环境友好型聚酰胺环氧氯丙烷湿强剂的性能研究

２００７年８月
王
晟：环境友好型聚酰胺环氧氯丙烷湿强剂的性能研究４７７
相对湿强度＝罩黼×１００％
２低氯和高固ＰＡＥ树脂的制备与性 能测试
２．１低氯和高固ＰＡＥ树脂的制备
可获得固含量为３０％一５６％的低氯ＰＡＥ湿强树
脂。产品具有良好的稳定性，贮存期可在１００灭
以上。
２．１．１
ＰＡＥ树脂用量对纸张湿强度的影响
ｏＣ。
理６ ｈ。其中ｎ（二乙烯三胺）：ｎ（己二酸）：ｎ
（去离子水）：ｎ（环氧氯丙烷）＝１：１：１２：１。制得
的产品中有机氯含量小于０．１％，而反应周期缩
短一半。同时通过控制环氧氯丙烷的反应温度，
裹Ｉ商品、低氯和高固Ｉ恤榭脂湿强荆用量的影响
Ｔａｂｌｅ １ Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ ＰＡＥ．ＰＡＥ ｗｉｔｈ ｌｏｗ ｏｒｇａｎｏｃｈｌｏｔＳｎｅ ｓａｄ ＰＡＥ ｗｉｔｈ ｈｉ ｇ｝Ｉ ｓｏｌｉｄｓ
７２７．３
文献标识码：Ａ
文章编号：
１６７１一０４６０（２００７）０４—０４７６—０４
聚酰胺聚胺环氧氯丙烷树脂是在中性条件 下固化的湿强剂，它具有白度高、中性固化、留着 率高、不释放甲醛等优点。但传统的合成方法具 有固含量不高（一般３０％左右），产品中含有有机
脂；阴离子型聚丙烯酰胺（青岛科技大学精细化学
［１］林友峰。李志健造纸助剂生物毒性的评价［Ｊ］．纸和造纸， ２ｃ０３，“１）：５０—５１ ［２］划长春，李安平．聚酰胺聚胺表氯醇树脂的制备与应用［Ｊ］ ．包装工程．２００１．２２（５）：４４—４６ ［３］Ｇｏｒｚｙｎｓｋｉ
；ｍ ｈａｖｉｎｇ ～１４．
Ｍ，Ｄ Ｌ１∞ｎ
Ｂ
（２）ＰＡＥ树脂与聚丙烯酰胺的共用
维素互相结合形成网状结构而产生增湿强作用， 当湿强剂过量时，多余的阳离子得不到结合，纸张
强度不再增加，困此实际应用时，应根据湿强度的 具体要求及成本来决定ＰＡＥ的加人量。
２．１．２
ｐＨ值对纸张湿强度的的影响 由表可知，高固和低氯ＰＡＥ在不同ｐＨ值条
件下对纸张的强度影响不同，在碱性，中性条件下
ｐＨ值对树脂的成熟和在纸张中的留着率有
ｏｎ
ｅｏ［ｔｔｅｉｔｔ
ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｗｉｔｈ ＰＡＥ ｗｉｔｈ ｌｏｗ ａｎｄ ＰＡＥ ｗｉｔｈ ｈｉ ｇＩｌ ｓｏｌｉｄｓ ｃｏｎｔｅｎｔ
ｗｅｔ
ｏｒ— Ｏｎ
的最佳用量为１％，但用量增加到一定的程度时， 增强效果随着用量的增加变化不再明显。这是因
为阳离子型的聚合物ＰＡＥ与表面带阴离子的纤
ｓｔｒｅｎｇｔｈ
４８１
如谱图２所示，对照有机官能团的特征峰”１
可知，１
６８５
佳条件：十二酰氯与１，２一二苯乙烷的摩尔比为 ２．５１，催化剂为三氯化铝（用量为十二酰氯的１．０９
ｃａ。１处的吸收峰为和苯环相连的羰基
０３５
（Ｃ＝０）的特征吸收峰，３
ｃｍ“处的吸收峰为
９５３ ｃｍ～，２ ９１６
倍），反应温度为６５～７０℃，反应时同３ ｈ。收率
５
４７０ ７４２，１９９５一ｌｌ一２８．
［５］Ｄｕｌａｎｙ．Ｍａｒｇａｒｅｔ Ａ．Ｒｉｎｇｏｌｄ．ｅｔ
ｒｏｈｙｄｆｉｎ
Ｒｅｓｉｍ
ｗｉｔｈ
ｍｄｕ∞ｄ ｅｐｉｃｈ］ｏ—
