專利名稱：用于涂布紙的環(huán)氧樹脂改性苯丙乳液及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種苯丙乳液及其制備方法，應用于涂布紙涂料。
背景技術：
乳液被廣泛的用于紙張涂料的粘結，在應用過程中，對乳液的性能要求越來越高。隨著乳液應用工藝技術的改進和發(fā)展，要求乳液具有良好的工藝適用性，其中，最重要還是苯丙乳液的粘結性。乳液應用于紙張涂料中能明顯提高紙張的表面強度，改善紙張的光澤度。中國專利CN101280035A公開了一種乳液的制備方法，制備得到的乳液應用于紙 張涂料，涂料流動性，但是在紙張上涂布后紙張表面強度較差及乳液本身耐水性較差。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的公開一種用于涂布紙的環(huán)氧樹脂改性苯丙乳液及其制備方法，以克服現(xiàn)有技術存在的上述缺陷。所述用于涂布紙的環(huán)氧樹脂改性苯丙乳液，是采用包括以下重量份的組分制備的
丙烯酸酯 20 44份 苯乙煬50 74份
HFt I r\ /八
內篩酸6 ]O份
環(huán)氧樹脂3 10份
乳化劑O 7 4.5份
引發(fā)劑0.4 4.5份
緩沖劑0.2 2份
甲基丙烯酸-2-羥乙酯0.002 0.05份
堿水溶液4 10份
水90 290份。所說的丙烯酸酯選自丙烯酸正丁酯或丙烯酸異丁酯；所說的環(huán)氧樹脂選自中E-44環(huán)氧樹脂(二酚基丙烷環(huán)氧樹脂，環(huán)氧值平均指標為O. 44mol/100g)，E-42環(huán)氧樹脂(二酚基丙烷環(huán)氧樹脂，環(huán)氧值平均指標為O. 44mol/100g),E-20環(huán)氧樹脂(二酚基丙烷環(huán)氧樹脂，環(huán)氧值平均指標為O. 20mol/100g), E-12環(huán)氧樹脂(二酚基丙烷環(huán)氧樹脂，環(huán)氧值平均指標為O. 12mol/100g), E-06環(huán)氧樹脂(二酚基丙烷環(huán)氧樹脂，環(huán)氧值平均指標為0.06mol/100g)，E-03環(huán)氧樹脂(二酚基丙烷環(huán)氧樹脂，環(huán)氧值平均指標為O. 03mol/100g)中的一種或幾種；所說的乳化劑為陰離子乳化劑和非離子乳化劑的混合物；重量比為1:5 5:1 ;所說的弓I發(fā)劑選自過硫酸鉀、過硫酸鈉、過硫酸銨中的至少一種； 所述緩沖劑選自碳酸氫鈉、碳 酸鈉、醋酸鈉或磷酸氫二鈉。所說的堿水溶液選自氫氧化鈉水溶液、氫氧化鉀水溶液、氫氧化銨水溶液中的至少一種，重量濃度為28 32% ；陰離子乳化劑劑選自ClO C20烷基苯磺酸鈉、ClO C20烷基萘磺酸鈉、ClO C20烷基硫酸鈉、二烷基-2-磺基琥珀酸鈉、二環(huán)己基-2-磺基琥珀酸鈉、丁二酸磺酸鈉、油酸鈉、油酸鉀、三乙醇胺油酸酯中的至少一種；非離子乳化劑選自失水山梨醇三油酸酯、失水山梨醇三硬脂酸酯(斯盤65)、乙二醇脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯、失水山梨醇單硬脂肪酸酯(斯盤60)、失水山梨醇單油酸酯(斯盤80)、二乙二醇脂肪酸酯、失水山梨醇單棕櫚酸酯(斯盤40)、聚氧化丙烯硬脂肪酸酯、失水山梨醇單月桂酸酯(斯盤20)、聚氧化乙烯硬脂肪酸酯、月桂酸聚氧乙烯酯、聚氧化乙烯
(4)失水山梨醇單硬脂肪酸酯(吐溫61)、聚氧化乙烯(5)失水山梨醇單油酸酯(吐溫81)、聚氧化乙烯(20 )失水山梨醇三硬脂酸酯(吐溫65 )、聚氧化乙烯(20 )失水山梨醇三油酸酯(吐溫85)、聚氧化乙烯單油酸酯、脂肪醇胺聚氧化乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧化乙烯單月桂酸酯、聚氧化乙烯蓖麻油、聚氧化乙烯(4 )失水山梨醇單月桂酸酯(吐溫21)、聚氧化乙烯(20 )失水山梨醇單硬脂肪酸酯(吐溫60 )、聚氧化乙烯(20 )失水山梨醇單油酸酯(吐溫80 )、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單棕櫚酸酯(吐溫40)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單月桂酸酯(吐溫20)中的至少一種。