專利名稱：陽離子膠乳及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及陽離子膠乳及其制備方法和應用。
背景技術：
紙張，特別是曬圖紙的發(fā)展趨勢表現(xiàn)在1)正從高克重向低克重方向發(fā)展。2)采用廢紙代替木漿，但成紙的強度差，吸水值高。3)對原紙采用表面處理以彌補原紙缺陷的工藝成為流行趨勢。用于上述表面處理的膠乳要求a)大幅降低CcAb值(吸水值)；b)熟化速度快， 要求下機就熟。中國專利CN1244559A公開的一種預涂膠粘劑及其配制工藝，雖能減少感光液對紙基的滲透，但是經(jīng)過預涂后的曬圖紙的CcAb值偏高，熟化速度過慢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種陽離子膠乳及其制備方法和應用，以克服現(xiàn)有技術存在的上述缺陷。本發(fā)明的方法，包括如下步驟將明膠水溶液、乳化劑水溶液和2，2'-偶氮雙(脒基丙基)二鹽酸鹽水溶液混合，然后在60°C 95°C下，加入混合單體，最好采用滴加的方式，滴加時間為1 3小時，在滴加硅烷，滴加時間為5 10分鐘，保溫1 2小時，降溫至25°C，過濾，獲得陽離子膠乳， 重量固含量為20 40%，平均粒徑為30 lOOnm，pH = 2 6 ；明膠水溶液中，明膠與水的重量比為明膠水=10-25 140 520 ；乳化劑水溶液中，乳化劑與水的重量比為乳化劑水=0. 2 5 10；2,2'-偶氮雙(脒基丙基)二鹽酸鹽水溶液中，2，2'-偶氮雙(脒基丙基)二鹽酸鹽與水的重量比為2，2'-偶氮雙(脒基丙基)二鹽酸鹽水=0.2 2 10;優(yōu)選的，明膠重均分子量為5000 50000g/mol ；所述混合單體由如下重量份數(shù)的組分組成(甲基)苯乙烯20 50份(甲基)丙烯酸酯30 70份陽離子單體5 20份所用陽離子單體選自甲基丙烯酸二甲胺基乙酯一氯甲烷季銨、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯氯化芐季銨、丙烯酸二甲胺基乙酯一氯甲烷季銨、丙烯酸二甲胺基乙酯氯化芐季銨、 二烯丙基二甲基氯化銨中的至少一種；所用(甲基)丙烯酸酯類單體選自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸異辛酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸-2-羥乙酯、丙烯酸-2-羥丙酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸-2-羥乙酯、甲基丙烯酸-2-羥丙酯中的至少一種；所述乳化劑選自C12M8烷基聚氧乙烯(η)三甲基氯化銨(n = 5 20)中的至少一種；所述硅烷選自乙烯基三異丙氧基硅烷、Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的至少一種；各個組分的重量份數(shù)比例為
混合單體明膠
2,2'-偶氮雙(脒基丙基)二鹽酸鹽乳化劑硅烷所述的陽離子膠乳可應用于曬圖原紙的表面處理。本發(fā)明陽離子膠乳的制備方法中，在制備過程中添加少量硅烷，出乎意料，應用于曬圖原紙的表面處理，能明顯降低紙張的CcAb值及改善紙張的熟化速度。這可能是由于本發(fā)明采用分段滴加單體，硅烷被接枝在乳膠粒的表面而使應用性能得到明顯的改善。硅烷有一定的交聯(lián)作用，在應用過程中能與淀粉的羥基起一定的交聯(lián)，在紙張表面的處理中成膜更密實、耐水滲透性更強。在本發(fā)明中引入2，2'-偶氮雙(脒基丙基)二鹽酸鹽作為陽離子引發(fā)劑，出乎意料的，陽離子膠乳應用效果更好。引入的陽離子與非離子復合的乳化劑比通常乳液聚合用乳化劑用量少，能明顯降低CcAb值。該陽離子膠乳應用于曬圖原紙的表面處理，可大幅降低CcAb值、能快速熟化，基本下機就熟，因而可以降低紙張克重，用部分廢紙甚至是100%的廢紙代替木漿，簡化施膠工藝，降低成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量。
具體實施例方式實施例1a)將丙烯酸正丁酯70克、苯乙烯20克和甲基丙烯酸二甲胺基乙酯一氯甲烷季銨 10克混合制成混合單體，備用。b)將0. 2克十八烷基聚氧乙烯(5)三甲基氯化銨和10克去離子水混合，完全溶解，備用。c)將0. 2克2，2'-偶氮雙(脒基丙基)二鹽酸鹽和10克去離子水混合，完全溶解，備用。d)將10克分子量為5000g/mol的明膠和145. 75克去離子水混合，升溫至85°C完全溶解。加入b)步驟中的乳化劑水溶液，控制在95°C，加入c)步驟中的2，2'-偶氮雙 (脒基丙基)二鹽酸鹽水溶液，然后在95°C條件下滴加a)步驟混合單體1小時。接著滴加
