一种施胶剂、其制备方法以及涂布该施胶剂的纸

1.本发明涉及造纸化学品技术领域，具体而言，涉及一种施胶剂、其制备方法以及涂布该施胶剂的纸张。


背景技术：

2.近年来，中国造纸工业发展强劲，在造纸工业中，造纸化学品的应用对纸张的质量和生产的运行性起着决定性的作用，造纸化学品赋予了纸张各种优异的特殊性能，例如抗水性、抗油性、湿强度、阻氧、平滑性、印刷适性、柔软性等。造纸化学品是指造纸过程中所使用的各种化学药剂、助剂的总称，包括的内容比较广泛，例如施胶剂、湿强剂等抄纸化学品。
3.现有技术中比较常用的表面施胶剂是淀粉，但其成膜后易吸潮，影响纸张的抗水性，且耐破度及环压强度较低。另外烷基烯酮二聚体(akd)由于具有较好的抗水性能，也是一种良好的反应性施胶剂，但由于其与纸张纤维的亲和力较差，对提高纸张环压强度和挺度的帮助不大。其它表面施胶剂例如苯丙乳液等，由于制备过程中需使用小分子乳化剂等，且上述几种施胶剂不可降解，会造成环境污染等问题。而随着环保政策的推行，对造纸湿部提出了更高的要求，要求湿部化学品在赋予纸张多种性能的同时更加清洁，并应减少化学品的使用量，以实现碳中和及碳达峰的目的。