制備所述的環(huán)氧樹脂改性苯丙乳液的方法，包括下述步驟(I)將丙烯酸酯、苯乙烯、丙烯酸和環(huán)氧樹脂混合溶解；(2)將步驟(I)的混合液、甲基丙烯酸-2-羥乙酯、乳化劑和總重量20 80%的水混合，在20 50°C溫度下攪拌10 30分鐘，得到混合單體預乳液；(3)將總重量5 20%的步驟(2)的混合單體預乳液、緩沖劑、總重量20 60%的乳化劑和余量的水混合，升溫至60°C 95°C，然后加入總重量20 50%的引發(fā)劑，反應10 30分鐘，即得種子乳液；(4)將步驟(2)剩余部分的混合單體預乳液和剩余部分的引發(fā)劑，在I 3小時內分別同時滴入所述種子乳液中，60°C 95V反應I 3小時；(5) 50 80V保溫I 2小時，降溫至20 30°C，用重量濃度為28 32%的堿水溶液中和至pH=7 10，過濾，制得重量固含量為30 50%的環(huán)氧樹脂改性苯丙乳液。所述的環(huán)氧樹脂改性苯丙乳液，可應用于涂布紙涂料；本發(fā)明引入的羥基、羧基等活性基團，使環(huán)氧樹脂改性苯丙乳液具有交聯(lián)性、顏填料相容性、極性等多種性能；加入烯基羧酸單體，得到含羧酸鹽的高分子鏈段，提高乳膠粒在水中的穩(wěn)定分散性，從而減少乳化劑用量，提高了涂膜的耐水性。本發(fā)明中，添加少量環(huán)氧樹脂和微量的甲基丙烯酸-2-羥乙酯，出乎意料的，應用于涂布紙的涂料中，明顯提高紙張的表面強度和光澤度。這可能由于，環(huán)氧樹脂具有環(huán)氧基、醚基、甚至含有雙鍵，表現(xiàn)出好的粘接性、耐腐蝕性等。將環(huán)氧樹脂用于苯丙改性，把環(huán)氧樹脂的優(yōu)點嫁接到苯丙乳液中，提高了產品的強度、粘接性、成膜性能、涂膜硬度等使用性能。所述環(huán)氧樹脂改性苯丙乳液，具有與纖維結合力較高，良好的成膜性和耐水性優(yōu)點。應用于涂布紙的涂料，與普通乳液相比，能明顯提高紙張的表面強度和光澤度，為一種能滿足造紙涂料印刷用表面施膠用高性能、環(huán)保的產品。
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。實施例I將20g丙烯酸正丁酯、74g苯乙烯和6g丙烯酸、Sg環(huán)氧樹脂(E_42)常溫下充分混合溶解后的混合物中加入O. 05g甲基丙烯酸-2-羥乙酯和由O. 25g十二烷基苯磺酸鈉、
O.Ig聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單油酸酯(吐溫80)、60g去離子水組成的混合水溶液，然后在JB90-D型強力電動攪拌機器上，以IOOOrpm的轉速攪拌30分鐘，得到單體預乳液；在裝有O. 2g碳酸氫鈉、O. 25g十二烷基苯磺酸鈉、O. Ig聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單油酸酯(吐溫80)、176g去離子水的四口瓶中加入15g上述預乳液，升溫到60°C，加入
O.Ig過硫酸鉀溶解于IOg去離子水的水溶液，反應至乳液變藍后，同時滴加剩余的預乳液和O. 3g過硫酸鉀溶解于IOg去離子水的水溶液，3h滴完后,保溫I小時，降溫至室溫后，力口入4g重量濃度為28%的氫氧化銨水溶液調節(jié)pH，100目篩網過濾即得常溫環(huán)氧樹脂改性苯丙乳液，重量固含量:29. 38wt%, pH=7. 15 (使用PHS-3C精密pH計測得)。實施例2將40g丙烯酸異丁酯、50g苯乙烯和IOg丙烯酸、4g環(huán)氧樹脂(E_20)常溫下充分混合溶解后的混合物中加入O. 005g甲基丙烯酸-2-羥乙酯和O. Ig 二烷基-2-磺基琥珀酸鈉，O. 4g失水山梨醇單月桂酸酯(斯盤20)、1. 