專利名稱：一種淀粉接枝丙烯酰胺紙張增強劑的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種淀粉接枝丙烯酰胺紙張增強劑的制備方法，屬于高分子制備工藝技術領域。
背景技術：
淀粉資源豐富，廣泛用于食品、造紙、紡織、石油等行業，已成為一種重要的工業原材料，尤其是造紙行業，其應用比例居于首位。兩性變性淀粉由于同時含有陰離子和陽離子基團，抗雜離子干擾作用強，可在較寬的PH值范圍內使用，比僅含有陰離子基團或陽離子基團的單性變性產品具有更優越的使用性能。但與聚丙烯酰胺類助劑相比，兩性淀粉在使用前需要加熱糊化，生產時間較長，在較高濃度下以溶液形式儲存時容易發生凝膠化，使用不方便；添加量大，助留效果差；淀粉分子鏈剛性強，其結構特性一定程度上限制了其作用效果。淀粉接枝丙烯酰胺聚合物是以剛性鏈為骨架，接上柔性的聚丙烯酰胺支鏈，這種剛柔相濟的大分子除了保持原聚丙烯酰胺的功能之外，還具有某些更為優異的性能，產品即具有多糖化合物分子間的作用力和反應性，也具有合成分子的機械與生物作用穩定性和線性鏈展開能力，可進一步改善淀粉衍生物在造紙工業中的應用效果。以淀粉接枝丙烯酰胺共聚來制備紙張增強劑，加入紙漿，在加強纖維間結合力的同時，增加了細小纖維的留著率，具有用量少，效果好等明顯優點。同時改善了淀粉使用不方便的缺點，提高了淀粉的使用價值，擴大淀粉的應用范圍。淀粉接枝丙烯酰胺聚合物的合成工藝簡單，反應條件溫和，原料來源廣，生產成本低，是一種引人注目的造紙助劑。近年來，淀粉接枝丙烯酰胺聚合物的制備方法一般是先對淀粉進行一定的變性處理，再與聚丙烯酰胺接枝共聚，尤以陽離子淀粉接枝丙烯酰胺研究最多。陽離子淀粉接枝丙烯酰胺在分子鏈上僅有陽離子基團，作為紙張增強劑其抗干擾能力較弱。兩性淀粉接枝丙烯酰胺聚合物具有豐富的功能基團和網絡化結構，具有更優異的性能。專利CN1182168C公開了一種兩性淀粉接枝丙烯酰胺共聚物的制備方法，它是首先一步法合成兩性淀粉，再以之為母體接枝丙烯酰胺，再對接枝鏈進行陽離子化。此一步法合成的兩性淀粉分子量較大，將會影響最終產品的溶液貯存穩定性；陽離子化反應中存在游離的甲醛和二甲胺，影響產品的溶解性和儲存穩定性，且生成的是叔胺基團，使用的PH值受到限制。
發明內容
本發明的目的，在于提供一種淀粉接枝丙烯酰胺紙張增強劑的制備方法，該制備方法條件溫和，所得產品增強效果好，適用范圍廣，貯存穩定性好。本發明的一種淀粉接枝丙烯酰胺紙張增強劑的制備方法，包括以下步驟(I)將淀粉、氧化劑、氫氧化鈉加入到水中，形成5% 30%的淀粉乳液，在30 80°C下進行氧化反應，反應時間0. 5 3h ;(2)將上述所得氧化淀粉中加入陽離子化試劑，在30 90°C進行陽離子化反應，反應時間0. 5 3h，陽離子化試劑質量為淀粉干基質量的4% 50% ；(3)接枝共聚反應，即將上述所得的淀粉糊化冷卻后，以丙烯酰胺、陽離子單體為混合接枝單體，加入引發劑，在水相中40 80°C進行接枝共聚反應，反應時間0. 5 4h，混合單體總質量為淀粉干基質量的30% 400%，陽離子單體質量為丙烯酰胺質量的10% 80%。 步驟I中所述的淀粉原料為玉米淀粉、木薯淀粉、小麥淀粉、馬鈴薯淀粉中的一種或一種以上。步驟I中所述的氧化劑為次氯酸鈉、高錳酸鉀、過硫酸銨、過硫酸鉀、過氧化氫中的一種或一種以上。步驟2中所述的陽離子化試劑為3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨或2，3-環氧丙基
三甲基氯化銨。步驟3中所述的陽離子單體為二甲基二烯丙基氯化銨、二乙基二烯丙基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、N-二甲氨基甲基丙烯酸乙酯、對-乙烯基芐基三甲基氯化銨中的一種或一種以上。步驟3中所述的引發劑為硝酸鈰銨、過硫酸鉀、過硫酸銨、過硫酸鉀/亞硫酸鈉、過硫酸鉀/亞硫酸氫鈉、過硫酸銨/亞硫酸鈉、過硫酸銨/亞硫酸氫鈉中的一種。本發明的技術首先使淀粉氧化，分子量變小，黏度降低，同時分子鏈上引入羧基陰離子，陽離子化成為兩性淀粉；再在兩性淀粉的基礎上接枝丙烯酰胺、陽離子單體，使陽離子性得到進一步加強，也改善了淀粉的貯存穩定性。因此，本發明的創新點在于通過氧化的方式引入陰離子基團，降低了黏度，有利于后續反應的進行，也提高了產品的貯存穩定性，使產品可以以溶液狀態貯存，使用方便；通過接枝共聚，引入豐富的功能基團，有利于增強效果的發揮。