100份 10-25 份 0.2-2 份 0.2-5 份 0.1-1 份0. 1克Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，5分鐘。e)95°C保溫1小時。降溫至25°C，100目篩網(wǎng)過濾。得到陽離子膠乳，重量固含量 39. 7%, pH = 5. 89，平均粒徑95. 8nm(使用Malven粒徑儀測得)。實施例2a)將丙烯酸異辛酯30克、甲基苯乙烯50克和甲基丙烯酸二甲胺基乙酯氯化芐季銨20克混合制成混合單體，備用。b)將5克十二烷基聚氧乙烯00)三甲基氯化銨和10克去離子水混合，完全溶解， c)將2克2，2'-偶氮雙(脒基丙基)二鹽酸鹽和10克去離子水混合，完全溶解，d)將25克分子量為50000g/mol的明膠和532克去離子水混合，升溫至85°C完全溶解。加入b)步驟中的乳化劑水溶液，控制在60°C，加入c)步驟中的2，2'-偶氮雙(脒基丙基)二鹽酸鹽水溶液，然后在60°C條件下滴加a)步驟混合單體3小時。接著滴加1克乙烯基三異丙氧基硅烷，10分鐘。e)60°C保溫2小時。降溫至25°C，100目篩網(wǎng)過濾。得到陽離子膠乳，重量固含量 19. 8%, pH = 2. 13，平均粒徑30. 5nm(使用Malven粒徑儀測得)。實施例3a)將丙烯酸乙酯30克、甲基丙烯酸甲酯30克、苯乙烯35克和甲基丙烯酸二甲胺基乙酯一氯甲烷季銨5克混合制成混合單體，備用。b)將3克十六烷基聚氧乙烯(10)三甲基氯化銨和10克去離子水混合，完全溶解， c)將1克2，2'-偶氮雙(脒基丙基)二鹽酸鹽和10克去離子水混合，完全溶解，d)將18克分子量為20000g/mol的明膠和觀4. 5克去離子水混合，升溫至85°C完全溶解。加入b)步驟中的乳化劑水溶液，控制在80°C，加入c)步驟中的2，2'-偶氮雙 (脒基丙基)二鹽酸鹽水溶液，然后在80°C條件下滴加a)步驟混合單體2小時。接著滴加 0. 5克乙烯基三乙氧基硅烷，8分鐘。e)80°C保溫1.5小時。降溫至25°C，100目篩網(wǎng)過濾。得到陽離子膠乳，重量固含量30. 5%，pH = 4. 32，平均粒徑70. 2nm(使用Malven粒徑儀測得)。實施例4a)將丙烯酸-2-羥丙酯10克、丙烯酸甲酯30克、苯乙烯45克和二烯丙基二甲基氯化銨15克混合制成混合單體，備用。b)將1克十四烷基聚氧乙烯(8)三甲基氯化銨和10克去離子水混合，完全溶解，c)將1. 5克2，2'-偶氮雙(脒基丙基)二鹽酸鹽和10克去離子水混合，完全溶解，備用。d)將20克分子量為lOOOOg/mol的明膠和209克去離子水混合，升溫至85°C完全溶解。加入b)步驟中的乳化劑水溶液，控制在70°C，加入c)步驟中的2，2'-偶氮雙(脒基丙基)二鹽酸鹽水溶液，然后在70°C條件下滴加a)步驟混合單體2. 5小時。接著滴加0. 8克乙烯基三乙氧基硅烷，7分鐘。e)70°C保溫1.2小時。降溫至25°C，100目篩網(wǎng)過濾。得到陽離子膠乳，重量固含量35. 2%，pH = 3. 52，平均粒徑83. 2nm(使用Malven粒徑儀測得)。實施例5a)將甲基丙烯酸-2-乙基己酯50克、甲基苯乙烯43克和丙烯酸二甲胺基乙酯氯化芐季銨4克、二烯丙基二甲基氯化銨4克混合制成混合單體，備用。b)將2克十四烷基聚氧乙烯(15)三甲基氯化銨和10克去離子水混合，完全溶解，c)將0. 8克2，2'-偶氮雙(脒基丙基)二鹽酸鹽和10克去離子水混合，完全溶解，備用。d)將13克分子量為30000g/mol的明膠和324. 4克去離子水混合，升溫至85°C完全溶解。加入b)步驟中的乳化劑水溶液，控制在90°C，加入c)步驟中的2，2'-偶氮雙 (脒基丙基)二鹽酸鹽水溶液，然后在90°C條件下滴加a)步驟混合單體1.5小時。接著滴加0. 8克γ -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，7分鐘。e)90°C保溫0.7小時。降溫至25°C，100目篩網(wǎng)過濾。得到陽離子膠乳，重量固含 fi24. 7%, pH = 5. 12，平均粒徑47. 2nm(使用Malven粒徑儀測得)實施例6對比樣按CN1244559A配制預涂膠粘劑膠粘劑的配制配制500克10 %氧化淀粉，升溫至90°C，糊化20分鐘，降溫至 40°C，再加入實施例1 5配方的陽離子膠乳(氧化淀粉陽離子膠乳=20 6(干/干))， 再加水稀釋至10%。Cobb 值測定采用杭州輕通博科自動化技術有限公司的XSH型可勃吸收性測定儀按GB/T 1540-1989方法檢測待測紙樣。在曬圖原紙上表面處理使用實施例1 5配方配制的膠粘劑及對比樣品在80克曬圖原紙上用10#涂布棒進行涂布，涂布量為2g/m2，涂布后分別在110°C烘箱中烘30秒或300秒，取出，冷卻至室溫進行測定。評判標準=CcAb值越低越好，烘30秒及300秒的CcAb值相差越小越好
