一種造紙涂布用增強劑及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種造紙涂布用增強劑及其制備方法和應(yīng)用，以重量份計，該增強劑原料配方如下：生物質(zhì)材料100份；金屬鹽10-80份；絡(luò)合劑200-400份；有機硅防水劑5-50份；水為調(diào)節(jié)固含量所需的量。本發(fā)明增強劑以來源豐富、價格低廉、可降解的生物質(zhì)材料為原料，對于實現(xiàn)涂布紙品的完全再生及回收利用有重大的意義。該增強劑性能優(yōu)良，和涂料配方相容性好，安全環(huán)保無毒，符合GB9685-2008對于食品包裝紙?zhí)砑觿┑囊?，所得紙張的性能與市售樣品所得紙張的性能相當(dāng)，完全符合涂布紙的使用性能。
【專利說明】一種造紙涂布用增強劑及其制備方法和應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種可用于造紙行業(yè)涂布紙或食品包裝領(lǐng)域的新型涂料增強劑及其 制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 涂布紙主要應(yīng)用于各種彩色印刷，以獲得印刷精美、色彩鮮艷逼真的印品。印刷用 涂布紙需要有一定的抗水性能，而為了達到表面防水性，除在原紙中進行漿內(nèi)施膠或表面 施膠以外，最直接的辦法便是在涂料中加入增強劑，降低顏料、膠黏劑及各種水溶性成分在 干燥成膜后的水溶性，提高涂布紙的拉毛強度、干濕強度及濕摩擦性，改善涂布紙的印刷適 應(yīng)性，減少印刷過程中涂布紙的掉毛掉粉現(xiàn)象，獲得優(yōu)良的印刷品。
[0003]目前常用的造紙涂布用涂料增強劑主要包括聚酰胺環(huán)氧樹脂類、金屬鹽類和氨基 樹脂三大類。氨基樹脂是目前應(yīng)用較多的一類抗水劑，如脲醛（UF)樹脂、三聚氰胺甲醛 (MF)樹脂及其改性物。氨基樹脂生產(chǎn)成本低，工藝簡單，但由于該類產(chǎn)品本身含有甲醒，對 涂布作業(yè)、產(chǎn)品存放和使用環(huán)境有不良影響，即使經(jīng)過改性，生產(chǎn)、使用、貯存過程中也會不 斷釋放有害的甲醛氣體，對環(huán)境和人體健康造成危害，將逐漸被淘汰。而應(yīng)用于食品卡的涂 布紙涂料增強劑主要包括乙二醛樹脂、金屬鹽類及聚酰胺聚脲系樹脂（PAPU)類。乙二醛樹 脂成本低，抗水性能、貯存穩(wěn)定性優(yōu)良，涂布紙干濕拉毛強度較好，但由于乙二醛在堿性環(huán) 境中會發(fā)生歧化反應(yīng)，影響其交聯(lián)性能及涂料的儲存性能，不適宜在高的PH下使用，限制 了其應(yīng)用。PATO類樹脂涂布紙干濕拉毛強度高，但熟化慢，且成本很高。金屬鹽類增強劑成 本低，用量省，無甲醛，涂布紙強度較高，在高PH體系中不失效，下機即可熟化，但是常用的 碳酸鋯銨（AZC)有少量氨味。隨著環(huán)境保護要求及食品安全要求的日趨嚴(yán)格，人們對紙制 品的要求也越來越高，無甲醛多功能涂料增強劑的研究受到高度重視。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種性能好、環(huán)保無毒、 可應(yīng)用于食品包裝紙的新型增強劑及其制備方法和應(yīng)用。
[0005] 為解決以上問題，本發(fā)明采取的一種技術(shù)方案如下：
[0006] -種造紙涂布用增強劑，以重量份計，該增強劑原料配方如下：
[0007] 生物質(zhì)材料 100份； 金屬鹽 丨0-80份；
[0008] 絡(luò) IV劑 200-400 份； W機M防水劑 5-50份； 水 ΡΓι?ΙΑ'ΙΓ?Μ:所需的 W:?
