新型改性PAE湿强剂的合成工艺.docx

doi: 10.13472/j.ppm.2014.05.009新 型 改 性 P A E 湿 强 剂 的合成工艺 ●李旺，胡惠仁（天津科技大学天津市制浆造纸重点实验室，天津 300457）摘要：在传统聚酰胺多胺环氧氯丙烷树脂（PAE）的基础上，经过尿素改性制得了低成本新型聚酰胺树脂增湿强剂。 第一步反应为缩聚反应，形成聚酰胺预聚体：二乙烯三胺（DETA）与己二酸 (AA) 的摩尔比为 1.1:1，反应温度为 170℃左右，保温时间为 200 min，预聚体 PA（50%）的黏度为 340 mPa·s ；第二步反应为尿素改性后与环氧氯丙烷（EPI）的交联化反应：尿素用量为 PA（绝干）的 20%，反应浓度为 30%，反应温度为 60℃，环氧氯丙烷用量为 PA（绝 干）的 40%。本研究制得的 PAE 添加到浆料中，搅拌 30 s，利用标准纸页成型器抄纸，然后在 101℃的烘箱中熟化 30 min 后，测得加入自制 PAE 的纸页抗张强度保留率为 24.5% 左右，自制 PAE 不但具有增湿强效果，而且还具有抗水 性。与传统 PAE 相比，自制改性 PAE 的抗水性更优。关键词：增湿强剂；PAE ；环氧氯丙烷；尿素中图分类号：TS727文献标识码：A文章编号：1001-6309(2014)05-0032-06聚酰胺多胺（PAE）增湿强剂是一种重要的造 纸湿部化学助剂，是由美国 Hercules 公司于 20 世 纪 60 年代提出的 [1]。具有增湿强性能好，应用范围 广等特点，现已应用 [2] 到广告海报纸、地图纸、海图 纸、滤纸、墙纸和桌布纸等特种用纸中。其制备方法 需经过缩聚反应形成预聚体，然后在环氧氯丙烷的 作用下经过交联化反应生成目标产物 [3]。应用到纸 页中时，可与纤维形成有效连接，在纸页经过熟化 之后，聚酰胺多胺环氧氯丙烷树脂（PAE）自身发生 交联形成热固性树脂，包覆在纤维表面，从而具有 较强的增湿强作用 [4]。常用 PAE 的生产方法采用并不复杂的两步反 应，生产工艺相对简单。但传统的 PAE 制备工艺反 应速率较快，第二步交联程度难以控制，存在生产 风险，浪费生产原料 [5]。而且，为保证较高的单体 转化率，较多的二乙烯三胺与环氧氯丙烷被接枝到 PAE 分子链上，提高了生产成本，缩小了产品利润 率。同时，过多的环氧氯丙烷增加了产物中有机氯 的含量，没有达到现代生产过程绿色环保的要求。在第二步反应中，加入尿素可以与聚酰胺预 聚体中的仲胺发生脱氨化反应，部分仲胺位置被尿 素取代，价格昂贵的环氧氯丙烷用量减少，同时也降低了产物中的有机氯含量；尿素中的氨基也可以 与纸页纤维中的羟基形成化学键，具有增湿强的作 用。因此，本研究在传统 PAE 的基础上，通过两步 化学反应，利用尿素改性，制得了新型的低成本聚 酰胺多胺树脂，其制备过程简单，成本较低，交联化 过程易于控制，降低了生产成本，提高了 PAE 的增 湿强性和抗水性。1实验1.1原料与设备二乙烯三胺（DETA），化学纯；己二酸（AA）， 环 氧 氯 丙 烷 (EPI)，盐 酸（HCl），对 甲 苯 磺 酸 （P-TSA），尿素，均为分析纯。HH-S 超级恒温油浴锅；电热恒温水浴锅；恒 速电动搅拌器；数显旋转黏度计。1.2实验方法1.2.1聚酰胺预聚体（PA）的合成 量取一定量二乙烯三胺和少量水，加入到带有搅拌器、冷凝管和温度计的四口烧瓶中，开启搅拌， 缓慢加入已称量好的己二酸粉末，系统自动放热升 温，最高温度可升至 140℃，待己二酸完全溶解并且 体系温度稳定回落后，将四口烧瓶放入油浴中进行作者简介：李旺先生（1989-），硕士在读，研究方向：造纸助剂与湿部化学；mailto:liwang2012@mail.tust.cnEmail: liwang2012@mail.tust.cn。升温反应并继续冷凝，反应 1 h 后撤去冷凝管，继续 升温至一定温度后，保温数小时，即可得稳定的聚 酰胺中间体。停止加热，将体系冷却至 120℃以下， 加入 80℃的热水，将固含量调节为 50%，存放备用。 1.2.2改性聚酰胺多胺环氧氯丙烷树脂（PAE） 的合成准确量取一定量的上述 PA 和尿素，加入到带 有搅拌器、冷凝管和温度计的四口烧瓶中，开始在 水浴中升温，并缓慢滴加环氧氯丙烷，滴加完毕后 保温反应，当黏度升至所需要求时加入盐酸，将 pH 值调为 4~5 时终止反应，出料。1.2.3新型PAE湿强剂的应用 将针叶木漂白硫酸盐浆经瓦利打浆（打浆度为35°SR）后，稀释至浆浓 0.5%，加入 NaOH 调节浆 料的 pH 值 5~8，通过浆料疏解机疏解后，在电动搅 拌器的搅拌下加入 1%（ 对绝干浆）的 PAE，搅拌 1 min 后，用快速纸页成形器按照 TAPPI 标准抄造定