ｈｙｄｒｏｌｙｚａｔｅｓ［Ｐ］．ＵＳ ５ ２５６ ７２７．１９９３—１０—２６，
（下特第４８１页）
万 方数据
２００７年８月
崔迎军，等：４．４’一二（十二酰基）二苯乙烷的合成
强度。当用量增至１．０％，对纸张湿强度的增加 幅度减小，较适宜的ＣＭＣ的用量为０．７５％。
ＡＰＡＭ以适当的配比共用，能明显提高纸张的湿
强度。与单独使用等量的ＰＰＥ树脂相比，湿强度 最高可增加１５％，纸张的干强度也有较大的提 高。ＣＭＣ或ＡＰＡＭ用量增至１．０％，对纸张湿强 度的增加幅度减小。
参考文献
湿强效率。
ＴｒＭ电脑抗张实验机（杭州博科自动化技术有限 公司生产），主要由传动变速机构、抗张测量机构、
伸长测量机构三部分组成。 １。３纸的涅抗张强度的剥定 把纸样在２０℃水中提泡５ ｍｉｎ，取出，用滤纸
ｌ实验部分
１．１主要试剂及仪器 试剂：漂白硫酸盐针叶木浆（意大利进口商品
轻轻吸去试样表面剩余的水，然后按照干抗张强
不同条件下制备的ＰＡＥ粘度、固含量和氯含 量不同，为检测其应用效果分别采用商品ＰＡＥ树 脂（氯含量为２％，固含量１２．５％）、实验制备的 低氯（氯含量为０．１％，固含量为４０％）和高固 ＰＡＥ（氯含量为０．１％，固含量为５６％）树脂，考
采用改进的溶液聚合合成反应条件与用有机 胺后处理相结合的新工艺分别合成低氯和高固
表３低氯湿强剂与ＣＭＣ共用对湿强效果的影响
Ｔａｂｌｅ ３ Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ＰＡＥ ｗｉｔｈ ｌｏｗ ｏｒｇａｎｏｅｈｌｏｒｉｎｅ ｃｏｎｔｅｎｔ、ＰＡＥ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｓｏｌｉｄｓ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ＣＭＣ ｏｎ ｗｅｔ ｓｔｒｅｎｇｔｈ
３５．１ ３９ ４０ ２ ９
１４．１ １５．５ １５ １
很重要的影响，分别采用实验制备的低氯和高固
ＰＡＥ树脂，固定用量为１．０％（绝干浆），考察其 ｐＨ用量对针叶木浆抄造纸页性能的影响。用硫 酸铝调节浆料ｐＨ值至要求的酸度，其它抄纸条 件同实验２．１．１。结果见表２。
抄纸该树脂有较好的湿强效果，对设备腐蚀小，添
加纸浆中搅拌过程泡沫小，且比一般商品ＰＡＥ树 脂总有机氯含量低。
ｈｉ曲ｓｏｌｉｄｓ
Ｏｉｌ
ｃｏｎｔｅｎｔ
ＰＡＥ ｗｉｔｈ
ｈｉｇＩＩ
ａｎｄ ＡＰＡＭ
ｗｅｔ
ｓｔｒｅｎｇｔｈ
臀１ｉ—ｊ丽、鬲—ｉ矿、赢—百
ＰＡＭ
干抗张强度 ，（ｋＮ・ｍ叫）
湿抗张强度
，（ｈＮ・ｍ’１）
相对湿强度
／％
Ｐ＾Ｅ
Ｐ＾Ｅ
ＰＡＥ
ＰＡＥ ０ ０
ｌ ７５
聚丙烯酰胺（ＰＡＭ）是一种水溶性线型高分子
化合物。根据其可离解基团的特性，ＰＡＭ分为阴 离子型、阳离子型和非离子型。依据共用技术理 论，本实验选用阴离子型聚丙烯酰胺（ＡＰＡＭ），其
分子量大于５００万。为检测其共用效果分别采用 制备的低氯和高固ＰＡＥ树脂，固定用量为１．０％ （绝干浆），考察其与ＡＰＡＭ对针叶术浆抄造纸页 性能的影响。抄纸条件同实验２．１．１。结果见表 ４。由此可知，ＰＰＥ与ＡＰＡＭ以适当的配比共用， 能明显提高纸张的湿强度。ＡＰＡＭ用量增至１．０ ％，对纸张湿强度的增加幅度减小，较适宜的 ＡＰＡＭ的用量为０，７５％。