[0009] 進一步地，所述生物質(zhì)材料為選自纖維素及其衍生物，淀粉及其衍生物中的一種 或多種的組合。優(yōu)選地，生物質(zhì)材料為氧化淀粉。
[0010] 進一步地，所述金屬鹽為選自鋁酸鹽、氯化鋁、硫酸鋁、氧氯化鋯中的一種或多種 的組合。
[0011] 進一步地，所述絡(luò)合劑為選自甘油、山梨醇、乙二醇、聚乙二醇、聚乙烯醇、檸檬酸、 乳酸、乙酸、乙二酸中的一種或多種的組合。
[0012] 進一步地，所述有機硅防水劑為選自羥基硅油、氨基硅油、硅烷偶聯(lián)劑KH560(下 文簡稱KH560)、硅烷偶聯(lián)劑A-171 (下文簡稱A-171)及水性化改性硅油中的一種或多種的 組合。
[0013] 優(yōu)選地，所述造紙涂布用增強劑的固含量為35wt%?65wt%，25°C下動力粘度為 ^ 500cP〇
[0014] 進一步地，造紙涂布用增強劑由生物質(zhì)材料、金屬鹽和絡(luò)合劑在水中，溫度60? IKTC下反應(yīng)1?5h后與有機硅防水劑混合而成，或者，造紙涂布用增強劑由生物質(zhì)材料、 金屬鹽、絡(luò)合劑以及有機硅防水劑在水中，溫度60?IKTC下反應(yīng)1?5h得到。
[0015] 本發(fā)明還提供一種造紙涂布用增強劑的制備方法：在帶有攪拌裝置、溫度計、冷凝 裝置的反應(yīng)釜里加入生物質(zhì)材料、水，攪拌下升溫至60-95°C，保溫反應(yīng)10?60min，然后依 次加入金屬鹽和絡(luò)合劑，保持在溫度60-1KTC下，反應(yīng)1?5h，待物料冷卻至50°C以下，力口 入有機硅防水劑，攪拌均勻，即得增強劑。
[0016] 或者，本發(fā)明造紙涂布用增強劑還可通過如下方法制得：將生物質(zhì)材料、水、金屬 鹽、絡(luò)合劑一起攪拌升溫至60-1KTC，反應(yīng)l-5h，待物料冷卻至50°C以下后加入有機硅防 水劑。
[0017] 或者，還可以將生物質(zhì)材料、水、金屬鹽、絡(luò)合劑、有機硅防水劑一起攪拌升溫至 60-1KTC，反應(yīng)l-5h，待物料冷卻后出料，即得增強劑。
[0018] 本發(fā)明增強劑產(chǎn)品含有金屬鹽類基團，被用于生產(chǎn)后，紙和紙板不需要進行熟化， 下機即可有優(yōu)良的干濕強度及濕摩擦等性能；增強劑產(chǎn)品不含甲醛和有毒有害物質(zhì)，滿足 GB 9685-2008中對于食品包裝紙?zhí)盍系囊?，可以?yīng)用于食品包裝紙的涂布增強；同時產(chǎn) 品含有生物質(zhì)基團，對涂布作業(yè)、產(chǎn)品存放和使用環(huán)境無污染。
[0019] 為此，本發(fā)明還特別涉及本發(fā)明造紙涂布用增強劑在涂布紙生產(chǎn)中的應(yīng)用，特別 是在食品包裝紙生產(chǎn)中的應(yīng)用。
[0020] 由于以上技術(shù)方案的采用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：
[0021] 本發(fā)明提供的增強劑，其制備工藝簡單易控，增強劑被用于生產(chǎn)后，紙和紙板不需 要進行熟化，下機即可有優(yōu)良的干濕強度及濕摩擦等性能，且產(chǎn)品不含有甲醛和有毒有害 物質(zhì)，滿足GB 9685-2008中對于食品包裝紙?zhí)盍系囊?，可以?yīng)用于食品包裝紙的涂布增 強，同時對涂布作業(yè)、產(chǎn)品存放和使用環(huán)境沒有不良影響。同時，該涂料增強劑可以通過分 子設(shè)計，得到性能各異的產(chǎn)物，為有機-無機涂料增強劑的研究開發(fā)一條新的途徑。

【具體實施方式】
[0022] 以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細(xì)說明。應(yīng)理解，這些實施例是用于說 明本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點，而本發(fā)明不受以下實施例的限制。實施例中采用的 實施條件可以根據(jù)具體要求做進一步調(diào)整，未注明的實施條件通常為常規(guī)實驗中的條件。 另外，沒有特殊說明時，組分的用量均為重量克（g)和重量％，粘度值均為25°C下所測。
[0023] 實施例1
[0024] 在帶有攪拌裝置、溫度計、回流冷凝裝置的IL反應(yīng)釜中加入37. 88g氧化淀粉， 305g水，攪拌下升溫至80°C，反應(yīng)30min，在此體系中加入26. 67g氯化鋁，107g甘油和檸檬 酸，80°C下反應(yīng)3h，降溫至室溫，加入Hg有機硅防水劑，攪拌均勻，放料，即得產(chǎn)品，為淺黃 色透明液體，固含量為35%，動力粘度< 300cP。
