專(zhuān)利名稱(chēng)：新型陽(yáng)離子表面施膠劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種紙張表面處理劑，具體地說(shuō)涉及一種陽(yáng)離子表面施膠劑及其制備 方法。
背景技術(shù)：
表面施膠劑是造紙用的表面活性劑之一，是涂布在紙或紙板表面，以提高紙張抗 水性，并改善紙張表面性能的涂布材料，是一種新型的造紙化學(xué)品。隨著人們環(huán)保意識(shí)的逐 漸提高以及印刷技術(shù)和相關(guān)用紙行業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)紙張性能尤其是表面性能提出了更高 的要求。而在造紙領(lǐng)域，廢紙回用率的提高、高得漿率、草漿的利用，導(dǎo)致了紙張性能的惡 化，因此表面施膠正日益受到業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注。表面施膠的目的是通過(guò)成膜性的物質(zhì)在紙的表面形成連續(xù)性的膜，使表面的纖維 固著于紙的表面。紙是由纖維組成，纖維間的毛細(xì)管使紙具有多孔性，未施膠的文化用紙易 于吸水，不適宜書(shū)寫(xiě)；并且紙張吸水后強(qiáng)度下降，會(huì)影響紙張的使用。因此許多紙種需要在 紙漿中或在紙表面添加抗水性物質(zhì)，使紙張具有延遲流體的滲透性能，達(dá)到抗液的性能。表 面施膠可減少紙頁(yè)的兩面差，特別是對(duì)于在較高車(chē)速下抄成的紙張；紙頁(yè)的表面施膠處理 可以提高紙張的表面物理強(qiáng)度、印刷適性，改善紙的手感及裝訂性能；有效克服新聞紙低定 量化和加填引起的紙面掉粉和起毛問(wèn)題；改善多層抄造紙板印刷適印性、挺度和層間剝離 強(qiáng)度等。特別是對(duì)于紙頁(yè)灰分含量高、非木材纖維配比大的印刷紙種來(lái)說(shuō)，要獲得足夠的表 面強(qiáng)度，良好的印刷適印性及紙頁(yè)成形穩(wěn)定性，滿(mǎn)足高質(zhì)量的印刷要求，必須對(duì)紙張進(jìn)行表 面施膠處理，并選擇較好的表面施膠劑。表面施膠劑從親水基的性質(zhì)可分為陰離子型、陽(yáng)離子型、兩性離子型和非離子型4 類(lèi)；按其來(lái)源可分為天然、半合成和合成3類(lèi)。天然高分子表面活性劑如各種淀粉、樹(shù)膠及 多糖等；半合成的如改性淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)和殼聚糖等；合成的如聚丙烯酰胺、聚丙烯 酸和聚苯乙烯一丙烯酸共聚物等。目前國(guó)內(nèi)苯乙烯一丙烯酸酯聚合物膠乳(簡(jiǎn)稱(chēng)SAE)的發(fā)展很快，特別是采用乳 液聚合制造SAE的技術(shù).近期已申請(qǐng)的專(zhuān)利技術(shù)主要有
①中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利(申請(qǐng)?zhí)朇N200310117176. 7)公開(kāi)了用陰離子乳化劑(TX，ABS))，將親 水單體(丙烯酸，AM，順酐)，分子量調(diào)節(jié)劑，疏水性單體(苯乙烯，AN，醋酸乙烯酯，丙烯酸 酯)，進(jìn)行乳液聚合，之后再加入施膠促進(jìn)劑及配合劑(EPCL，乙二醛)最終制成陰離子SAE 作為表面施膠劑的方法。②中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利(申請(qǐng)?zhí)朇N20071004^68. 