ＰＡＥ树脂”Ｊ：二乙烯三胺、己二酸、适量水在６０ ℃烷基化反应２４ ｈ，产物与环氧氯丙烷在低温３０ ｏｃ下环氧化反应６ ｈ后加入适量的有机胺继续处
察其用量对针叶木浆抄造纸页性能的影响。抄纸
条件为：打浆度６０。ｓＲ，手抄片定量１００ ｇ／ｍ２左右， 用硫酸铝调节溶液ｐＨ＝７．ｏ，烘干温度１０５ 实验结果见表１。
７０％。 参考文献
［１］张志德，陈玉琴．耿玉敏．１．２一二苯乙烷的告成研究［Ｊ］精 细石油化：【．１９９８．（４）：１５—１７ ［２］缘克勋．精细有机化工原料及巾『日Ｊ庠于册［Ｍ］北京：化学丁 业出版社，１９９８．
芳环不饱和碳氢伸缩振动峰。２
Ｃｍ～，２ ８４９
ｃｍ。处的吸收峰为烷基链上甲基，亚
甲基的伸缩振动峰。
３６ ３６
３ ５
３８
２
１２ ２ １３．２ １３．３
１５．１
９ ０
３３．６ ３６ ２ ３７．８ ３８．６ ３７ ２
８
３３．５ ３７．５ ４０ ３９
Ｉ
３５．９ ３７．６ ３８．７ ３８．Ｉ
为此考察了高固低氯的ＰＡＥ与ＣＰＡＭ、ＣＭＣ的共
用性。 （１）ＰＡＥ树脂与纤维素衍生物共用 为检测其共用效果分别采用制备的低氯和高 固ＰＡＥ树脂，固定用量为１．０％（绝干浆），考察 其与ＣＭＣ对针叶木浆抄造纸页性能的影响。抄 纸条件为同实验２．１．１。结果见表３。
的用量超过最佳用量时。纸张的湿强度增加不明 显。
（３）抄纸时浆料的ｐＨ值对纸页的湿强有密
切的关系。ｐＨ在７—８时，纸张的强度最好，制备
的高固和低氯ＰＡＥ湿强树脂可在碱性，中性条件
下抄纸。 由此可知，本研究开发高固、低氯ＰＰＥ树脂 （４）适量的湿强剂ＰＡＥ与助留剂ＣＭＣ与
与ＣＭＣ以适当的配比共用，能明显提高纸张的湿
通过以上两张谱图，可以确定合成的产物为 ４，４’一二（十二酰基）二苯乙烷。
２结论
（１）通过烷基化反应和酰基化反应合成了４，
４’一二（十二酰基）二苯乙烷，操作方法简单，反应
［３］黄涛，张治民．有机化学实验（第二版）［Ｍ］北京：高等教
育出版社．１９９８ ［４］用科衍，商占先有机化学实验（第三版）［Ｍ］北京：高等教 育出版社．２０００ ［５］张华现代有机波谱分析［Ｍ］北京：化学工业出版牡，
它具有固含量不高，产品中含有有机氯等缺点。考察了采用改进的溶液聚台合成反应条件与有机 胺后处理相结台的新工艺开发的环境友好型低氯高固含量ＰＡＥ湿强树脂对纸张湿强度影响。结 果表明，该低氯高固含量ＰＡＥ树脂在合适的条件下能显著的提高纸张的湿强性。是一种具有市场 开发前景新型的湿强剂。 关键词：湿强剂；ＰＡＥ树脂；有机氯；高固含量 中图分类号：ＴＳ
氯（１％～６％）等缺点“’。国外减少ＰＡＥ树脂中 有机氯含量主要是从后处理的角度来降低”。１，
因此存在增加设备投资、产品损失多、降低湿强性
能等缺点，而国内尚未进行相关的研究。影响树
脂湿强效率的因素一般有树脂、纤维、化学环境以
及机器条件等“。１，本研究是在采用溶液聚合合 成反应条件与用有机胺后处理相结合的新工艺开 发低氯高固含量ＰＡＥ湿强树脂的基础上对该新 型环境友好型湿强树脂进行湿强性能检测，优化
ｃｏｎｔｅｎｔ
Ｏｎ
ｗｅｔ
ｓｔｒｅｎｇｔｈ
由淡１可知，本研究开发高固、低氯的ＰＡＥ 对纸页均有增强效果且略优于商品ＰＡＥ，增强效 果随ＰＡＥ用量增加而加强，在ｐＨ等于７时，ＰＡＥ