[0025] 實施例2
[0026] 在帶有攪拌裝置、溫度計、回流冷凝裝置的IL反應(yīng)釜中依次加入80g氧化淀粉， 186g水，260g甘油和乙二醇，攪拌均勻，加入14g錯酸鹽，攪拌下升溫至80°C，反應(yīng)4-5h，降 溫至室溫，加入16. 5g有機硅防水劑，攪拌均勻，放料，即得產(chǎn)品，為淺黃色透明液體，固含 量為65%，動力粘度為480cP。
[0027] 實施例3
[0028] 在帶有攪拌裝置、溫度計、回流冷凝裝置的IL反應(yīng)釜中依次加入80g氧化淀粉， 360g水，260g甘油和乙二醇，攪拌均勻，加入14g錯酸鹽，16. 5g有機娃防水劑，攪拌下升溫 至80°C，反應(yīng)4-5h，降溫至室溫，放料，即得產(chǎn)品，為淺黃色透明液體，固含量為50%，動力 粘度為< 500cp。
[0029] 應(yīng)用實施例1
[0030] 本發(fā)明的增強劑可以應(yīng)用于涂布紙，尤其是食品包裝紙，以獲得良好的性能。
[0031] 紙張一般進行預(yù)涂和面涂兩次涂布。本例將實施例1至3的增強劑和市售商品 (KR 3728,日本星光PMC)分別應(yīng)用于食品白卡紙涂布的預(yù)涂配方，同時采用相同的全膠乳 配方進行二次涂布，測定兩種涂布配方所得涂布紙的性能。涂布配方如表1所示，涂布紙性 能如表2所示。
[0032] 表1食品白卡紙涂布配方（重量份）
[0033]

【權(quán)利要求】
1. 一種造紙涂布用增強劑，其特征在于，以重量份計，所述增強劑原料配方如下：
1·:物質(zhì)材料 ]00份； 金Wift 丨0-80份； 絡(luò)fV劑 200-4M份： 有機ill防水劑 5-50份； 水 調(diào)節(jié)同含:量所S的fl-
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙涂布用增強劑，其特征在于：所述生物質(zhì)材料為選自纖 維素及其衍生物，淀粉及其衍生物中的一種或多種的組合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙涂布用增強劑，其特征在于，所述金屬鹽為選自鋁酸鹽、 氯化鋁、硫酸鋁、氧氯化鋯中的一種或多種的組合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的造紙涂布用增強劑，其特征在于，所述絡(luò)合劑選自甘油、 山梨醇、乙二醇、聚乙二醇、聚乙烯醇、檸檬酸、乳酸、乙酸、乙二酸中的一種或多種的組合。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙涂布用增強劑，其特征在于，所述有機硅防水劑為選自 羥基硅油、氨基硅油、硅烷偶聯(lián)劑KH560、硅烷偶聯(lián)劑A-171及水性化改性硅油中的一種或 多種的組合。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙涂布用增強劑，其特征在于，所述造紙涂布用增強劑的 固含量為35wt%?65wt%，25°C下動力粘度為彡500cP。
7. -種權(quán)利要求1至6中任一項權(quán)利要求所述的造紙涂布用增強劑的制備方法，其特 征在于，在帶有攪拌裝置、溫度計、冷凝裝置的反應(yīng)釜里加入生物質(zhì)材料、水，攪拌下升溫至 60-95°C，保溫反應(yīng)10?60min，然后依次加入金屬鹽和絡(luò)合劑，保持在溫度60-1KTC下，反 應(yīng)1?5h，待物料冷卻至50°C以下，加入有機硅防水劑，攪拌均勻，即得所述增強劑。
8. -種權(quán)利要求1至6中任一項權(quán)利要求所述的造紙涂布用增強劑的制備方法，其特 征在于，將生物質(zhì)材料、水、金屬鹽、絡(luò)合劑一起攪拌升溫至60-1KTC，反應(yīng)l_5h，待物料冷 卻至50°C以下后加入有機硅防水劑。
9. 一種權(quán)利要求1至6中任一項權(quán)利要求所述的造紙涂布用增強劑的制備方法，其特 征在于，將生物質(zhì)材料、水、金屬鹽、絡(luò)合劑、有機硅防水劑一起攪拌升溫至60-1KTC，反應(yīng) l_5h，待物料冷卻后出料，即得。
10. 權(quán)利要求1至6中任一項權(quán)利要求所述的造紙涂布用增強劑在涂布紙生產(chǎn)中的應(yīng) 用。
【文檔編號】D21H21/18GK104372714SQ201410495344
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月24日
【發(fā)明者】張仿仿, 施立才 申請人:九洲生物技術(shù)（蘇州）有限公司