一种利用聚天冬氨酸衍生物制备造纸螯合剂的方法与流程

一种利用聚天冬氨酸衍生物制备造纸螯合剂的方法
1.本发明涉及化工领域，具体涉及一种利用聚天冬氨酸衍生物制备造纸螯合剂的方法。

背景技术：

2.聚天冬氨酸是一种可生物降解的水溶性氨基酸聚合物，在工业领域应用广泛，是一种很有发展前景的生物高分子材料。从20世纪90年代开始，聚天冬氨酸成为水处理药剂研究和开发的热点，其中，对改性聚天冬氨酸的研究已有相关报道。为进一步改善聚天冬氨酸的螯合分散性能，可将2-氨基乙磺酸与聚琥珀酰亚胺发生亲核取代反应，把磺酸基引入到聚天冬氨酸分子结构中，合成聚天冬氨酸的衍生物。实验证实，聚天冬氨酸衍生物的螯合分散性能很好。
3.聚天冬氨酸衍生物作为一种新型螯合剂，除了应对过渡金属离子具有很强的螯合能力和良好的溶解性之外，还具有生物可降解性和低的生态毒性，从而避免由螯合剂引起的水质污染问题。
4.在造纸制浆碱性h2o2漂白环境中，螯合剂能有效地螯合fe
3+
、ca
2+
、mg
2+
等金属离子，但h2o2在强碱性体系中并不稳定，为了更好地降低造纸制浆漂白过程中双氧水的用量，需要研究出一种助剂与双氧水配合使用达到协同增强漂白的效果。

