一種新型陽離子松香表面施膠劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于精細化工領(lǐng)域，具體涉及一種新型陽離子松香表面施膠劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]表面施膠劑涂在紙或紙板上，以改善紙張的耐水性、防污性、環(huán)壓強度；水性聚氨酯作為造紙表面施膠劑是近年來研究的熱點，但是對于施膠劑的乳液而言，其最大優(yōu)勢在于，形成高分散聚氨酯施膠劑，無須額外加入其它如吐溫、司盤、十二烷基三甲基溴化銨等表面活性劑做乳化劑。所得到的乳液施膠劑具備優(yōu)良的穩(wěn)定性和高分散性能，而耐水性卻相對較差；借助有機硅卓越拒水性能，被廣泛應(yīng)用-聚氨酯形成水性有機硅-聚氨酯乳液，能集有機硅、聚氨酯雙重優(yōu)勢于一身。目前有機硅于聚氨酯的雙重改性，來調(diào)節(jié)乳液綜合性能為精細化工行業(yè)研究熱點
本專利采用有機硅、松香酯化物制備聚氨酯預聚體，后結(jié)合聚乙二醇擴鏈，偶聯(lián)劑封端，冰乙酸中和，制備出陽離子松香基有機硅-聚氨酯高分散乳液。該水性松香陽離子型聚氨酯乳液可以通過配置為表面施膠劑，賦予紙張纖維表層優(yōu)良的成膜性，拒水性以及光滑性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提出的一種優(yōu)化綜合性能的表面施膠。
[0004]為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的一種新型陽離子松香表面施膠劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
(1)具體以聚合物松香胺聚氧乙烯醚、羥丙基硅油以及異佛爾酮二異氰酸酯為原料制備預聚體，反應(yīng)溫度80~90°c ；
(2)加入聚乙二醇200進行交聯(lián)做擴鏈反應(yīng)，反應(yīng)時間1.0~1.5h ;
(3)降溫至常溫，加入成鹽劑冰乙酸進行中和反應(yīng)，反應(yīng)時間10~30min;
(4)降溫至5°C，加入偶聯(lián)劑氨丙基三乙氧基硅烷進一步交聯(lián)和封端，擴鏈10~30min;
(5)加入去離子水，先慢加入，攪拌速度慢慢加大，等到其乳液透明乳白交替出現(xiàn)時候，迅速加到高速攪拌(轉(zhuǎn)速>2000r/min )，將其余去離子水迅速也加入分散乳化，反應(yīng)時間20?30min 。
[0005]步驟(I)中預聚體原料的配比為:異佛爾酮二異氰酸酯與松香胺聚氧乙烯醚、羥丙基硅油的摩爾比為1.25:1~1.45:1。
[0006]步驟⑵中聚乙二醇200與異佛爾酮二異氰酸酯物質(zhì)的量比為0.1:1-0.2:1。
[0007]步驟(3)中冰乙酸與松香胺聚氧乙烯醚物質(zhì)的量比為0.8~1.0。
[0008]步驟⑷中偶聯(lián)劑氣丙基二乙氧基娃燒3%~8% ο
[0009]步驟⑴中去離子水為預聚體總質(zhì)量的1.5-3.0倍。
[0010]本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果，本專利有機硅改性水性松香基聚氨酯，制備水性松香基有機硅-聚氨酯高分散乳液，最后偶聯(lián)劑交聯(lián)和封端；借用有機硅提高其機械性能及拒水性，水性聚氨酯完善其分散性與穩(wěn)定性，集有機硅與聚氨酯優(yōu)勢與一體，施膠紙張具有優(yōu)越的拒水性和濕強度。
實施例
[0011]實施例1:
取裝有回流冷凝管，機械攪拌棒，溫度計，和氮氣入口的250mL四口燒瓶，將松香胺聚氧乙烯醚(PAE-6，物質(zhì)的量為536g/mol)36.5g，后加入定量丙酮溶解后，與羥丙基硅油6.0g—同加入到四口燒瓶，加入異佛爾酮二異氰酸酯22.3g，攪拌混合物，滴加催化劑月桂酸丁基錫(總固含量的0.03%)，升溫體系至80°C，進行回流反應(yīng)，預聚反應(yīng)1.5h得預聚體；加入聚乙二醇(PEG-200) 4.0g，擴鏈反應(yīng)Ih ;降溫至常溫，往體系中滴加成鹽劑冰乙酸
3.0g,反應(yīng)20min ;然后冰浴降溫到5°C以下，滴加硅烷偶聯(lián)劑(氨丙基三乙氧基硅烷)3.2g，封端交聯(lián)反應(yīng)1min ;最后緩慢加入冰凍的去離子水150g，加水期間先緩慢攪動，待乳液由乳白反色變?yōu)橥该鲿r，馬上高速攪拌下(轉(zhuǎn)速>2000r/min)，將其他水迅速加入分散乳化20min ;乳化后，利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去丙酮溶劑，即可得水性陽離子松香基-有機硅聚氨酯表面施膠劑。
