞纸箱吸潮强度保持剂中的用途。
11.本发明还公开了一种瓦楞纸箱吸潮强度保持剂，其包括：改性聚乙烯醇、尿素、多聚甲醛、低碳醇、氢氧化钠、捕醛剂、分散介质、ph调节剂。
12.优选地，按重量份计，改性聚乙烯醇为2~6份、尿素为10~20份、多聚甲醛为4~12份、低碳醇为5~10份、氢氧化钠为1~3份、捕醛剂为1~3份、ph调节剂为1~4份、分散介质为45~75份。
13.本发明还公开了一种瓦楞纸箱吸潮强度保持剂的制备方法。
14.一种瓦楞纸箱吸潮强度保持剂的制备方法，包括以下步骤：将改性聚乙烯醇、尿素、多聚甲醛、低碳醇、氢氧化钠加入至分散介质中搅拌混合均匀得到混合物料；将上述混合物料加热至85~100℃，然后加入捕醛剂，继续搅拌1~3h，降至室温，加入ph调节剂调节ph，得到瓦楞纸箱吸潮强度保持剂。
15.优选地，搅拌速率为250~500r/min，搅拌时间为15~30min。
16.优选地，低碳醇为低碳混合醇、乙醇或乙二醇中的一种或几种混合。
17.优选地，分散介质为水、无水乙醇中的一种。
18.优选地，瓦楞纸箱吸潮强度保持剂的ph为5.0~6.2。
19.本发明还公开了瓦楞纸箱吸潮强度保持剂在提高瓦楞纸箱环压强度中的用途。
20.本发明由于采用苯甲酰氧化芍药苷改性聚乙烯醇，将其作为瓦楞纸箱吸潮强度保持剂的成分，并对瓦楞纸箱进行处理，因而具有如下有益效果：该改性聚乙烯醇具有优良的疏水性，将其其用于保持剂中对瓦楞纸箱进行处理，提高了瓦楞纸箱的环压强度，同时提高了瓦楞纸箱的防潮性能，使其在潮湿的环境中仍具有较高的环压强度；除此之外，经含有保持剂的表面施胶液处理后的瓦楞纸箱具有较高的耐折度，使瓦楞纸箱不易弯曲破损，且具有优良的挺度。因此，本发明是一种具有一定疏水性能的改性聚乙烯醇，将其作为将其作为瓦楞纸箱吸潮强度保持剂的成分用于瓦楞纸箱中，使瓦楞纸箱具有较高的环压强度、耐折度以及具有优良的防潮性能与挺度，得到质量优良的瓦楞纸箱。
附图说明
21.图1为实施例2中改性前后聚乙烯醇的红外光谱图；图2为改性前后聚乙烯醇的水接触角；图3为瓦楞纸箱的断裂长；图4为瓦楞纸箱的环压指数；图5为瓦楞纸箱的耐折度；图6为瓦楞纸箱的挺度。
具体实施方式
22.本实验实施例中所用原料购买来源：
聚乙烯醇：陕西盘龙翊海医药有限公司，含量≥99%；尿素：苏州泰兰德化工环保科技有限公司，含量≥52%；多聚甲醛：济南盈鑫化工有限公司，含量≥96%；苯甲酰氧化芍药苷：成都普菲德生物技术有限公司，含量≥98%。
23.以下结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步详细描述：实施例1一种改性聚乙烯醇的制备方法，包括以下步骤：将聚乙烯醇溶于去离子水中在室温下溶胀2.5h，然后将其升温至90℃溶解，其中聚乙烯醇的浓度为12.5wt%；将苯甲酰氧化芍药苷溶于乙醇中至完全溶解，使苯甲酰氧化芍药苷的浓度为0.55wt%；将苯甲酰氧化芍药苷溶液加入至聚乙醇醇溶液中，其中苯甲酰氧化芍药苷与聚乙烯醇的重量比为1:6，并将温度控制在90℃，搅拌回流，反应3h，冷却至室温，干燥，得到改性聚乙烯醇。
24.实施例2一种改性聚乙烯醇的制备方法，包括以下步骤：将聚乙烯醇溶于去离子水中在室温下溶胀3.5h，然后将其升温至93℃溶解，其中聚乙烯醇的浓度为13.7wt%；将苯甲酰氧化芍药苷溶于乙醇中至完全溶解，使苯甲酰氧化芍药苷的浓度为0.64wt%；将苯甲酰氧化芍药苷溶液加入至聚乙醇醇溶液中，其中苯甲酰氧化芍药苷与聚乙烯醇的重量比为1:8，并将温度控制在93℃，搅拌回流，反应4h，冷却至室温，干燥，得到改性聚乙烯醇。
