一种生物改性湿强剂的制备方法技术领域
本发明公开了一种生物改性湿强剂的制备方法，属于湿强剂领域。
背景技术
纸张的湿强度是指纸页遇水或在潮湿的环境中所具有的强度。许多纸制品尤其是工业用纸都要求有较高的湿强度，湿强剂的加入可以改善纸张在润湿等情况下的湿强度。在通常情况下，不添加助剂时纸张被润湿后其强度仅为干燥时强度的5～10％，加入湿强剂后可使纸张大多保持原有干强度20～40％的强度。纸张湿强剂可以划分为永久型和暂时型两类，暂时型纸张湿强剂多用于那些短时、用后废弃的纸制品中；永久型纸张湿强剂通常用于瓦楞纸板和一些特殊用纸中，常用的有脲醛树脂(UF)、改性三聚氰胺甲醛树脂(MF)、聚酰胺多胺环氧氯丙烷树脂(PPE或PAE)以及丙烯酰胺类聚合物等。纸的消耗量是占了生活用品的很大一部分，造纸工业巨大的造纸产量也为造纸化学品行业带来相应良好的市场空间。在我国造纸工业原料中，由于木材资源短缺，目前大量使用的造纸原料主要是草浆、废纸浆，这些原料由于纤维短、杂细胞含量高、保水值高等缺点，严重影响纸张和纸板的强度。
随着造纸业的发展，传统的造纸湿强剂如脲醛树脂(UF)，三聚氰胺甲醛树脂(MF)等由于使用条件以及释放有害物质等原因，已经越来越不能满足用户的需求。聚酰胺聚胺环氧氯丙烷树脂(PAE)是近年来较为流行的一种湿强剂，它不但具有较好湿强效果而且环境污染小，无毒害作用，因此受到了广大用户的欢迎，与UF树脂、MF树脂相比，它不仅是在中碱性条件下熟化的高效湿增强剂，而且在提高湿强度的同时并不损失成纸的柔软性、吸收性，特别适用于医疗卫生用纸。
发明内容
本发明主要解决的技术问题：针对目前传统的造纸湿强剂如脲醛树脂(UF)，三聚氰胺甲醛树脂(MF)在使用条件下会释放有害物质，而且应用在造纸中容易产生气泡与絮聚，成纸揭纸困难，纸页均匀度差，含有水分容易生霉的问题，提供了一种生物改性湿强剂的制备方法，本发明用珊瑚礁和聚酰胺聚环氧氯丙烷树脂为原料得珊瑚礁颗粒，进行发酵得发酵液，进行分离、萃取、浓缩、干燥后得生物改性粉末，再和十二烷基苯磺酸钠和乙二酸反应得改性预聚体聚酰胺溶液，与环氧氯丙烷反应最终得生物改性湿强剂，本发明添加聚酰胺聚胺环氧氯丙烷树脂保湿成分，不但具有较好湿强效果而且环境污染小，无毒害作用，从珊瑚礁发酵产物中可以分离得到一种具有生物活性物质添加在其中，使提高湿强度的同时并不损失成纸的柔软性、吸收性，预防了纸张因为含有水分而易生霉的问题，加入湿强剂后可使纸张润湿后保持原有干强度30～50％的强度。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）取800～900g珊瑚礁，放入粉碎机中进行粉碎，过20～50目标准筛，得珊瑚礁粉末，将所得的粉末放入容器中，向其中加入质量分数为3～4％的氯化钠溶液浸泡颗粒物，然后再向其中加入50～60mL聚酰胺聚环氧氯丙烷树脂，搅拌均匀，随后对容器加热至35～40℃，保持温度5～10h；
（2）上述保温结束后，在90～110Pa的压力下，进行减压过滤，收集过滤物，得筛选珊瑚礁颗粒，将所得的筛选珊瑚礁颗粒放入发酵罐内，接种量为15～30％，然后再向其中加入营养物，加入量为筛选珊瑚礁颗粒质量的20～30％,混合均匀，随后保持发酵罐温度为28～35℃,通气量为0.4～0.6（V/V·min），转速设定为110～130r/min，发酵10～15天，所述营养物为按质量百份比计，取40～50份马铃薯、20～30份葡萄糖及25～35份蛋白胨，混合均匀；