[0012]實施例2:
取裝有回流冷凝管，機械攪拌棒，溫度計，和氮氣入口的250mL四口燒瓶，將松香胺聚氧乙烯醚(PAE-6，物質(zhì)的量為536g/mol) 36.5.g，后加入定量丙酮溶解后，與羥丙基硅油6.0g，一同加入到四口燒瓶，加入異佛爾酮二異氰酸酯22.3g，攪拌混合物，滴加催化劑月桂酸丁基錫(總固含量的0.03%)，升溫體系至90°C，進行回流反應(yīng)，預聚反應(yīng)1.5h得預聚體；加入聚乙二醇(PEG-200) 2.0g，擴鏈反應(yīng)Ih ;降溫至常溫，往體系中滴加成鹽劑冰乙酸3.0g,反應(yīng)20min ;然后冰浴降溫到5°C以下，滴加硅烷偶聯(lián)劑(氨丙基三乙氧基硅烷)1.6g，封端交聯(lián)反應(yīng)20min ;最后緩慢加入冰去離子水150g，加水期間先緩慢后高速攪拌下(轉(zhuǎn)速>2000r/min)，將其他水迅速加入分散乳化20min ;乳化后，利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去丙酮溶劑，即得水性陽離子松香基-有機硅聚氨酯表面施膠劑。
[0013]實施例3:
取裝有回流冷凝管，機械攪拌棒，溫度計，和氮氣入口的250mL四口燒瓶，將松香胺聚氧乙烯醚(PAE-6，物質(zhì)的量為536g/mol)36.5g，后加入定量丙酮溶解后，與羥丙基硅油9.0g，一同加入到四口燒瓶，加入異佛爾酮二異氰酸酯22.3g，攪拌混合物，滴加催化劑月桂酸丁基錫(總固含量的0.03%)，升溫體系至80°C，進行回流反應(yīng)，預聚反應(yīng)2.0h得預聚體；加入聚乙二醇(PEG-200) 4.0g，擴鏈反應(yīng)Ih;降溫至常溫，往體系中滴加成鹽劑冰乙酸3.0g,反應(yīng)20min ;然后冰浴降溫到5°C以下，滴加硅烷偶聯(lián)劑(氨丙基三乙氧基硅烷)
3.2g，封端交聯(lián)反應(yīng)1min ;最后緩慢加入冰凍的去離子水150g，加水期間先緩慢后高速攪拌下(轉(zhuǎn)速>2000r/min)，將其他水迅速加入分散乳化20min ;乳化后，利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去丙酮溶劑，即得水性陽離子松香基-有機硅聚氨酯表面施膠劑。
[0014]實施例4:
取裝有回流冷凝管，機械攪拌棒，溫度計，和氮氣入口的250mL四口燒瓶，將松香胺聚氧乙烯醚(PAE-6，物質(zhì)的量為536g/mol) 36.5g，后加入定量丙酮溶解后，與羥丙基硅油3.0g —同加入到四口燒瓶，加入異佛爾酮二異氰酸酯22.3g，攪拌混合物，滴加催化劑月桂酸丁基錫(總固含量的0.03%)，升溫體系至90°C，進行回流反應(yīng)，預聚反應(yīng)1.0h得預聚體；加入聚乙二醇(PEG-200) 4.0g，擴鏈反應(yīng)Ih ;降溫至常溫，往體系中滴加成鹽劑冰乙酸3.0g,反應(yīng)20min ;然后冰浴降溫到5°C以下，滴加硅烷偶聯(lián)劑(氨丙基三乙氧基硅烷)6.0g，封端交聯(lián)反應(yīng)30min ;最后緩慢加入冰凍的去離子水150g，加水期間先緩慢攪動，待乳液由乳白反色變?yōu)橥该鲿r，馬上高速攪拌下(轉(zhuǎn)速>2000r/min)，將其他水迅速加入分散乳化20min ;乳化后，利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去丙酮溶劑，即得水性陽離子松香基-有機硅聚氨酯表面施膠劑。
[0015]實施例5:
取裝有回流冷凝管，機械攪拌棒，溫度計，和氮氣入口的250mL四口燒瓶，將松香胺聚氧乙烯醚(PAE-6，物質(zhì)的量為536g/mol) 41.2.g，后加入定量丙酮溶解后，與羥丙基硅油
3.0g，一同加入到四口燒瓶，加入異佛爾酮二異氰酸酯22.3g，攪拌混合物，滴加催化劑月桂酸丁基錫(總固含量的0.03%)，升溫體系至90°C，進行回流反應(yīng)，預聚反應(yīng)1.5h得預聚體；加入聚乙二醇(PEG-200) 2.0g，擴鏈反應(yīng)Ih ;降溫至常溫，往體系中滴加成鹽劑冰乙酸