技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种效果明显、合成方法简单的新型造纸制浆助剂的制备方法。
6.本发明提供的具体技术方案如下。
7.一种利用聚天冬氨酸衍生物制备造纸螯合剂的方法，具体包括以下步骤：
8.步骤1：将5-20重量份的聚琥珀酰亚胺和20-100重量份的去离子水加入到反应釜中，搅拌升温至40-50℃；
9.步骤2：向反应釜中加入1-10重量份的2-氨基乙磺酸和2-10重量份的氢氧化钠，搅拌保温3-5h，制备得到聚天冬氨酸衍生物；
10.步骤3：降至常温，加入三聚磷酸钠，搅拌均匀；
11.步骤4：再加入螯合剂和分散剂，并添加碱性物质调节ph值，搅拌均匀后出料。
12.优选地，所述步骤3中，所述三聚磷酸钠的用量为0.5-5重量份。
13.优选地，所述步骤4中，所述的螯合剂包括葡萄糖酸钠、2-羟基膦酸基乙酸、氨基三亚甲基膦酸、二乙烯三胺五乙酸、2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸(dtpmp)中的一种或多种。
14.更优选地，所述步骤4中，所述的螯合剂的用量为1-10重量份。
15.优选地，所述步骤4中，所述的分散剂包括聚丙烯酸钠、硬脂酸盐、聚丙烯酰胺中的一种或多种。
16.更优选地，所述步骤4中，所述的分散剂的用量为2-5重量份。
17.优选地，所述步骤4中，所述的碱性物质包括氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或多种。
18.优选地，所述步骤4中，添加碱性物质调节之后的ph值为9-10。
19.本发明，制备的中间产物聚天冬氨酸衍生物是同时含有羧酸基和磺酸基的聚天冬氨酸衍生物(pasp-sea-asp)，起到了螯合金属离子和助洗缓蚀作用。三聚磷酸钠与聚天冬胺酸衍生物共同起到了助洗作用，可有效延缓生产管道设备结垢。螯合剂与聚天冬胺酸衍生物共同起到了螯合金属离子的作用，能有效降低造纸化机浆造纸制浆漂白过程中双氧水的用量，与双氧水配合使用能够协同增强漂白效果。分散剂起到了分散体系中的固体颗粒的作用，使体系均匀，悬浮性能增加，不沉淀。
20.本发明将聚天冬氨酸衍生物与其它螯合剂复配，用于造纸漂白制浆过程中稳定双氧水，与双氧水配合使用达到协同漂白的效果。
21.本发明提供了一种安全环保，生产成本低的新型造纸制浆助剂的制备方法。除此之外，本发明的优良效果还表现在：本发明能够有效降低造纸化机浆造纸制浆漂白过程中双氧水的用量，与双氧水配合使用能够协同增强漂白效果，同时，有效延缓生产管道设备结垢问题。
具体实施方式
22.结合下面实施例对本发明进行进一步的阐述，但本发明的保护范围并不限于此。
23.实施例1
24.一种利用聚天冬氨酸衍生物制备造纸螯合剂的方法，具体包括如下步骤：
25.步骤1：将5重量份的聚琥珀酰亚胺和40重量份的去离子水加入到反应釜中，搅拌升温至45℃；
26.步骤2：向反应釜中加入1.5重量份的2-氨基乙磺酸和2.5重量份的氢氧化钠，搅拌保温3h；
27.步骤3：降至常温加入5重量份的三聚磷酸钠，搅拌均匀；
28.步骤4：再加入5重量份的葡萄糖酸钠、3重量份的2-羟基膦酸基乙酸、2重量份的氨基三亚甲基膦酸和2重量份的聚丙烯酸钠，并添加氢氧化钠调节ph值至9-10，搅拌均匀后出料。
29.实施例2
30.一种利用聚天冬氨酸衍生物制备造纸螯合剂的方法，具体包括如下步骤：
31.步骤1：将10重量份的聚琥珀酰亚胺和75重量份的去离子水加入到反应釜中，搅拌升温至45℃；
32.步骤2：向反应釜中加入5重量份的2-氨基乙磺酸和5重量份的氢氧化钠，搅拌保温3h；
33.步骤3：降至常温加入4重量份的三聚磷酸钠，搅拌均匀；
34.步骤4：再加入4重量份的葡萄糖酸钠、2重量份的二乙烯三胺五乙酸、2重量份的2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸和3重量份的聚丙烯酰胺，并添加氢氧化钠调节ph值至9-10，搅拌均匀后出料。
35.实施例3
36.一种利用聚天冬氨酸衍生物制备造纸螯合剂的方法，具体包括如下步骤：
37.步骤1：将15重量份的聚琥珀酰亚胺和85重量份的去离子水加入到反应釜中，搅拌
升温至45℃；
38.步骤2：向反应釜中加入7.5重量份的2-氨基乙磺酸和7.5重量份的氢氧化钠，搅拌保温4h；
39.步骤3：降至常温加入3重量份的三聚磷酸钠，搅拌均匀；
40.步骤4：再加入3重量份的葡萄糖酸钠、2重量份的氨基三亚甲基膦酸、1重量份的2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸和4重量份的硬脂酸盐，并添加氢氧化钠调节ph值至9-10，搅拌均匀后出料。
41.实施例4
42.一种利用聚天冬氨酸衍生物制备造纸螯合剂的方法，具体包括如下步骤：
43.步骤1：将20重量份的聚琥珀酰亚胺和100重量份的去离子水加入到反应釜中，搅拌升温至45℃；
44.步骤2：向反应釜中加入10重量份的2-氨基乙磺酸和10重量份的氢氧化钠，搅拌保温4h；
45.步骤3：降至常温加入2重量份的三聚磷酸钠，搅拌均匀；
46.步骤4：再加入3重量份的二乙烯三胺五乙酸、2重量份的2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸、3重量份的聚丙烯酸钠和2重量份的聚丙烯酰胺，并添加氢氧化钾调节ph值至9-10左右，搅拌均匀后出料。