權利要求
1.陽離子膠乳的制備方法，其特征在于，包括如下步驟將明膠水溶液、乳化劑水溶液和2，2'-偶氮雙(脒基丙基)二鹽酸鹽水溶液混合，然后加入混合單體，再滴加硅烷，保溫，降溫，過濾，獲得陽離子膠乳。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，將明膠水溶液、乳化劑水溶液和2， 2'-偶氮雙(脒基丙基)二鹽酸鹽水溶液混合，然后在60°C 95°C下，最好采用滴加的方式加入混合單體，滴加時間為1 3小時，再滴加硅烷，滴加時間為5 10分鐘，保溫1 2小時。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，明膠水溶液中，明膠與水的重量比為明膠水=10-25 140 520 ；乳化劑水溶液中，乳化劑與水的重量比為乳化劑水=0.2 5 10；2,2'-偶氮雙(脒基丙基)二鹽酸鹽水溶液中，2，2'-偶氮雙(脒基丙基)二鹽酸鹽與水的重量比為2，2'-偶氮雙(脒基丙基)二鹽酸鹽水=0.2 2 10;所述混合單體由如下重量份數(shù)的組分組成(甲基)苯乙烯20 50份(甲基)丙烯酸酯30 70份陽離子單體5 20份所用陽離子單體選自甲基丙烯酸二甲胺基乙酯一氯甲烷季銨、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯氯化芐季銨、丙烯酸二甲胺基乙酯一氯甲烷季銨、丙烯酸二甲胺基乙酯氯化芐季銨、二烯丙基二甲基氯化銨中的至少一種；所用(甲基)丙烯酸酯類單體選自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸異辛酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸-2-羥乙酯、丙烯酸-2-羥丙酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸-2-羥乙酯、甲基丙烯酸-2-羥丙酯中的至少一種；所述乳化劑選自C12^18烷基聚氧乙烯(η)三甲基氯化銨(n = 5 20)中的至少一種；所述硅烷選自乙烯基三異丙氧基硅烷、Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的至少一種。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于，各個組分的重量份數(shù)比例為混合單體100份明膠10-25份2,2'-偶氮雙(脒基丙基)二鹽酸鹽0.2 2份乳化劑0.2 5份硅烷0.1 1份。
5.根據(jù)權利要求1 4任一項所述的方法，其特征在于，明膠重均分子量為5000 50000g/mol。
6.根據(jù)權利要求1 5任一項所述的方法制備的陽離子膠乳。
7.根據(jù)權利要求6所述的陽離子膠乳，其特征在于，重量固含量為20 40%，平均粒徑為 30 lOOnm，pH = 2 6。
8.根據(jù)權利要求7所述的陽離子膠乳的應用，其特征在于，應用于曬圖原紙的表面處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種陽離子膠乳及其制備方法和應用，陽離子膠乳的制備方法包括如下步驟將明膠水溶液、乳化劑水溶液和2，2′-偶氮雙(脒基丙基)二鹽酸鹽水溶液混合，然后加入混合單體，再滴加硅烷，保溫，降溫，過濾，獲得陽離子膠乳。該本發(fā)明的陽離子膠乳應用于曬圖原紙的表面處理，可大幅降低Cobb值、能快速熟化，基本下機就熟，因而可以降低紙張克重，用部分廢紙甚至是100％的廢紙代替木漿，簡化施膠工藝，降低成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量。
文檔編號C08F2/28GK102417565SQ20111037533
公開日2012年4月18日 申請日期2011年11月22日 優(yōu)先權日2011年11月22日
發(fā)明者尹東華, 施曉旦, 王養(yǎng)臣 申請人:上海東升新材料有限公司