0)用陽(yáng)離子乳化劑，將陽(yáng)離子單體，交 聯(lián)單體(AM等)，(甲基)丙烯酸酯單體與苯乙烯，過(guò)硫酸鹽，通過(guò)自由基乳液聚合，最終制成 陽(yáng)離子SAE作為表面施膠劑的方法。③中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利(申請(qǐng)?zhí)朇N200710032539. 5)用核殼無(wú)皂型，功能單體(乙烯 基磺酸鈉，丙烯酸羥乙酯)，丙烯酸酯系軟單體，硬單體(AM，AN)，離子單體(丙烯酸，衣康 酸)，分子量調(diào)節(jié)劑，APS，高分子聚合物(PVA，CMC))最終制成陰離子SAE作為表面施膠劑的方法?？傊畯牟捎玫娜榛瘎┛磧H有低分子的陽(yáng)離子乳化劑或低分子的陰離子乳化劑或 不用乳化劑(采用無(wú)皂乳化的聚合方法)。這就造成了產(chǎn)品的儲(chǔ)存穩(wěn)定性及調(diào)制涂布液的穩(wěn) 定性不好，特別是抗雜質(zhì)離子的干擾能力差，涂布液發(fā)泡性有待改善。

發(fā)明內(nèi)容
目前施膠劑從采用的乳化劑看，僅有低分子的陽(yáng)離子乳化劑、低分子的陰離子乳 化劑或不用乳化劑(采用無(wú)皂乳化的聚合方法)幾種情況，會(huì)造成了產(chǎn)品的儲(chǔ)存穩(wěn)定性及調(diào) 制涂布液的穩(wěn)定性不好，特別是抗雜質(zhì)離子的干擾能力差，涂布液發(fā)泡性也有待改善。為解 決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提出了一種新型陽(yáng)離子表面施膠劑及其制備方法，特別 提出了 “采用天然高分子乳化劑”而有別于現(xiàn)有技術(shù)，較好地解決了已有表膠生產(chǎn)技術(shù)中的 不足，采用本發(fā)明生產(chǎn)的施膠劑成本低、穩(wěn)定性好、抗雜質(zhì)離子的干擾能力強(qiáng)、發(fā)泡性低及 施膠性能高，同時(shí)又是環(huán)保產(chǎn)品。本發(fā)明是通過(guò)以下方案實(shí)現(xiàn)的一種新型陽(yáng)離子表面施膠劑，
(1)天然高分子乳化劑由以下各組分制備而成，各組分的重量份為 天然高分子2(Γ60
水20 90
天然高分子改性劑0. 00廣0.5
(2)表面施膠劑由以下各組分制備而成，各組分的重量份為 天然高分子乳化劑5 100
硬單體廣55 軟單體5 55 陽(yáng)離子單體0.廣15 引發(fā)劑1 :0.0廣10 引發(fā)劑2 :0.0廣10 分子量調(diào)節(jié)劑0.0廣10 消泡劑0.0廣20 加水使含固量在25% 30%。所述的天然高分子選自小麥淀粉、米淀粉、馬鈴薯淀粉、木薯淀粉、紅薯淀粉、蠟質(zhì) 玉米淀粉、陽(yáng)離子玉米淀粉、陽(yáng)離子木薯淀粉、醚化淀粉、氧化淀粉、酯化淀粉、糊精、低級(jí)多 糖類(lèi)中的一種或幾種任意比例的混合物；低級(jí)多糖類(lèi)包括棉子糖、水蘇糖等。所述的天然高分子改性劑選自高溫α -淀粉酶、β -淀粉酶，麥芽糖淀粉酶、糖化 酶、木聚糖酶中的一種或幾種任意比例的混合物。所述的硬單體選自丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、烷基數(shù) 為廣6的甲基丙烯酸烷基酯、醋酸乙烯酯中的一種或幾種任意比例的混合物；苯乙烯 (Styrene)是一種重要的烯類(lèi)單體，其反應(yīng)活性高，能發(fā)生各種鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)，可與很多烯 類(lèi)單體共聚，制備不同結(jié)構(gòu)與性能的共聚物，在高分子合成及改性中具有廣泛的應(yīng)用。聚苯 乙烯基陽(yáng)離子共聚物具有高疏水性、粒徑小且分布均勻并能控制電荷密度等特點(diǎn)，施膠性 能良好。