表２低氯湿强剂使用时的ｐＨ值对湿强效果的影响
Ｔａｂｌｅ ２ Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｐＨ ｇａｎｏｃｈｌｏｒｉｎｅ
ｗｅｔ
Ｄ
Ｅ．Ｐｉｎｇｅｌ
ＡＤ．ＥｐｉｈａＩｏｈｙｄｆｉｎ㈣ｂａｓｅｄ－
８８５．１９９６—５ ａｌ
ｒｅｄｕｃｅｄ ｈａｌｏｇｅｎ
ｃｏｎｔｅｎｔ［Ｐ］Ｕｓ ５ ５１６
［４］Ｂｕｌｌ Ａ，Ｈａｒｄｍａｎ ｅＩ．ａ１．Ｄｅｈａｌｏｇｅｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｒｇｍａｏｈａｌｏｇｅｎ—ＣＯｉｌ・ “ｎｉｏｇ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ［Ｐ］．ＵＳ
万 方数据
４７８
当
代
化
工
第３６卷第４期
２．１．３
ＰＡＥ与助留剂的共用性
表４高同湿强剂与ＡＰＡＭ共用对湿强效果的影响
Ｔａｂｌｅ ４ Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ＰＡＥ ｗｉｔｈ ｓｏｌｉｄｓ
ｃｏｎｔｅｎｔ
从上面ＰＡＥ用量的研究表明单独使用ＰＡＥ， 在用量较高时湿强度增加不大，且会给纸张的抄 纸带来许多不良影响，如浆料起泡、絮聚，揭纸困 难，纸页匀度差等。在目前的抄纸系统中常使用 阴离子型羧甲基纤维素ＣＭＣ和聚丙烯酰胺ＰＡＭ 作为助留助滤剂，即ＰＡＥ与ＰＡＭ或ＣＭＣ共用。
第３６卷第４期 ２００７年８月
当
代
化
工
Ｉｎｄｕｓｔｒｙ
Ｖ０１．３６．ＮＯ．４ Ａｕｇｕｓｔ，２００７
Ｃｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌ
环境友好型聚酰胺环氧氯丙烷 湿强剂的性能研究。
王
晟
（青岛科技大学化工学院，山东青岛２６６０４２
摘
要：
聚酰胺聚胺环氧氯丙烷树脂（ｅＡＥ）是在中性条件Ｆ固化的应用较广泛的湿强剂，但
品研究所制备）；羧甲基纤维素、硫酸铝均为化学
纯试剂。 仪器：ＴｒＭ电脑抗张实验机（杭州博科自动化 技术有限公司生产）；ＺＴ４一００型打浆机：；立ＺＱＳ７ 一ＰＦｌ型式磨浆机；ＺＴ一６００型纸样抄取器；ＺＴ一 ７００纸样干燥器。 １．２干抗张强度的测定 本实验中抗张强度以绝对抗张强度表示，指 一定宽度的试样断裂时所承受的张力，以ｋＮ／ｍ （ｋｇ／１５ Ｉｍ＇ｆ１）表示。测定抗张强度所用的仪器为
度的测定方法测定其强度。按下式计算出纸的相 对湿强度：
浆板）；自制低氯高固ＰＡＥ树脂；外购ＰＡＥ湿强树
・收稿日期：２００７．０３．２８ 修订日期：２００７＿０４—∞
作者简介：王晟（１９８２一），男，青岛科技大学化Ｓ－学院硕士研究生。Ｅ—ｍａｉｌ：ｓａｉｎｔｐｌａｔｏｒ＠ｙａｈｏｏ，ｃｏｍ．ｃｎ。
万 方数据
００
６
１５
２
３结论
（１）提高ＰＡＥ树脂的固含量和降低产品中的 有机氯含量不会降低树脂增湿强性，将打浆度为
６０的针叶术浆，添加低氯或高固的ＰＡＥ树脂后，
手抄片定量１００ ｇ，ｍ２左右的纸页，其相对湿强度 可达到３５％左右。
（２）ｐＨ等于７时，ＰＡＥ的最佳用量为０．１％， 随着ＰＡＥ用量的增加，纸的湿强度增加，当ＰＡＥ