25.实施例3一种改性聚乙烯醇的制备方法，包括以下步骤：将聚乙烯醇溶于去离子水中在室温下溶胀3h，然后将其升温至95℃溶解，其中聚乙烯醇的浓度为15wt%；将苯甲酰氧化芍药苷溶于乙醇中至完全溶解，使苯甲酰氧化芍药苷的浓度为0.35wt%；将苯甲酰氧化芍药苷溶液加入至聚乙醇醇溶液中，其中苯甲酰氧化芍药苷与聚乙烯醇的重量比为1:10，并将温度控制在95℃，搅拌回流，反应2.5h，冷却至室温，干燥，得到改性聚乙烯醇。
26.实施例4一种瓦楞纸箱吸潮强度保持剂的制备方法，包括以下步骤：按重量份计，将3重量份实施例1中的改性聚乙烯醇、12重量份尿素、8重量份多聚甲醛、5重量份乙二醇、1重量份氢氧化钠加入至50重量份乙醇中在300r/min搅拌速率下搅拌20min，混合均匀得到混合物料；将上述混合物料加热至90℃，然后加入1.5重量份捕醛剂，继续搅拌2h，降至室温，加入盐酸调节ph至5.6，得到瓦楞纸箱吸潮强度保持剂。
27.实施例5一种瓦楞纸箱吸潮强度保持剂的制备方法，包括以下步骤：按重量份计，将6重量份实施例1中的改性聚乙烯醇、17重量份尿素、11重量份多聚甲醛、7重量份乙二醇、2重量份氢氧化钠加入至75重量份乙醇中在500r/min搅拌速率下搅拌15min，混合均匀得到混合物料；将上述混合物料加热至95℃，然后加入3重量份捕醛剂，继续搅拌2h，降至室温，加入盐酸调节ph至5.9，得到瓦楞纸箱吸潮强度保持剂。
28.实施例6一种瓦楞纸箱吸潮强度保持剂的制备方法，其他步骤均与实施例4相同，与实施例4不同的是：按重量份计，将3重量份实施例2中的改性聚乙烯醇、12重量份尿素、8重量份多聚甲醛、5重量份乙二醇、1重量份氢氧化钠加入至50重量份乙醇中在300r/min搅拌速率下搅拌20min，混合均匀得到混合物料。
29.实施例7一种瓦楞纸箱吸潮强度保持剂的制备方法，其他步骤均与实施例4相同，与实施例4不同的是：按重量份计，将3重量份实施例3中的改性聚乙烯醇、12重量份尿素、8重量份多聚甲醛、5重量份乙二醇、1重量份氢氧化钠加入至50重量份乙醇中在300r/min搅拌速率下搅拌20min，混合均匀得到混合物料。
30.实施例8为了进一步提高了瓦楞纸箱吸潮强度保持剂的防潮性能，同时使经保持剂处理后的瓦楞纸箱具有较好的抗张强度与断裂长，采取的优选措施还包括：在瓦楞纸箱吸潮强度保持剂中添加0.5~1.5重量份二丙二醇甲醚醋酸酯，其与改性聚乙烯醇进一步发生分子间的偶联，可能形成较好的网络结构，进而提高了瓦楞纸箱吸潮强度保持剂的防潮性能，将该强度保持剂用于瓦楞纸箱上，进一步提高了瓦楞纸箱的防潮性能，且具有较好的抗张强度与断裂长。具体实施方式如下：一种瓦楞纸箱吸潮强度保持剂的制备方法，其他步骤均与实施例6相同，与实施例6不同的是：按重量份计，将3重量份实施例2中的改性聚乙烯醇、12重量份尿素、8重量份多聚甲醛、5重量份乙二醇、1重量份氢氧化钠、1.1重量份二丙二醇甲醚醋酸酯加入至50重量份乙醇中在300r/min搅拌速率下搅拌20min，混合均匀得到混合物料。
31.实施例9一种瓦楞纸箱吸潮强度保持剂的制备方法，其他步骤均与实施例6相同，与实施例6不同的是：按重量份计，将3重量份实施例2中的改性聚乙烯醇、12重量份尿素、8重量份多聚甲醛、5重量份乙二醇、1重量份氢氧化钠、1.5重量份二丙二醇甲醚醋酸酯加入至50重量份乙醇中在300r/min搅拌速率下搅拌20min，混合均匀得到混合物料。
32.实施例10一种瓦楞纸箱吸潮强度保持剂的制备方法，其他步骤均与实施例8相同，与实施例8不同的是：按重量份计，将3重量份聚乙烯醇、12重量份尿素、8重量份多聚甲醛、5重量份乙二醇、1重量份氢氧化钠、1.1重量份二丙二醇甲醚醋酸酯加入至50重量份乙醇中在300r/min搅拌速率下搅拌20min，混合均匀得到混合物料。
33.对比例1一种瓦楞纸箱吸潮强度保持剂的制备方法，其他步骤均与实施例6相同，与实施例6不同的是：