（3）待上述发酵结束后过滤，收集发酵液，将所得的发酵液放入离心机中，在5000～6000r/min的转速下，离心分离1～3min，收集上清液，然后将所得的上清液放入容器中，随后使用上清液等体积的乙酸乙酯对上清液进行萃取2～4次，合并萃取液；
（4）将上述所得的萃取液在真空下进行减压浓缩，浓缩至原体积的30～50％，然后将所得的浓缩液进行喷雾干燥，收集干燥物，即可得到生物改性粉末；
（5）按质量比5:6:1，取二乙烯三胺、己二酸及上述所得的生物改性粉末，放入反应釜内，升温至50～60℃时，搅拌40～50min，然后向其中加入十二烷基苯磺酸钠，加入量为乙二酸质量的1～2％，继续升温至110～120℃，搅拌3～5h后，出料得改性预聚体聚酰胺溶液；
（6）按体积比1:1，将上述所得的改性预聚体聚酰胺溶液与环氧氯丙烷，混合均匀，放入容器中，升温至70～90℃，反应3～5h后，使用质量分数为60％的盐酸溶液，调节pH为2～3，然后降温至室温，向其中加入环氧氯丙烷质量20～25％的生物改性粉末，混合均匀，静置陈化1～2h后，即可得到生物改性湿强剂。
本发明的应用方法：本发明制得的生物改性湿强剂，在造纸时按绝干浆为0.2～0.5%添加，再将其稀释6～10倍后加入配浆池并搅拌均匀，对大型纸机，加入点通常选择在高位箱处稀释添加，加入湿强剂后可使纸张润湿后保持原有干强度30～50％的强度；本发明的湿强剂可在较宽的PH为5～9范围内使用，并可以适用于木浆、竹浆、废纸再生浆、麦草浆、苇浆、棉杆浆等。
本发明的有益效果是：
（1）本发明添加聚酰胺聚胺环氧氯丙烷树脂保湿成分，不但具有较好湿强效果而且环境污染小，无毒害作用；
（2）从珊瑚礁发酵产物中可以分离得到一种具有生物活性物质添加在其中，使提高湿强度的同时并不损失成纸的柔软性、吸收性。
具体实施方式
首先取800～900g珊瑚礁，放入粉碎机中进行粉碎，过20～50目标准筛，得珊瑚礁粉末，将所得的粉末放入容器中，向其中加入质量分数为3～4％的氯化钠溶液浸泡颗粒物，然后再向其中加入50～60mL聚酰胺聚环氧氯丙烷树脂，搅拌均匀，随后对容器加热至35～40℃，保持温度5～10h；保温结束后，在90～110Pa的压力下，进行减压过滤，收集过滤物，得筛选珊瑚礁颗粒，将所得的筛选珊瑚礁颗粒放入发酵罐内，接种量为15～30％，然后再向其中加入营养物，加入量为筛选珊瑚礁颗粒质量的20～30％,混合均匀，随后保持发酵罐温度为28～35℃,通气量为0.4～0.6（V/V·min），转速设定为110～130r/min，发酵10～15天，所述营养物为按质量百份比计，取40～50份马铃薯、20～30份葡萄糖及25～35份蛋白胨，混合均匀；待发酵结束后过滤，收集发酵液，将所得的发酵液放入离心机中，在5000～6000r/min的转速下，离心分离1～3min，收集上清液，然后将所得的上清液放入容器中，随后使用上清液等体积的乙酸乙酯对上清液进行萃取2～4次，合并萃取液；将所得的萃取液在真空下进行减压浓缩，浓缩至原体积的30～50％，然后将所得的浓缩液进行喷雾干燥，收集干燥物，即可得到生物改性粉末；按质量比5:6:1，取二乙烯三胺、己二酸及上述所得的生物改性粉末，放入反应釜内，升温至50～60℃时，搅拌40～50min，然后向其中加入十二烷基苯磺酸钠，加入量为乙二酸质量的1～2％，继续升温至110～120℃，搅拌3～5h后，出料得改性预聚体聚酰胺溶液；按体积比1:1，将上述所得的改性预聚体聚酰胺溶液与环氧氯丙烷，混合均匀，放入容器中，升温至70～90℃，反应3～5h后，使用质量分数为60％的盐酸溶液，调节pH为2～3，然后降温至室温，向其中加入环氧氯丙烷质量20～25％的生物改性粉末，混合均匀，静置陈化1～2h后，即可得到生物改性湿强剂。