4.0g,反應(yīng)20min ;然后冰浴降溫到5°C以下，滴加硅烷偶聯(lián)劑(氨丙基三乙氧基硅烷)3.2g，封端交聯(lián)反應(yīng)20min ;最后緩慢加入冰去離子水150g，加水期間先緩慢后高速攪拌下(轉(zhuǎn)速>2000r/min)，將其他水迅速加入分散乳化20min ;乳化后，利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去丙酮溶劑，即得水性陽離子松香基-有機硅聚氨酯表面施膠劑。
[0016]實施例6:
取裝有回流冷凝管，機械攪拌棒，溫度計，和氮氣入口的250mL四口燒瓶，將松香胺聚氧乙烯醚(PAE-6，物質(zhì)的量為536g/mol) 41.2.g，后加入定量丙酮溶解后，與羥丙基硅油
6.0g—同加入到四口燒瓶，加入異佛爾酮二異氰酸酯22.3g，攪拌混合物，滴加催化劑月桂酸丁基錫(總固含量的0.03%)，升溫體系至90°C，進行回流反應(yīng)，預聚反應(yīng)1.0h得預聚體；加入聚乙二醇(PEG-200) 2.0g，擴鏈反應(yīng)Ih ;降溫至常溫，往體系中滴加成鹽劑冰乙酸
4.0g,反應(yīng)20min ;然后冰浴降溫到5°C以下，滴加硅烷偶聯(lián)劑(氨丙基三乙氧基硅烷)3.2g，封端交聯(lián)反應(yīng)1min ;最后緩慢加入冰去離子水150g，加水期間先緩慢后高速攪拌下(轉(zhuǎn)速>2000r/min)，將其他水迅速加入分散乳化20min ;乳化后，利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去丙酮溶劑，即得水性陽離子松香基-有機硅聚氨酯表面施膠劑。
【主權(quán)項】
1.一種新型陽離子松香表面施膠劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)以聚合物松香胺聚氧乙烯醚、羥丙基硅油以及異佛爾酮二異氰酸酯為原料制備預聚體，反應(yīng)溫度80~90°C ； (2)加入聚乙二醇200進行交聯(lián)做擴鏈反應(yīng)，反應(yīng)時間1.0-1.5h ; (3)降溫至常溫，加入成鹽劑冰乙酸進行中和反應(yīng)，反應(yīng)時間10~30min;(4)降溫至5°C，加入偶聯(lián)劑氨丙基三乙氧基硅烷進一步交聯(lián)和封端，擴鏈10~30min; (5)加入去離子水，先慢加入，攪拌速度慢慢加大，等到其乳液透明乳白交替出現(xiàn)時候，迅速加到高速攪拌，將其余去離子水迅速也加入分散乳化，反應(yīng)時間20~30min。2.如權(quán)利要求1所述一種新型陽離子松香表面施膠劑的制備方法，其特征在于:預聚體原料的配比為:異佛爾酮二異氰酸酯與松香胺聚氧乙烯醚、羥丙基硅油的摩爾比為1.25:1-1.45:1 ο3.如權(quán)利要求1所述一種新型陽離子松香表面施膠劑的制備方法，其特征在于:聚乙二醇200與異佛爾酮二異氰酸酯物質(zhì)的量比為0.1:1-0.2:1。4.如權(quán)利要求1所述一種新型陽離子松香表面施膠劑的制備方法，其特征在于:其控制中和度為0.8-1.0，冰乙酸與松香胺聚氧乙烯醚物質(zhì)的量比為0.8-1.0。5.如權(quán)利要求1所述一種新型陽離子松香表面施膠劑的制備方法，其特征在于偶聯(lián)劑氨丙基三乙氧基硅烷3%~8%。6.如權(quán)利要求1所述一種新型陽離子松香表面施膠劑的制備方法，其特征在于冰去離子水為預聚體總質(zhì)量的1.5-3.0倍。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型陽離子松香表面施膠劑的制備方法，利用松香胺聚氧乙烯醚、羥丙基硅油、異佛爾酮二異氰酸酯制備聚氨酯預聚體，加入聚乙二醇200來擴鏈，成鹽劑冰乙酸，氨丙基三乙氧基硅烷封端，制得水性陽離子松香基有機硅-聚氨酯高分散自身乳化施膠劑，制備得到的紙張陽離子松香基有機硅-聚氨酯施膠劑具有良好的離心分散性和穩(wěn)定性；本發(fā)明表面施膠能賦予紙張表層優(yōu)良的耐水性、光滑性以及濕強度。
【IPC分類】C08G18/75, C08G18/12, C08G18/48, C08G18/61, D21H21/16, C08G18/38
【公開號】CN105155346
【申請?zhí)枴緾N201510660017
【發(fā)明人】唐星華, 李文, 張愛琴, 袁斌, 薛柯柯
【申請人】南昌航空大學
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年10月14日