技术实现要素：

4.本发明解决的问题是现有的施胶剂，影响纸张的抗水性能及抗张强度等，尤其是由于其不可降解，会带来严重的环境污染问题，不符合当前环保政策。因此，本发明提供一种能够赋予纸张良好阻氧性能、抗张强度及抗水性能且具有可降解性能符合环保要求的施胶剂。
5.本发明第一方面提供一种施胶剂的制备方法，包括：
6.将聚乙烯醇粉体进行糊化处理，冷却后得到聚乙烯醇溶液；
7.保护气氛下向所述聚乙烯醇溶液中加入2-羟基丙酸和催化剂，在120℃-150℃下反应2h-14h，得到混合物；
8.将所述混合物降温至70-90℃，加入己二醛，反应3-5h，得到施胶剂。
9.较佳地，所述聚乙烯醇的固含量为10-15％。
10.较佳地，所述2-羟基丙酸的加入量为所述聚乙烯醇粉体质量的10％-50％。
11.较佳地，所述催化剂包括二氧化锡。
12.较佳地，所述二氧化锡的加入量为所述2-羟基丙酸加入量的3％-5％。
13.较佳地，所述己二醛的加入量为所述聚乙烯醇溶液质量的5％-20％。
14.较佳地，所述对聚乙烯醇进行糊化处理包括：将所述聚乙烯醇粉体分散在水中，加热至90-100℃，并搅拌30-40min。
15.较佳地，所述聚乙烯醇溶液的温度为60℃。
16.本发明第二方面提供一种施胶剂，采用如上所述的施胶剂的制备方法制得。
17.本发明第三方面提供一种纸，其表面涂布有如上所述的施胶剂。
18.本发明的施胶剂的制备方法相较于现有技术的优势在于：
19.本发明通过将pva粉体糊化处理后得到可使用的聚乙烯醇溶液，并将其与2-羟基丙酸反应，使得乳酸接枝到pva链上，以提高成膜的性能，并通过己二醛与羟基的交联反应，将未反应完全的2-羟基丙酸反应掉，由于聚乙烯醇为可生物降解材料，最终制得的施胶剂具有可降解性能，且具有良好的抗水性、阻氧性能及抗张强度。
附图说明
20.图1为本发明实施例中施胶剂的制备方法流程图。
具体实施方式
21.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
22.请参阅图1所示，本发明实施例的一种施胶剂的制备方法，包括：
23.步骤s1，对聚乙烯醇(pva)粉体进行糊化处理，冷却后得到聚乙烯醇溶液；
24.步骤s2，保护气氛下向所述聚乙烯醇溶液中加入2-羟基丙酸和催化剂，在120℃-150℃下反应2h-14h，得到混合物；
25.步骤s3，将所述混合物降温至70℃-90℃，加入己二醛，反应3h-5h，得到施胶剂。
26.本实施例将pva粉体糊化处理后得到可使用的聚乙烯醇溶液，并将其与2-羟基丙酸(也称为乳酸)反应，使得乳酸接枝到pva链上，以提高成膜的性能，并通过己二醛交联未反应完的羟基，最终制得的施胶剂可降解，对环境没有危害，且具有良好的抗水性、阻氧性能及抗张强度。
27.其中一些实施方式中，对pva粉体进行糊化处理包括：将pva粉体分散在水中，加热至90-100℃，并搅拌30-40min，冷却后得到pva溶液。其中，pva的型号为1788或1792，其固含量为10-15％，糊化后的pva冷却后的温度可以为室温，也可以为60℃，例如，对糊化后的pva进行降温，降至室温，以便于备用，当进行步骤s2时可以将pva溶液的温度先升温至60℃，然后再加入2-羟基丙酸等进行后续反应。或者，为了避免步骤s2中对pva溶液进行升温处理，可以直接将糊化后的pva溶液冷却至60℃。
28.其中一些实施方式中，将pva溶液升温至60℃后，通入氮气等保护气体，将空气排空后将2-羟基丙酸与一定比例的pva溶液进行混合，然后加入一定量的催化剂二氧化锡，其中，所述2-羟基丙酸的加入量为所述聚乙烯醇粉体质量的1/10-1/2，二氧化锡的加入量为所述2-羟基丙酸加入量的3-5％。在步骤s2中，pva溶液与2-羟基丙酸在催化剂的作用下发生反应，以提高膜的性能，例如强度等。由于乳酸不易加工，本实施例将pva与乳酸结合起来，乳酸接枝到pva链上，仍为液体，可直接应用。
29.其中一些实施方式中，将混合物降温至70-90℃后，向混合物中加入己二醛，使得己二醛与未反应完的羟基发生交联，反应3-5h后得到所述施胶剂。其中，所述己二醛的加入量为所述聚乙烯醇溶液质量的5％-20％。
30.本实施例得到的施胶剂具有制备方法简单，工业流程短的优点，制得的施胶剂具有提高强度、阻气性能、抗水性能等优点，可用于纤维基材料的抗水、阻氧等方面。
31.本发明另一实施例提供一种施胶剂，采用如上所述的施胶剂的制备方法制得。
32.本发明另一实施例还提供一种纸，表面涂布有如上所述的施胶剂。
33.下面通过具体实施例对本发明作进一步说明。
34.实施例1
35.将10g pva分散在90克水中，加热到90℃，搅拌30分钟，待pva完全溶解后，冷却备用，将糊化好的pva升温至60℃，通入氮气，将空气排空后加入1g 2-羟基丙酸，然后加入0.03g催化剂二氧化锡；将上述混合物加热到120℃，反应2h，待反应结束后，降温至70℃，加入5g己二醛，反应3小时，冷却后放料，得到施胶剂。
36.实施例2
37.将12g pva分散在88克水中，加热到90℃，搅拌30分钟，待pva完全溶解后，冷却备用，将糊化好的pva升温至60℃，通入氮气，将空气排空后加入2g 2-羟基丙酸，然后加入0.07g催化剂二氧化锡；将上述混合物加热到140℃，反应6h，待反应结束后，降温至70℃，加入10g己二醛，反应4小时，冷却后放料，得到施胶剂。
38.实施例3
39.将15g pva分散在85克水中，加热到90℃，搅拌30分钟，待pva完全溶解后，冷却备用，将糊化好的pva升温至60℃，通入氮气，将空气排空后加入5g 2-羟基丙酸，然后加入0.25g催化剂二氧化锡；将上述混合物加热到150℃，反应12h，待反应结束后，降温至70℃，加入20g己二醛，反应5小时，冷却后放料，得到施胶剂。
40.对比例1
41.将10g表面施胶淀粉加入到90g水中，充分搅拌均匀，然后加热到90℃，搅拌30分钟，冷却备用。
42.对比例2
43.将10gpva加入到90g水中，充分搅拌均匀，然后加热到90℃以上，搅拌30分钟，冷却备用。
44.测试方式
45.将实施例1-实施例3以及对比例1、对比例2制得的施胶剂按照相同定量涂布到纸张表面，施胶剂涂布定量为6-10g/m2d，进行抗水及阻氧、抗张强度等性能的测定，结果如表1所示。
46.表1：
[0047] 抗水性(g/m2)阻氧量cm3/(m2·
d)抗张强度(n/m)实施例132.02641543实施例228.851201806实施例323.53681866对比例187.64》5000685对比例278.365621292
[0048]
由表1中抗水性测试结果一栏可以看出，在纸张上涂抹施胶剂后，将其浸入水中，再测量纸张的定量时，发现涂布对比例1和对比例2的纸张的重量远大于实施例1至实施例3，由此可以说明本实施例制得的施胶剂，涂布在纸张上后，具有良好的防水性能。
[0049]
类似地，从表1中阻氧量测试结果一栏可以看出，在纸张上涂布本实施例制得的施
胶剂时，纸张重量增加的较少，且纸张重量远低于对比例1和对比例2，由此说明本实施例的施胶剂具有良好的阻氧阻气性能。
[0050]
由表1中抗张强度一栏可以看出，在纸张上涂布本实施例的施胶剂后，纸张的抗涨强度远大于对比例1和对比例2。由此说明，本实施例制得的施胶剂能够提高纸张的强度。
[0051]
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。