实例1
首先取800g珊瑚礁，放入粉碎机中进行粉碎，过20目标准筛，得珊瑚礁粉末，将所得的粉末放入容器中，向其中加入质量分数为3％的氯化钠溶液浸泡颗粒物，然后再向其中加入50mL聚酰胺聚环氧氯丙烷树脂，搅拌均匀，随后对容器加热至35℃，保持温度5h；保温结束后，在90Pa的压力下，进行减压过滤，收集过滤物，得筛选珊瑚礁颗粒，将所得的筛选珊瑚礁颗粒放入发酵罐内，接种量为15％，然后再向其中加入营养物，加入量为筛选珊瑚礁颗粒质量的20％,混合均匀，随后保持发酵罐温度为28℃,通气量为0.4（V/V·min），转速设定为110r/min，发酵10天，所述营养物为按质量百份比计，取40份马铃薯、30份葡萄糖及30份蛋白胨，混合均匀；待发酵结束后过滤，收集发酵液，将所得的发酵液放入离心机中，在5000r/min的转速下，离心分离1min，收集上清液，然后将所得的上清液放入容器中，随后使用上清液等体积的乙酸乙酯对上清液进行萃取2次，合并萃取液；将所得的萃取液在真空下进行减压浓缩，浓缩至原体积的30％，然后将所得的浓缩液进行喷雾干燥，收集干燥物，即可得到生物改性粉末；按质量比5:6:1，取二乙烯三胺、己二酸及上述所得的生物改性粉末，放入反应釜内，升温至50℃时，搅拌40min，然后向其中加入十二烷基苯磺酸钠，加入量为乙二酸质量的1％，继续升温至110℃，搅拌3h后，出料得改性预聚体聚酰胺溶液；按体积比1:1，将上述所得的改性预聚体聚酰胺溶液与环氧氯丙烷，混合均匀，放入容器中，升温至70℃，反应3h后，使用质量分数为60％的盐酸溶液，调节pH为2，然后降温至室温，向其中加入环氧氯丙烷质量20％的生物改性粉末，混合均匀，静置陈化1h后，即可得到生物改性湿强剂。
本发明制得的生物改性湿强剂，在造纸时按绝干浆为0.2%添加，再将其稀释6倍后加入配浆池并搅拌均匀，对大型纸机，加入点通常选择在高位箱处稀释添加，加入湿强剂后可使纸张润湿后保持原有干强度30％的强度；本发明的湿强剂可在较宽的PH为5范围内使用，并可以适用于木浆、竹浆、废纸再生浆、麦草浆、苇浆、棉杆浆等。
实例2
首先取850g珊瑚礁，放入粉碎机中进行粉碎，过35目标准筛，得珊瑚礁粉末，将所得的粉末放入容器中，向其中加入质量分数为3.5％的氯化钠溶液浸泡颗粒物，然后再向其中加入55mL聚酰胺聚环氧氯丙烷树脂，搅拌均匀，随后对容器加热至38℃，保持温度8h；保温结束后，在100Pa的压力下，进行减压过滤，收集过滤物，得筛选珊瑚礁颗粒，将所得的筛选珊瑚礁颗粒放入发酵罐内，接种量为17％，然后再向其中加入营养物，加入量为筛选珊瑚礁颗粒质量的25％,混合均匀，随后保持发酵罐温度为32℃,通气量为0.5（V/V·min），转速设定为120r/min，发酵13天，所述营养物为按质量百份比计，取45份马铃薯、25份葡萄糖及25份蛋白胨，混合均匀；待发酵结束后过滤，收集发酵液，将所得的发酵液放入离心机中