本發明公開了一種快熟耐水型AKD施膠劑的制備方法，屬于施膠劑的制備技術領域。
背景技術：
施膠是使紙板獲得抗水性能施膠劑的加工工序，施膠劑，通常有皂化松香膠，硬脂酸膠，石蠟膠，石臘松香膠，瀝青膠，石油樹脂膠等，還有合成膠料如烷基烯酮二聚體等，在上述膠料中以松香膠料用量最大，施膠效果以分散松香膠為最好。松香膠又可分為褐色松香膠，白色松香膠，強化松香膠和分散松香膠等，其施膠效果以分散松香膠為最好，由于紙張用量大，對施膠劑的需求也大，由于松香資源有限，使得近年來松香價格不斷上漲，近一段時期，國外已合成出一些新型施膠劑，合成施膠劑的共同特點是施膠效果好，近年來施膠劑有向陽離子型分散松香施膠發展的趨勢，即將分散松香以一定的比例與陽離子分散劑混合進或將松香陽離子化進行施膠取得了良好的效果，但一般價格較高，只適合于有特殊用途的紙張。
目前全球使用最廣、用量最大的施膠劑為AKD，它優點很多，如可實現堿性抄紙、可采用碳酸鈣作填料等，但由于AKD與纖維素羥基反應是較緩慢的過程，不像松香皂留著于纖維上其疏水基立即發生施膠作用，所以AKD的最大缺點是熟化期長，施膠效果在紙張干后尚未完成，采用AKD施膠，無論是漿內施膠還是表面施膠，都存在施膠效果滯后，熟化期長等問題。因此，有必要尋求一種施膠增效劑縮短AKD的熟化時間。國內目前主要對帶胺基的堿性高分子合成聚合物的增效劑PVA、PAE、PAM等進行了相關的研究，但其施膠效果并非很理想，使用均具有一定的局限性。但是傳統的AKD施膠劑的熟化期限較長，粘度隨著溫度的升高而降低。一般傳統AKD中/堿性施膠賦予紙張一些優異性能，同時也有其不足之處。AKD在水中不穩定，AKD乳液制備及存放過程中容易水解失效。濕紙頁干燥時，AKD在高溫下與水接觸的時間較長，AKD與纖維進行反應和AKD與水進行的水解反應相互競爭，部分AKD因水解失效，導致施膠度下降或滯后。
技術實現要素：
本發明主要解決的技術問題：針對目前常見的AKD施膠劑由于AKD與纖維素羥基反應是較緩慢的過程，不像松香皂留著于纖維上其疏水基立即發生施膠作用，因此存在熟化期長、施膠效果滯后，且AKD在水中穩定差，易水解失效的問題，本發明首先用陽離子單體改性瓜爾膠，再將改性后的瓜爾膠和植物油共混，在微生物的作用下改性得自制增效劑，最后將增效劑和其他材料復配制得快熟耐水型AKD施膠劑，本發明利用瓜爾膠和纖維素相似的結構，且本身富含羥基，和纖維有較強親和力的同時又可和纖維表面基團形成化學鍵合，經陽離子單體改性后自身帶有陽離子電荷，更加容易附著在帶負電的纖維上，并且經植物油改性后，增加了疏水性酯基基團數量，可以避免與水接觸發生水解，加快了施膠劑和纖維之間的反應，提高了AKD施膠效果，有效解決了常見的AKD施膠劑熟化期長、施膠效果滯后，且AKD在水中穩定差，易水解失效的問題，具有極佳的施膠效果。
為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：
（1）稱取200～300g瓜爾膠加入到帶有攪拌器和溫度計并且裝有1.6～1.8L去離水的三口燒瓶中，再向燒瓶中加入200～300mL質量濃度為30%氫氧化鈉溶液，將燒瓶移入40～60℃的水浴鍋中，啟動攪拌器攪拌反應1～2h得到堿浸瓜爾膠懸浮液；
（2）向上述堿浸瓜爾膠懸浮液中加入200～300mL質量濃度為60%二甲基二烯丙基氯化銨溶液和1～2g過氧化二碳酸二環己酯，向燒瓶中以3mL/min速率通氮氣20～30min，再將燒瓶移入60～70℃的水浴鍋中保溫攪拌反應3～4h，最后將反應產物轉入濃縮罐中，減壓濃縮至其原體積的1/3，得陽離子改性瓜爾膠；
（3）按質量比為1:3將大豆油和上述陽離子改性瓜爾膠混合均勻得底物并裝入燒杯，按接種量為5～8%向底物中接入綠膿桿菌，攪拌均勻后在30～40℃下靜置反應2～3天，將反應物移入三口燒瓶中，向燒瓶中加入改性瓜爾膠總質量1～3%的過氧化苯甲酰，再將燒瓶移入70～90℃水浴鍋中攪拌反應1～2h后出料，得到自制施膠增效劑；