47.对比例1
48.与实施例4大体相同，不同的是，步骤4中不再加入螯合剂和分散剂，即不加入3重量份的二乙烯三胺五乙酸、2重量份的2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸、3重量份的聚丙烯酸钠和2重量份的聚丙烯酰胺。
49.对比例2
50.按照中国专利申请cn102851937a的实施例1配制得到的造纸制浆助剂。
51.实施效果
52.(1)双氧水分解测试步骤及结果
53.准确移取20ml双氧水与60ml去离子水于250ml的烧瓶中，加入2g的造纸制浆助剂，加热煮沸，温度为95-98℃，于沸腾条件下每隔15min移取10ml的混合溶液于100ml的锥形瓶中，加入6mol/l的硫酸溶液2.5ml，用0.2mol/l的kmno4标准溶液标定。当溶液有无至刚好出现红时且30s内红不褪去判定为滴定终点，记录消耗的kmno4的体积。计算双氧水分解率，具体如下表1。
54.表1实施例1-4和对比例1-2的双氧水分解率测试结果
55.[0056][0057]
由此可见，与对比例相比，本发明所制备的纸浆助剂对双氧水的分解率较低，具有较好的稳定效果。
[0058]
(2)纸浆漂白测试步骤及结果
[0059]
步骤1：取30g绝干纸浆并稀释至一定的25％浓度，放入密封袋中；按顺序添加如下化学物质加入密封袋中：naoh 11kg/吨绝干浆，二乙烯三胺五乙酸(dtpa)1.5kg/吨绝干浆，h2o240kg/吨绝干浆，助剂2.5kg/吨绝干浆；揉搓至化学品与纸浆混合均匀，然后将密封袋放入95℃的水浴锅中，保温60min；将密封袋取出，然后用ro-水洗涤，挤干；
[0060]
步骤2：把挤干的纸浆重复步骤1；
[0061]
步骤3：完成步骤2后，取15g纸浆，用抄片机抄纸，成纸后，用白度仪测试白度。
[0062]
纸浆漂白测试结果如表2所示。
[0063]
表2实施例1-4和对比例1-2的纸浆漂白测试结果
[0064][0065]
[0066]
由此可见，与对比例相比，本发明所制备的纸浆助剂能有效的提高纸浆的漂白效果。具体的，通过实施例1-4和对比例1-2可以看出，与现在已知的造纸螯合剂(对比例2)相比，聚天冬胺酸衍生物单独作为造纸螯合剂时(对比例1)效果略好一些；当聚天冬胺酸衍生物与其它螯合剂和分散剂复配后(实施例1-4)，要比现在已知的造纸螯合剂效果更好。
[0067]
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种利用聚天冬氨酸衍生物制备造纸螯合剂的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1：将5-20重量份的聚琥珀酰亚胺和20-100重量份的去离子水加入到反应釜中，搅拌升温至40-50℃；步骤2：向反应釜中加入1-10重量份的2-氨基乙磺酸和2-10重量份的氢氧化钠，搅拌保温3-5h，制备得到聚天冬氨酸衍生物；步骤3：降至常温，加入三聚磷酸钠，搅拌均匀；步骤4：再加入螯合剂和分散剂，并添加碱性物质调节ph值，搅拌均匀后出料。2.如权利要求1所述的一种利用聚天冬氨酸衍生物制备造纸螯合剂的方法，其特征在于，所述步骤3中，所述三聚磷酸钠的用量为0.5-5重量份。3.如权利要求1所述的一种利用聚天冬氨酸衍生物制备造纸螯合剂的方法，其特征在于，所述步骤4中，所述的螯合剂包括葡萄糖酸钠、2-羟基膦酸基乙酸、氨基三亚甲基膦酸、二乙烯三胺五乙酸、2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸中的一种或多种。4.如权利要求1所述的一种利用聚天冬氨酸衍生物制备造纸螯合剂的方法，其特征在于，所述步骤4中，所述的螯合剂的用量为1-10重量份。5.如权利要求1所述的一种利用聚天冬氨酸衍生物制备造纸螯合剂的方法，其特征在于，所述步骤4中，所述的分散剂包括聚丙烯酸钠、硬脂酸盐、聚丙烯酰胺中的一种或多种。6.如权利要求1所述的一种利用聚天冬氨酸衍生物制备造纸螯合剂的方法，其特征在于，所述步骤4中，所述的分散剂的用量为2-5重量份。7.如权利要求1所述的一种利用聚天冬氨酸衍生物制备造纸螯合剂的方法，其特征在于，所述步骤4中，所述的碱性物质包括氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或多种。8.如权利要求1所述的一种利用聚天冬氨酸衍生物制备造纸螯合剂的方法，其特征在于，所述步骤4中，添加碱性物质调节之后的ph值为9-10。

技术总结

一种利用聚天冬氨酸衍生物制备造纸螯合剂的方法，具体包括以下步骤：步骤1：将5-20重量份的聚琥珀酰亚胺和20-100重量份的去离子水加入到反应釜中，搅拌升温至40-50℃；步骤2：向反应釜中加入1-10重量份的2-氨基乙磺酸和2-10重量份的氢氧化钠，搅拌保温3-5h，制备得到聚天冬氨酸衍生物；步骤3：降至常温，加入三聚磷酸钠，搅拌均匀；步骤4：再加入螯合剂和分散剂，并添加碱性物质调节pH值，搅拌均匀后出料。本发明能够有效降低造纸化机浆制浆漂白过程中双氧水的用量，与双氧水配合使用能够协同增强漂白效果，同时，有效延缓生产管道设备结垢问题。垢问题。