所述的軟單體選自碳數(shù)為廣18的丙烯酸烷基酯、烷基碳數(shù)為纊18的甲基丙烯酸 烷基酯中的一種或幾種任意比例的混合物。所述的陽(yáng)離子單體選自含叔胺基的單體、含季銨鹽基的單體、二烯丙基二甲基氯 化銨中的一種或幾種任意比例的混合物。所述的引發(fā)劑1選自過(guò)氧化物、偶氮化物、過(guò)硫酸鹽中的一種或幾種任意比例的
混合物。所述的引發(fā)劑2選自過(guò)氧化苯甲酸、2-乙基過(guò)氧己基叔丁酯中的一種或任意比例 的混合物。所述的分子量調(diào)節(jié)劑選自正十二烷基硫醇、叔十二烷基硫醇中的一種或任意比例 的混合。所述的消泡劑選自有機(jī)羥基醚類(lèi)、有機(jī)硅類(lèi)中的一種或任意比例的混合物。作為優(yōu)選，
(1)天然高分子乳化劑由以下各組分制備而成，各組分的重量份為 天然高分子15 50
水30 70
天然高分子改性劑0.0廣0.1
(2)表面施膠劑由以下各組分制備而成，各組分的重量份為 天然高分子乳化劑1(Γ90
硬單體5 50 軟單體8、5 陽(yáng)離子單體0. 5 10 引發(fā)劑1:0. 03 5 引發(fā)劑2 :0. 03 5 分子量調(diào)節(jié)劑0. 03 5 消泡劑0. Γ10 加水使含固量在25% 30%。所述的新型陽(yáng)離子表面施膠劑的制備方法，按如下步驟進(jìn)行
(1)天然高分子乳化劑的制備過(guò)程
在帶有攪拌器和溫度計(jì)的反應(yīng)釜內(nèi)加入天然高分子、天然高分子改性劑、水，升溫至 6(T95°C，在攪拌情況下保溫0. 5^2小時(shí)后即得到天然高分子乳化劑；
(2)表面施膠劑的制備過(guò)程
在帶有攪拌器和溫度計(jì)的反應(yīng)釜內(nèi)加入上述(1)方法所制備的天然高分子乳化劑、在 攪拌條件下于3. 5小時(shí)內(nèi)滴加硬單體、軟單體、陽(yáng)離子單體、分子量調(diào)節(jié)劑及引發(fā)劑1，滴加 時(shí)溫度為65、5°C，滴加完后繼續(xù)保溫反應(yīng)0. 5 1. 5小時(shí)，加入引發(fā)劑2，充分反應(yīng)后使其固 含量在25 30%、冷卻到50°C以下，加入消泡劑后即可出料。在已有的技術(shù)中一般均使用低分子量的陽(yáng)離子乳化劑或低分子量的陰離子乳化 劑進(jìn)行乳液聚合，這會(huì)造成表面施膠劑乳液的存儲(chǔ)穩(wěn)定性不好，使用時(shí)易產(chǎn)生大量泡沫；也 有技術(shù)為解決由于乳化而引起的乳液的不穩(wěn)定性，提出了無(wú)皂乳液聚合方法，即不采用乳 化劑，但合成的產(chǎn)品由于沒(méi)有乳化劑的保護(hù)，其穩(wěn)定性較差、易產(chǎn)生凝膠，且只能做出低含固量的產(chǎn)品。為了解決這一問(wèn)題，本發(fā)明提出采用天然高分子乳化劑，它的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品的相 容性好，避免了乳化劑從聚合物粒子上解吸或在乳膠膜上的遷移，從而提高了產(chǎn)品是施膠 效果。正是由于上述優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明提出采用天然高分子乳化劑的同時(shí)，調(diào)整適當(dāng)?shù)姆肿?量或在表面施膠劑主分子鏈上引入陽(yáng)離子基團(tuán)，制得了穩(wěn)定性好、抗雜質(zhì)離子干擾能力強(qiáng)、 低發(fā)泡性、在紙纖維上定著優(yōu)良、施膠效果優(yōu)異的新型陽(yáng)離子表面施膠劑。