（4）按重量份數計稱取40～50份上述自制施膠增效劑、50～60份氧化聚乙烯蠟和55～65份AKD以及10～12份十二烷基氯化銨依次倒入反應釜中，加熱升溫至120～130℃，攪拌反應40～60min后，向反應釜中加入60～70℃去離子水調節固含量至12～15%，得AKD施膠粗乳液；
（5）將上述AKD施膠粗乳液放入高壓均質乳化機中，在15～20MPa壓力下以15000～16000r/min轉速均質處理20～30min后出料，裝罐后即得快熟耐水型AKD施膠劑。
本發明的應用方法是：按重量份數計，取本發明制得的AKD施膠劑8～10份，與4～5份的水，混合均勻后倒入噴淋泵中，取紙張30～40份，按每1m2的紙張噴灑1.2～1.8g施膠漿料進行施漿，所得紙張的表面強度為0.6～0.8m/s，粘度為50～150mPa·s。
本發明的有益效果是：
（1）本發明所得的快熟耐水型AKD施膠劑具有較強的乳化和分散能力，施膠度明顯提高，具有良好的留著性和施膠效果；
（2）本發明所得的快熟耐水型AKD施膠劑穩定性較佳，噴灑于紙張表面，使紙張表面強度較傳統紙張增強2～3倍，適合大規模生產應用。
具體實施方式
稱取200～300g瓜爾膠加入到帶有攪拌器和溫度計并且裝有1.6～1.8L去離水的三口燒瓶中，再向燒瓶中加入200～300mL質量濃度為30%氫氧化鈉溶液，將燒瓶移入40～60℃的水浴鍋中，啟動攪拌器攪拌反應1～2h得到堿浸瓜爾膠懸浮液；向上述堿浸瓜爾膠懸浮液中加入200～300mL質量濃度為60%二甲基二烯丙基氯化銨溶液和1～2g過氧化二碳酸二環己酯，向燒瓶中以3mL/min速率通氮氣20～30min，再將燒瓶移入60～70℃的水浴鍋中保溫攪拌反應3～4h，最后將反應產物轉入濃縮罐中，減壓濃縮至其原體積的1/3，得陽離子改性瓜爾膠；按質量比為1:3將大豆油和上述陽離子改性瓜爾膠混合均勻得底物并裝入燒杯，按接種量為5～8%向底物中接入綠膿桿菌，攪拌均勻后在30～40℃下靜置反應2～3天，將反應物移入三口燒瓶中，向燒瓶中加入改性瓜爾膠總質量1～3%的過氧化苯甲酰，再將燒瓶移入70～90℃水浴鍋中攪拌反應1～2h后出料，得到自制施膠增效劑；按重量份數計稱取40～50份上述自制施膠增效劑、50～60份氧化聚乙烯蠟和55～65份AKD以及10～12份十二烷基氯化銨依次倒入反應釜中，加熱升溫至120～130℃，攪拌反應40～60min后，向反應釜中加入60～70℃去離子水調節固含量至12～15%，得AKD施膠粗乳液；將上述AKD施膠粗乳液放入高壓均質乳化機中，在15～20MPa壓力下以15000～16000r/min轉速均質處理20～30min后出料，裝罐后即得快熟耐水型AKD施膠劑。
實例1
稱取200g瓜爾膠加入到帶有攪拌器和溫度計并且裝有1.6L去離水的三口燒瓶中，再向燒瓶中加入200mL質量濃度為30%氫氧化鈉溶液，將燒瓶移入40℃的水浴鍋中，啟動攪拌器攪拌反應1h得到堿浸瓜爾膠懸浮液；向上述堿浸瓜爾膠懸浮液中加入200mL質量濃度為60%二甲基二烯丙基氯化銨溶液和1g過氧化二碳酸二環己酯，向燒瓶中以3mL/min速率通氮氣20min，再將燒瓶移入60℃的水浴鍋中保溫攪拌反應3h，最后將反應產物轉入濃縮罐中，減壓濃縮至其原體積的1/3，得陽離子改性瓜爾膠；按質量比為1:3將大豆油和上述陽離子改性瓜爾膠混合均勻得底物并裝入燒杯，按接種量為5%向底物中接入綠膿桿菌，攪拌均勻后在30℃下靜置反應2天，將反應物移入三口燒瓶中，向燒瓶中加入改性瓜爾膠總質量1%的過氧化苯甲酰，再將燒瓶移入70℃水浴鍋中攪拌反應1h后出料，得到自制施膠增效劑；按重量份數計稱取40份上述自制施膠增效劑、50份氧化聚乙烯蠟和55份AKD以及10份十二烷基氯化銨依次倒入反應釜中，加熱升溫至120℃，攪拌反應40min后，向反應釜中加入60℃去離子水調節固含量至12%，得AKD施膠粗乳液；將上述AKD施膠粗乳液放入高壓均質乳化機中，在15MPa壓力下以15000r/min轉速均質處理20min后出料，裝罐后即得快熟耐水型AKD施膠劑。