5g聚氧化乙烯單油酸酯、60g去離子水組成的混合水溶液，然后在JB90-D型強力電動攪拌機器上，以1500rpm的轉速攪拌30分鐘，得到單體預乳液。在裝有2g磷酸氫二鈉、I. 5g十二烷基萘磺酸鈉、Ig失水山梨醇單月桂酸酯(斯盤20),26. 7g去離子水的四口瓶中加入15g上述預乳液，升溫到95°C，加入Ig過硫酸鈉溶解于IOg去離子水的水溶液，反應至乳液變藍后，同時滴加剩余的預乳液和3g過硫酸鈉溶解于IOg去離子水的水溶液，Ih滴完后，80°C保溫I小時，降溫至室溫后,加入IOg重量濃度為32%的氫氧化鈉水溶液調節(jié)pH，100目篩網過濾即得常溫環(huán)氧樹脂改性苯丙乳液，重量固含量50. 02wt%, pH=9. 75 (使用 PHS-3C 精密 pH 計測得)。實施例3將44g丙烯酸正丁酯、48g苯乙烯、Sg丙烯酸和IOg環(huán)氧樹脂(E_20)常溫下充分混合溶解后的混合物中加入O. 025g甲基丙烯酸-2-輕乙酯和由O. Ig 丁二酸磺酸鈉,O. 2g聚氧化丙烯硬脂肪酸酯、O. 5g十二烷基硫酸鈉，O. 2g失水山梨醇單油酸酯(斯盤80)和60g去離子水組成的混合水溶液，然后在JB90-D型強力電動攪拌機器上，以2000rpm的轉速攪拌20分鐘，得到單體預乳液。在裝有O. 5g碳酸氫鈉、O. 2g油酸鉀、O. Sg 二乙二醇脂肪酸酯、O. 3g十二烷基硫酸鈉、94. 9g去離子水的四口瓶中加入15g上述預乳液，升溫到75°C，加入O. 8g過硫酸鉀溶解于IOg去離子水的水溶液,反應至乳液變藍后，同時滴加剩余的預乳液和I. 5g過硫酸鉀溶解于IOg去離子水的水溶液，I. 5h滴完后,保溫I小時，降溫至室溫后，加入重量濃度為30%的氫氧化鉀水溶液調節(jié)PH，100目篩網過濾即得常溫環(huán)氧樹脂改性苯丙乳液，重量固含量40. 55wt%，ρΗ=8· 32 (使用 PHS-3C 精密 pH 計測得)。實施例4對比例按CN101280035A的方法制備的乳液用實施例I 3和對比例，按下述配方配制涂料95級重質碳酸鈣400g巴西瓷土IOOg乳液(干重)50g去尚子水適量，調整涂料重量固含量為65%。實驗過程1)將95級重質碳酸鈣、巴西瓷土和適量去離子水加入高速分散機，攪拌均勻后高速分散20 30min,至細度合格,低速下加入乳液,攪拌均勻后，出料，100目篩網過濾。2)將采用實施例I 5和對比例乳液配制的涂料用10#涂布棒在75g/m2銅版原紙上進行涂布，涂布量20g/m2，備用。3)涂布壓光條件分別取上述涂布紙樣用小型壓光機硬壓光兩次(O. 3Mpa，85°C)。備用。A)將上述涂布紙采用IGT印刷適性儀(日本KRK)進行檢測判定標準表面強度越大表明乳液效果越好
權利要求
1.用于涂布紙的環(huán)氧樹脂改性苯丙乳液，其特征在于，是采用包括以下重量份的組分制備的 丙烯酸酯 20 44份 苯乙烯50 74份 丙烯酸6 10份環(huán)氧樹脂3 10份乳化劑0.7 4.5份引發(fā)劑0.4 4.5份 緩沖劑0.2 2份 甲基丙烯酸-2-羥乙酯 0.002 0.05份 堿水溶液4 10份水90 290份。
2.根據權利要求I所述的用于涂布紙的環(huán)氧樹脂改性苯丙乳液，其特征在于，所說的丙烯酸酯選自丙烯酸正丁酯或丙烯酸異丁酯； 所說的環(huán)氧樹脂選自中E-44環(huán)氧樹脂、E-42環(huán)氧樹脂、E-20環(huán)氧樹脂、E-12環(huán)氧樹月旨、E-06環(huán)氧樹脂或E-03環(huán)氧樹脂中的一種或幾種。
3.根據權利要求I所述的用于涂布紙的環(huán)氧樹脂改性苯丙乳液，其特征在于，所說的乳化劑為陰離子乳化劑和非離子乳化劑的混合物；重量比為1:5 5:1; 所說的弓I發(fā)劑選自過硫酸鉀、過硫酸鈉、過硫酸銨中的至少一種； 所述緩沖劑選自碳酸氫鈉、碳酸鈉、醋酸鈉或磷酸氫二鈉； 所說的堿水溶液選自氫氧化鈉水溶液、氫氧化鉀水溶液、氫氧化銨水溶液中的至少一種，重量濃度為28 32%。