，在5500r/min的转速下，离心分离2min，收集上清液，然后将所得的上清液放入容器中，随后使用上清液等体积的乙酸乙酯对上清液进行萃取3次，合并萃取液；将所得的萃取液在真空下进行减压浓缩，浓缩至原体积的40％，然后将所得的浓缩液进行喷雾干燥，收集干燥物，即可得到生物改性粉末；按质量比5:6:1，取二乙烯三胺、己二酸及上述所得的生物改性粉末，放入反应釜内，升温至55℃时，搅拌45min，然后向其中加入十二烷基苯磺酸钠，加入量为乙二酸质量的1.5％，继续升温至115℃，搅拌4h后，出料得改性预聚体聚酰胺溶液；按体积比1:1，将上述所得的改性预聚体聚酰胺溶液与环氧氯丙烷，混合均匀，放入容器中，升温至80℃，反应4h后，使用质量分数为60％的盐酸溶液，调节pH为2.5，然后降温至室温，向其中加入环氧氯丙烷质量23％的生物改性粉末，混合均匀，静置陈化1.5h后，即可得到生物改性湿强剂。
本发明制得的生物改性湿强剂，在造纸时按绝干浆为0.4%添加，再将其稀释8倍后加入配浆池并搅拌均匀，对大型纸机，加入点通常选择在高位箱处稀释添加，加入湿强剂后可使纸张润湿后保持原有干强度40％的强度；本发明的湿强剂可在较宽的PH为7范围内使用，并可以适用于木浆、竹浆、废纸再生浆、麦草浆、苇浆、棉杆浆等。
实例3
首先取900g珊瑚礁，放入粉碎机中进行粉碎，过50目标准筛，得珊瑚礁粉末，将所得的粉末放入容器中，向其中加入质量分数为4％的氯化钠溶液浸泡颗粒物，然后再向其中加入60mL聚酰胺聚环氧氯丙烷树脂，搅拌均匀，随后对容器加热至40℃，保持温度10h；保温结束后，在110Pa的压力下，进行减压过滤，收集过滤物，得筛选珊瑚礁颗粒，将所得的筛选珊瑚礁颗粒放入发酵罐内，接种量为30％，然后再向其中加入营养物，加入量为筛选珊瑚礁颗粒质量的30％,混合均匀，随后保持发酵罐温度为35℃,通气量为0.6（V/V·min），转速设定为130r/min，发酵15天，所述营养物为按质量百份比计，取50份马铃薯、23份葡萄糖及27份蛋白胨，混合均匀；待发酵结束后过滤，收集发酵液，将所得的发酵液放入离心机中，在6000r/min的转速下，离心分离3min，收集上清液，然后将所得的上清液放入容器中，随后使用上清液等体积的乙酸乙酯对上清液进行萃取4次，合并萃取液；将所得的萃取液在真空下进行减压浓缩，浓缩至原体积的50％，然后将所得的浓缩液进行喷雾干燥，收集干燥物，即可得到生物改性粉末；按质量比5:6:1，取二乙烯三胺、己二酸及上述所得的生物改性粉末，放入反应釜内，升温至60℃时，搅拌50min，然后向其中加入十二烷基苯磺酸钠，加入量为乙二酸质量的2％，继续升温至120℃，搅拌5h后，出料得改性预聚体聚酰胺溶液；按体积比1:1，将上述所得的改性预聚体聚酰胺溶液与环氧氯丙烷，混合均匀，放入容器中，升温至90℃，反应5h后，使用质量分数为60％的盐酸溶液，调节pH为3，然后降温至室温，向其中加入环氧氯丙烷质量25％的生物改性粉末，混合均匀，静置陈化2h后，即可得到生物改性湿强剂。
本发明制得的生物改性湿强剂，在造纸时按绝干浆为0.5%添加，再将其稀释10倍后加入配浆池并搅拌均匀，对大型纸机，加入点通常选择在高位箱处稀释添加，加入湿强剂后可使纸张润湿后保持原有干强度50％的强度；本发明的湿强剂可在较宽的PH为9范围内使用，并可以适用于木浆、竹浆、废纸再生浆、麦草浆、苇浆、棉杆浆等。