本發明的應用方法是：按重量份數計，取本發明制得的AKD施膠劑8份，與4份的水，混合均勻后倒入噴淋泵中，取紙張30份，按每1m2的紙張噴灑1.2g施膠漿料進行施漿，所得紙張的表面強度為0.6m/s，粘度為50mPa·s。
實例2
稱取250g瓜爾膠加入到帶有攪拌器和溫度計并且裝有1.7L去離水的三口燒瓶中，再向燒瓶中加入250mL質量濃度為30%氫氧化鈉溶液，將燒瓶移入50℃的水浴鍋中，啟動攪拌器攪拌反應1.5h得到堿浸瓜爾膠懸浮液；向上述堿浸瓜爾膠懸浮液中加入250mL質量濃度為60%二甲基二烯丙基氯化銨溶液和1.5g過氧化二碳酸二環己酯，向燒瓶中以3mL/min速率通氮氣25min，再將燒瓶移入65℃的水浴鍋中保溫攪拌反應3.5h，最后將反應產物轉入濃縮罐中，減壓濃縮至其原體積的1/3，得陽離子改性瓜爾膠；按質量比為1:3將大豆油和上述陽離子改性瓜爾膠混合均勻得底物并裝入燒杯，按接種量為7%向底物中接入綠膿桿菌，攪拌均勻后在35℃下靜置反應2.5天，將反應物移入三口燒瓶中，向燒瓶中加入改性瓜爾膠總質量2%的過氧化苯甲酰，再將燒瓶移入80℃水浴鍋中攪拌反應1.5h后出料，得到自制施膠增效劑；按重量份數計稱取45份上述自制施膠增效劑、55份氧化聚乙烯蠟和60份AKD以及11份十二烷基氯化銨依次倒入反應釜中，加熱升溫至125℃，攪拌反應50min后，向反應釜中加入65℃去離子水調節固含量至14%，得AKD施膠粗乳液；將上述AKD施膠粗乳液放入高壓均質乳化機中，在17MPa壓力下以15500r/min轉速均質處理25min后出料，裝罐后即得快熟耐水型AKD施膠劑。
本發明的應用方法是：按重量份數計，取本發明制得的AKD施膠劑9份，與4.5份的水，混合均勻后倒入噴淋泵中，取紙張35份，按每1m2的紙張噴灑1.5g施膠漿料進行施漿，所得紙張的表面強度為0.7m/s，粘度為100mPa·s。
實例3
稱取300g瓜爾膠加入到帶有攪拌器和溫度計并且裝有1.8L去離水的三口燒瓶中，再向燒瓶中加入300mL質量濃度為30%氫氧化鈉溶液，將燒瓶移入60℃的水浴鍋中，啟動攪拌器攪拌反應2h得到堿浸瓜爾膠懸浮液；向上述堿浸瓜爾膠懸浮液中加入300mL質量濃度為60%二甲基二烯丙基氯化銨溶液和2g過氧化二碳酸二環己酯，向燒瓶中以3mL/min速率通氮氣30min，再將燒瓶移入70℃的水浴鍋中保溫攪拌反應4h，最后將反應產物轉入濃縮罐中，減壓濃縮至其原體積的1/3，得陽離子改性瓜爾膠；按質量比為1:3將大豆油和上述陽離子改性瓜爾膠混合均勻得底物并裝入燒杯，按接種量為8%向底物中接入綠膿桿菌，攪拌均勻后在40℃下靜置反應3天，將反應物移入三口燒瓶中，向燒瓶中加入改性瓜爾膠總質量3%的過氧化苯甲酰，再將燒瓶移入90℃水浴鍋中攪拌反應2h后出料，得到自制施膠增效劑；按重量份數計稱取50份上述自制施膠增效劑、60份氧化聚乙烯蠟和65份AKD以及12份十二烷基氯化銨依次倒入反應釜中，加熱升溫至130℃，攪拌反應60min后，向反應釜中加入70℃去離子水調節固含量至15%，得AKD施膠粗乳液；將上述AKD施膠粗乳液放入高壓均質乳化機中，在20MPa壓力下以16000r/min轉速均質處理30min后出料，裝罐后即得快熟耐水型AKD施膠劑。
本發明的應用方法是：按重量份數計，取本發明制得的AKD施膠劑10份，與5份的水，混合均勻后倒入噴淋泵中，取紙張40份，按每1m2的紙張噴灑1.8g施膠漿料進行施漿，所得紙張的表面強度為0.8m/s，粘度為150mPa·s。