4.根據權利要求I所述的用于涂布紙的環(huán)氧樹脂改性苯丙乳液，其特征在于，所述陰離子乳化劑劑選自ClO C20烷基苯磺酸鈉、ClO C20烷基萘磺酸鈉、ClO C20烷基硫酸鈉、二烷基-2-磺基琥珀酸鈉、二環(huán)己基-2-磺基琥珀酸鈉、丁二酸磺酸鈉、油酸鈉、油酸鉀、三乙醇胺油酸酯中的至少一種； 非離子乳化劑選自失水山梨醇三油酸酯、失水山梨醇三硬脂酸酯(斯盤65)、乙二醇脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯、失水山梨醇單硬脂肪酸酯(斯盤60)、失水山梨醇單油酸酯(斯盤80)、二乙二醇脂肪酸酯、失水山梨醇單棕櫚酸酯(斯盤40)、聚氧化丙烯硬脂肪酸酯、失水山梨醇單月桂酸酯(斯盤20)、聚氧化乙烯硬脂肪酸酯、月桂酸聚氧乙烯酯、聚氧化乙烯(4)失水山梨醇單硬脂肪酸酯(吐溫61)、聚氧化乙烯(5)失水山梨醇單油酸酯(吐溫81)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇三硬脂酸酯(吐溫65)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇三油酸酯(吐溫85)、聚氧化乙烯單油酸酯、脂肪醇胺聚氧化乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧化乙烯單月桂酸酯、聚氧化乙烯蓖麻油、聚氧化乙烯(4)失水山梨醇單月桂酸酯(吐溫21)、聚氧化乙烯(20 )失水山梨醇單硬脂肪酸酯(吐溫60 )、聚氧化乙烯(20 )失水山梨醇單油酸酯(吐溫80 )、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單棕櫚酸酯(吐溫40)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單月桂酸酯(吐溫20)中的至少一種。
5.根據權利要求I 4任一項所述的用于涂布紙的環(huán)氧樹脂改性苯丙乳液的制備方法，其特征在于，包括下述步驟 (1)將丙烯酸酯、苯乙烯、丙烯酸和環(huán)氧樹脂混合溶解； (2)將步驟(I)的混合液、甲基丙烯酸-2-羥乙酯、乳化劑和總重量20 80%的水混合，在20 50°C溫度下攪拌10 30分鐘，得到混合單體預乳液； (3)將總重量5 20%的步驟(2)的混合單體預乳液、緩沖劑、總重量20 60%的乳化劑和余量的水混合，升溫至60°C 95°C，然后加入總重量20 50%的引發(fā)劑，反應10 30分鐘，即得種子乳液； (4)將步驟(2)剩余部分的混合單體預乳液和剩余部分的引發(fā)劑，在I 3小時內分別同時滴入所述種子乳液中，60°C 95°C反應I 3小時； (5)50 80°C保溫I 2小時，降溫至20 30°C，用重量濃度為28 32%的堿水溶液中和至pH=7 10，過濾，制得重量固含量為30 50%的環(huán)氧樹脂改性苯丙乳液。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于涂布紙的環(huán)氧樹脂改性苯丙乳液及其制備方法，所述改性苯丙乳液，是采用包括以下重量份的組分制備的丙烯酸酯20～44份，苯乙烯50～74份，丙烯酸6～10份，環(huán)氧樹脂3～10份，乳化劑0.7～4.5份，引發(fā)劑0.4～4.5份，緩沖劑0.2～2份，甲基丙烯酸-2-羥乙酯0.002～0.05份，堿水溶液4～10份，水90～290份。本發(fā)明的環(huán)氧樹脂改性苯丙乳液，具有與纖維結合力較高，良好的成膜性和耐水性優(yōu)點。應用于涂布紙的涂料，與普通乳液相比，能明顯提高紙張的表面強度和光澤度，為一種能滿足造紙涂料印刷用表面施膠用高性能、環(huán)保的產品。
文檔編號D21H19/20GK102875740SQ2012103781
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月29日 優(yōu)先權日2012年9月29日
發(fā)明者施曉旦, 沈安成, 王養(yǎng)臣 申請人:上海東升新材料有限公司