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是具有穩(wěn)定性好，特別是抗雜質(zhì)離子的干擾 能力強(qiáng)、低發(fā)泡性、在紙纖維上定著優(yōu)良、施膠效果好。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施辦法對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述。實(shí)施例1
(1)天然高分子乳化劑的制備
在帶有攪拌器和溫度計(jì)的反應(yīng)釜內(nèi)加入玉米原淀粉30份、天然高分子改性劑0. 08份、 水70份，升溫至90°C，保溫2小時(shí)后即得到天然高分子乳化劑Al。(2)表面施膠劑的制備
在帶有攪拌器和溫度計(jì)的反應(yīng)釜內(nèi)加入90份的上述步驟中(1)制備的天然高分子乳 化劑Al、升溫到85°C，攪拌均勻，在3. 5小時(shí)內(nèi)連續(xù)滴加引發(fā)劑1，即35份5%的過(guò)氧化氫水 溶液、相當(dāng)于1. 75份的100%過(guò)氧化氫水溶液，分子量調(diào)節(jié)劑十二硫醇0. 1份和混合單體。 該混合單體由硬單體的苯乙烯30份、甲基丙烯酸異丁酯15份、軟單體的丙烯酸丁酯15份 組成，陽(yáng)離子單體的二烯丙基氯化銨3份，滴加溫度為80°C，滴加完成后繼續(xù)反應(yīng)1. 5小時(shí) 后，加入引發(fā)劑2，加入引發(fā)劑2的2-乙基過(guò)氧己基叔丁酯后還需充分反應(yīng)，總共2小時(shí)反 應(yīng)完成后加水20份，冷卻到50°C以下加消泡劑有機(jī)硅DF-2為2份，即得含固量30%的陽(yáng)離 子表面施膠劑Bi。實(shí)施例2 5
(1)天然高分子乳化劑的制備
采用表1制備天然高分子乳化劑的不同組份用量，按照實(shí)施例1的(1)天然高分子乳 化劑的制備過(guò)程，制備天然高分子乳化劑A2、5。
權(quán)利要求
1.一種新型陽(yáng)離子表面施膠劑，其特征在于(1)天然高分子乳化劑由以下各組分制備而成，各組分的重量份為 天然高分子2(Γ60水20 90天然高分子改性劑0. 00廣0.5(2)表面施膠劑由以下各組分制備而成，各組分的重量份為 天然高分子乳化劑5 100硬單體廣55 軟單體5 55 陽(yáng)離子單體0. Γ15 引發(fā)劑1 :0.0廣10 引發(fā)劑2 :0.0廣10 分子量調(diào)節(jié)劑0. 0Γ10 消泡劑0.0廣20 加水使含固量在25% 30%所述的天然高分子選自玉米原淀粉、小麥淀粉、米淀粉、馬鈴薯淀粉、木薯淀粉、紅薯 淀粉、蠟質(zhì)玉米淀粉、陽(yáng)離子玉米淀粉、陽(yáng)離子玉米淀粉、醚化淀粉、氧化淀粉、酯化淀粉、糊 精、棉子糖、水蘇糖中的一種或幾種任意比例的混合物；所述的天然高分子改性劑選自高溫α -淀粉酶、β -淀粉酶，麥芽糖淀粉酶、糖化酶、木 聚糖酶中的一種或幾種任意比例的混合物；所述的硬單體選自丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、苯乙烯、α -甲基苯乙烯、烷基數(shù)為廣6的 甲基丙烯酸烷基酯、醋酸乙烯酯中的一種或幾種任意比例的混合物；所述的軟單體選自碳數(shù)為廣18的丙烯酸烷基酯、烷基碳數(shù)為壙18的甲基丙烯酸烷基 酯中的一種或幾種任意比例的混合物；所述的陽(yáng)離子單體選自含叔胺基的單體、含季銨鹽基的單體、二烯丙基二甲基氯化銨 