按重量份计，将3重量份聚乙烯醇、12重量份尿素、8重量份多聚甲醛、5重量份乙二醇、1重量份氢氧化钠加入至50重量份乙醇中在300r/min搅拌速率下搅拌20min，混合均匀得到混合物料。
34.试验例11. 改性聚乙烯醇红外谱图的测定本试验采用美国nicolet公司nexus
‑
670红外光谱仪；测试范围为4000
‑
500cm
‑1，扫描10次。
35.图1为实施例2中改性前后聚乙烯醇的红外光谱图。由图1可以看出，未改性聚乙烯醇的红外光谱图中，在3394cm
‑1附近出现的特征吸收峰为聚乙烯醇中o
‑
h的伸缩振动；在1337cm
‑1附近的特征吸收峰为ch
‑
oh的弯曲振动；相对未改性聚乙烯醇，改性聚乙烯醇的红外谱图中，在3613cm
‑1附近出现的o
‑
h的特征吸收峰向高波数位移，可能是苯甲酰氧化芍药苷中的羟基与聚乙烯醇分子间形成氢键造成的；在1761cm
‑1附近出现的特征吸收峰为arcoor中c=o的伸缩振动，在813cm
‑1附近出现的特征吸收峰为六元单氧环醚的伸缩振动；由此可知，采用苯甲酰氧化芍药苷对聚乙烯醇得到改性聚乙烯醇。
36.2. 改性聚乙烯醇接触角的测定采用德国dataphysics公司oca
‑
40接触角测量仪。测试水在样品表面上的接触角；将未改性的聚乙烯醇作为对照组；测试温度为20
±
0.3℃，平行测量3次，取平均值。
37.图2为改性前后聚乙烯醇的水接触角。曲线a、b、c、d分别表示实施例2、实施例3、实施例1、对照组的水接触角随时间增加的变化曲线；从图2可以看出，实施例1
‑
3在0s的水接触角高于105
°
，表现出较好的疏水性；随着时间的增加，水接触角呈降低的变化趋势，在3s后达到平衡，此时水接触角高于83
°
；而实施例2在达到平衡时，水接触角仍高于90
°
，具有一定的疏水性；对比实施例1
‑
3与对照组，实施例1
‑
3的水接触角明显高于对照组；这说明采用苯甲酰氧化芍药苷对聚乙烯醇改性，提高了聚乙烯醇的水接触角，得到具有一定疏水性能的改性聚乙烯醇。
38.试验例2将实施例4
‑
10、对比例1制得的保持剂应用到表面施胶液（施胶淀粉），其中保持剂与表面施胶液的重量比为5:95，以170克重瓦楞纸箱为例，然后测试结果，将表面施胶液中不添加保持剂的作为空白组。
39.1. 瓦楞纸箱抗张强度与断裂长的测定将测量的纸样恒湿4h后，切成10mm宽的纸条，挑选出长度在130mm以上的试样用于检测抗张强度，采用dz
‑
5000型纸张拉力试验机，根据定量测出抗张指数，单位为n
·
m
·
g
‑1。
40.断裂长的计算公式如下：l
b
=(s
×
103)/(9.8
·
g)式中：l
b
为断裂长，km；s为抗张强度，kn/m；g为定量，g/m2。
41.图3为瓦楞纸箱的断裂长。从图3可以看出，实施例4
‑
7的断裂长高于7.75km，对比实施例6与对比例1，实施例6的断裂长高于对比例1，这说明采用苯甲酰氧化芍药苷对聚乙烯醇改性，并将改性聚乙烯醇作为保持剂的成分应用于瓦楞纸箱表面，其提高了瓦楞纸箱的抗张强度，该瓦楞纸箱具有较高的断裂长；对比实施例6与实施例8
‑
9、实施例10与对比例1，实施例8
‑
9的断裂长高于实施例6，实施例10的断裂长高于对比例1，这说明在保持剂中添
加二丙二醇甲醚醋酸酯，进一步提高了瓦楞纸箱的抗张强度与断裂长。对比实施例1
‑
10、对比例1与空白组，实施例1
‑
10、对比例1的断裂长均高于空白组，说明在表面施胶液中添加本技术方案制得的保持剂对瓦楞纸箱的抗张强度与断裂长有一定的提高。
42.2. 瓦楞纸箱环压强度的测定根据gb/t 2679.8
‑
1995测定瓦楞纸箱的环压强度。
43.图4为瓦楞纸箱的环压指数。从图4可以看出，实施例4
‑