具體實施例方式下面通過具體實施例，對本發明做進一步的詳細說明。實施例I :將玉米淀粉、次氯酸鈉、氫氧化鈉依次加入水中，形成25%的淀粉乳液，在50°C下反應Ih ;然后加入淀粉質量10%的3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨，在50°C下反應I. 5h ;再糊化冷卻后加入過硫酸鉀/亞硫酸氫鈉，加入淀粉質量40%的丙烯酰胺、淀粉質量20%的二甲基二烯丙基氯化銨，在60°C下反應lh，即得淀粉接枝丙烯酰胺紙張增強劑。可根據實際情況調節其濃度、酸堿度，用于瓦楞原紙的增強劑，添加量為紙漿干重的1%時，環壓增幅可達25%，耐破強度增幅可達30%以上。實施例2:將木薯淀粉、過硫酸銨、氫氧化鈉依次加入水中，形成15%的淀粉乳液，在50°C下反應Ih ;然后加入淀粉質量20%的3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨，在70°C下反應2h ;再加入過硫酸鉀，加入淀粉質量2倍的丙烯酰胺、淀粉質量30%的甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨，在80°C下反應2h，即得淀粉接枝丙烯酰胺紙張增強劑。可根據實際情況調節其濃度、酸堿度，用于文化用紙的增強劑，添加量為紙漿干重的0.5%時，抗張增幅可達35%，耐破強度增幅可達20%。
權利要求
1.一種淀粉接枝丙烯酰胺紙張增強劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)將淀粉、氧化劑、氫氧化鈉加入到水中，形成5% 30%的淀粉乳液，在30 80°C下進行氧化反應，反應時間0. 5 3h ; (2)將上述所得氧化淀粉中加入陽離子化試劑，在30 90°C進行陽離子化反應，反應時間0. 5 3h，陽離子化試劑質量為淀粉干基質量的4% 50% ； (3)接枝共聚反應，即將上述所得的淀粉糊化冷卻后，以丙烯酰胺、陽離子單體為混合接枝單體，加入引發劑，在水相中40 80°C進行接枝共聚反應，反應時間0. 5 4h，混合單體總質量為淀粉干基質量的30% 400%，陽離子單體質量為丙烯酰胺質量的10% 80%。
2.根據權利要求I所述的淀粉接枝丙烯酰胺紙張增強劑的制備方法，其特征在于在步驟I中，所述的淀粉為玉米淀粉、木薯淀粉、小麥淀粉、馬鈴薯淀粉中的一種或一種以上。
3.根據權利要求I所述的淀粉接枝丙烯酰胺紙張增強劑的制備方法，其特征在于在步驟I中，所述的氧化劑為次氯酸鈉、高錳酸鉀、過硫酸銨、過硫酸鉀、過氧化氫中的一種或一種以上。
4.根據權利要求I所述的淀粉接枝丙烯酰胺紙張增強劑的制備方法，其特征在于在步驟2中，所述的陽離子化試劑為3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨或2，3-環氧丙基三甲基氯化銨。
5.根據權利要求I所述的淀粉接枝丙烯酰胺紙張增強劑的制備方法，其特征在于在步驟3中，所述的陽離子單體為二甲基二烯丙基氯化銨、二乙基二烯丙基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、N-二甲氨基甲基丙烯酸乙酯、對-乙烯基芐基三甲基氯化銨中的一種或一種以上。
6.根據權利要求I所述的淀粉接枝丙烯酰胺紙張增強劑的制備方法，其特征在于在步驟3中，所述的引發劑為硝酸鈰銨、過硫酸鉀、過硫酸銨、過硫酸鉀/亞硫酸鈉、過硫酸鉀/亞硫酸氫鈉、過硫酸銨/亞硫酸鈉、過硫酸銨/亞硫酸氫鈉中的一種。
全文摘要
本發明涉及一種淀粉接枝丙烯酰胺紙張增強劑的制備方法，它包括以下步驟在淀粉乳液中加入氧化劑、氫氧化鈉，在30～80℃下進行氧化反應；再加入陽離子化試劑，在30～90℃下進行陽離子化反應；再將所得淀粉糊化冷卻后，以丙烯酰胺、陽離子單體為混合接枝單體，加入引發劑，40～80℃的水相中進行接枝共聚反應，即得淀粉接枝共聚物，可用于紙張環壓、耐破、挺度等的增強劑。
文檔編號D21H17/29GK102617799SQ2012101089
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月13日 優先權日2012年4月13日
發明者李倩鈺, 陳慧文, 黃彩霞 申請人:廣東省造紙研究所