中的一種或幾種任意比例的混合物；所述的引發(fā)劑1選自過(guò)氧化物、過(guò)硫酸鹽中的一種或幾種任意比例的混合物； 所述的引發(fā)劑2選自過(guò)氧化苯甲酸、2-乙基過(guò)氧己基叔丁酯中的一種或任意比例的混 合物；所述的分子量調(diào)節(jié)劑選自正十二烷基硫醇、叔十二烷基硫醇中的一種或任意比例的混 合物；所述的消泡劑選自有機(jī)羥基醚類(lèi)、有機(jī)硅類(lèi)中的一種或任意比例的混合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型陽(yáng)離子表面施膠劑，其特征在于(1)天然高分子乳化劑由以下各組分制備而成，各組分的重量份為 天然高分子15 50水30 70天然高分子改性劑0.0廣0.1(2)表面施膠劑由以下各組分制備而成，各組分的重量份為 天然高分子乳化劑1(Γ90硬單體5 50 軟單體8、5 陽(yáng)離子單體0. 5 10 引發(fā)劑1:0. 03 5 引發(fā)劑2 :0. 03 5 分子量調(diào)節(jié)劑0. 03 5 消泡劑0. Γ10 加水使含固量在25% 30%。
3. —種如權(quán)利要求1或2所述的新型陽(yáng)離子表面施膠劑的制備方法，其特征在于，制備 方法按如下步驟進(jìn)行(1)天然高分子乳化劑的制備過(guò)程在帶有攪拌器和溫度計(jì)的反應(yīng)釜內(nèi)加入天然高分子、天然高分子改性劑、水，升溫至 6(T95°C，在攪拌情況下保溫0. 5^2小時(shí)后即得到天然高分子乳化劑；(2)表面施膠劑的制備過(guò)程在帶有攪拌器和溫度計(jì)的反應(yīng)釜內(nèi)加入上述(1)步驟所制備的天然高分子乳化劑、在 攪拌條件下于3. 5小時(shí)內(nèi)滴加硬單體、軟單體、陽(yáng)離子單體、分子量調(diào)節(jié)劑及引發(fā)劑1，滴加 時(shí)溫度為65、5°C，滴加完后繼續(xù)保溫反應(yīng)0. 5^1. 5小時(shí)，加入引發(fā)劑2，充分反應(yīng)后使其固 含量在25 30%、冷卻到50°C以下，加入消泡劑后即可出料。
全文摘要
新型陽(yáng)離子表面施膠劑及其制備方法涉及一種紙張表面處理劑，目前施膠劑從采用的乳化劑看，會(huì)造成了產(chǎn)品的儲(chǔ)存穩(wěn)定性及調(diào)制涂布液的穩(wěn)定性不好，特別是抗雜質(zhì)離子的干擾能力差，涂布液發(fā)泡性也有待改善。本發(fā)明提出了一種新型陽(yáng)離子表面施膠劑及其制備方法，天然高分子15~50，水30~70，天然高分子改性劑0.01~0.1，硬單體5~50，軟單體8~45，陽(yáng)離子單體0.5~10，引發(fā)劑10.03~5，引發(fā)劑20.03~5，分子量調(diào)節(jié)劑0.03~5，消泡劑0.1~10，加水使含固量在25%~30%。本發(fā)明解決了已有表膠生產(chǎn)技術(shù)中的不足，采用本發(fā)明生產(chǎn)的施膠劑成本低、穩(wěn)定性好、抗雜質(zhì)離子的干擾能力強(qiáng)、發(fā)泡性低及施膠性能高，同時(shí)又是環(huán)保產(chǎn)品。
文檔編號(hào)C08F220/56GK102140768SQ20111002681
公開(kāi)日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2011年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月20日
發(fā)明者中田智彥, 呂建平, 寧呂華, 汪曾祁, 黃興耀 申請(qǐng)人:杭州杭化播磨造紙化學(xué)品有限公司