7的环压指数高于15.6n
·
m
·
g
‑1，吸潮后环压指数仍高于15.45n
·
m
·
g
‑1，环压指数变化量低于0.17n
·
m
·
g
‑1，实施例8
‑
9吸潮后的环压指数仍高于15.95n
·
m
·
g
‑1，环压指数变化量低于0.1n
·
m
·
g
‑1；对比实施例6与对比例1，实施例6吸潮前后的环压指数均高于对比例1，这说明采用苯甲酰氧化芍药苷对聚乙烯醇改性，并将改性聚乙烯醇作为保持剂的成分应用于瓦楞纸箱表面，其提高了瓦楞纸箱的环压强度，且该瓦楞纸箱具有优良的防潮性能，使其在潮湿的环境中吸潮后仍保持较好的环压强度；对比实施例6与实施例8
‑
9、实施例10与对比例1，实施例8
‑
9与实施例6在吸潮前的环压指数无明显区别，实施例10与对比例1在吸潮前的环压指数也无明显区别，而吸潮后，实施例8
‑
9环压指数的变化量低于实施例6，实施例10环压指数的变化量低于对比例1，这说明在保持剂中添加二丙二醇甲醚醋酸酯对瓦楞纸箱的环压强度无明显影响，而对瓦楞纸箱的防潮性能有一定的提升。对比实施例1
‑
10、对比例1与空白组，实施例1
‑
10、对比例1吸潮前后的环压指数均高于空白组，说明在表面施胶液中添加本技术方案制得的保持剂对瓦楞纸箱的环压强度与防潮性能也有一定的提升。
44.3. 瓦楞纸箱耐折度的测定试样按标准采取及处理，在标准大气条件下进行实验；按纵横向分别切取宽(10
±
0.2)mm、长150mm的试样至少10条。置试样与夹头间，在一定张力下，通过夹头的左右摆动，使试样在一定角度内作往复折叠运动，随折叠次数的增加，试样的强度逐渐下降，至不能承受弹簧张力时即断裂，断裂时的折叠次数即为试样的耐折度。
45.图5为瓦楞纸箱的耐折度。从图5可以看出，实施例4
‑
7的耐折度不低于20次，对比实施例6与对比例1，实施例6的耐折度高于对比例1，这说明采用苯甲酰氧化芍药苷对聚乙烯醇改性，并将改性聚乙烯醇作为保持剂的成分应用于瓦楞纸箱表面，其提高了瓦楞纸箱的耐折度，且达到了或超过了国家标准的a级指标；对比实施例6与实施例8
‑
9、实施例10与对比例1，实施例8
‑
9的耐折度与实施例6几乎无差别，实施例10的耐折度也与对比例1几乎无差别，这说明在保持剂中添加二丙二醇甲醚醋酸酯对瓦楞纸箱的耐折度无明显影响。对比实施例1
‑
10、对比例1与空白组，实施例1
‑
10、对比例1的耐折度均高于空白组，说明在表面施胶液中添加本技术方案制得的保持剂提高了瓦楞纸箱的耐折度。
46.4. 瓦楞纸箱挺度的测定根据gb/t 2679.3
‑
1996测定瓦楞纸箱的挺度；以mn(弯曲力)表示。
47.图6为瓦楞纸箱的挺度。从图6可以看出，实施例4
‑
7的挺度高于27mn，对比实施例6与对比例1，实施例6的挺度高于对比例1，这说明采用苯甲酰氧化芍药苷对聚乙烯醇改性，并将改性聚乙烯醇作为保持剂的成分应用于瓦楞纸箱表面，其提高了瓦楞纸箱的挺度；对比实施例6与实施例8
‑
9、实施例10与对比例1，实施例8
‑
9的挺度与实施例6无明显差别，且有稍微的提高，实施例10的挺度也与对比例1也无明显区别，这说明在保持剂中添加二丙二醇甲醚醋酸酯对瓦楞纸箱的挺度无明显影响。对比实施例1
‑
10、对比例1与空白组，实施例
1
‑
10、对比例1的耐折度均高于空白组，说明在表面施胶液中添加本技术方案制得的保持剂对瓦楞纸箱的挺度影响不大。
48.本发明的操作步骤中的常规操作为本领域技术人员所熟知，在此不进行赘述。
49.以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此，所有等同的技术方案、也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。