專利名稱：陽離子膠乳及制備方法和在制備曬圖紙用預(yù)涂液中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于造紙化學(xué)品制造領(lǐng)域，涉及一種曬圖紙用預(yù)涂液及其制備方法。
背景技術(shù)：
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(qiáng)度差，吸水值高。3)對原紙采用表面處理以彌補(bǔ)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(jī)就熟。中國專利CN1244559A公開的一種預(yù)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(yù)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制備方法和在制備曬圖紙用預(yù)涂液中的應(yīng)用，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷。本發(fā)明所述的陽離子膠乳，是采用如下的方法制備的在60°C 95°C條件下，將混合單體加入明膠水溶液、乳化劑水溶液和2，2'-偶氮雙(脒基丙基)二鹽酸鹽水溶液的混合物，最好采用滴加的方式，滴加時間為1 3小時， 接著滴加硼砂水溶液，滴加時間為5 10分鐘，60 95°C保溫1 2小時，然后從反應(yīng)產(chǎn)物中收集陽離子膠乳；所述陽離子膠乳為一種水性陽離子分散體，重量固含量為20 40%，平均粒徑為 30 lOOnm，pH = 2 6。所用明膠重均分子量為5000 50000g/mol ；所述混合單體，由如下重量份數(shù)的組分組成(以下的份數(shù)為重量份)(甲基)苯乙烯2O 5O份(甲基)丙烯酸酯30 70份陽離子單體5 20份所述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；所述(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 M8烷基聚氧乙烯(η)三甲基氯化銨(n = 5 一種；
20)中的至少
各個組分的重量份數(shù)為混合單體
明膠
2,2'-偶氮雙(脒基丙基)二鹽酸鹽乳化劑
硼砂
明膠水溶液的重量濃度為1. 5 18% % ；
乳化劑水溶液的重量濃度為1. 5 35% % ；
2,2'-偶氮雙(脒基丙基)二鹽酸鹽水溶液的重量濃度為1.8
所述硼砂水溶液的重量濃度為9 10% ；
本發(fā)明的陽離子膠乳可用于制備曬圖紙用預(yù)涂液；
所述的曬圖紙用預(yù)涂液，各組分及質(zhì)量百分含量如下
100份 10-25 份 0.2-2 份
0.2-5 份 0.1-1 份
18%
陽離子膠乳表面施膠劑氧化淀粉消泡劑水
5 30份 5 30份 100份 0.1 0.3份 330 920份
所說的氧化淀粉選自氧化玉米淀粉、氧化木薯淀粉、氧化土豆淀粉中的至少一種。 所說的表面施膠劑可采用20071004^68.0專利提供的方法制備，選自東升新材
料有限公司的表面施膠劑DS-SS930、DS-SS830B中的至少一種；所說的消泡劑為改性聚硅氧烷、聚氧丙烯聚氧乙烯醚中的至少一種；所述曬圖紙用預(yù)涂液的制備方法，包括如下步驟1)將氧化淀粉和總重量80 90%水混合，升溫到85 95°C，保溫15_35分鐘，降溫至25°C，得到淀粉糊化液，備用；2)將步驟1)制備的淀粉糊化液、陽離子膠乳、表面施膠劑、消泡劑和余量的水混合，曬圖紙用預(yù)涂液，重量固含量為10 20%，PH值為3 7。所制備的曬圖紙用預(yù)涂液，可用于曬圖原紙的表面處理。本發(fā)明曬圖紙用預(yù)涂液的制備方法中，通過將氧化淀粉、陽離子膠乳與表面施膠
劑復(fù)合，出乎意料的，復(fù)配乳液相容性好，應(yīng)用于曬圖原紙的表面處理能大幅度降低CcAbCN 102532562 A
值，提高熟化速度。這可能由于陽離子膠乳與表面施膠劑具有一定的協(xié)同效應(yīng)，與淀粉糊化液復(fù)合后，陽離子膠乳的陽離子部分能與淀粉上的羥基交聯(lián)反應(yīng)，以提高預(yù)涂液的成膜效果。表觀顯示CcAb值的大幅降低，熟化速度提高。在本發(fā)明陽離子膠乳合成中加入少量的硼砂，出乎意料的，能提高預(yù)涂液的應(yīng)用效果。這可能是由于硼砂與淀粉具有一定的交聯(lián)作用，同時與預(yù)涂液中的陽離子成分在溫度高的情況下產(chǎn)生一定的交聯(lián)，使涂層的成膜性能得到提高，削弱水分對膜層的滲透能力。曬圖紙用預(yù)涂液應(yīng)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(jī)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。本發(fā)明的曬圖紙用預(yù)涂液是一種能滿足紙張表面施膠用的高性能、環(huán)保的產(chǎn)品。 該產(chǎn)品與淀粉一起對紙張進(jìn)行表面施膠，可大幅度降低CcAb值，明顯加快熟化速度。
具體實施例方式實施例1陽離子膠乳的合成a)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，接著滴加重量濃度為10%的硼砂水溶液1克，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)。曬圖紙用預(yù)涂液的制備1)將IOOg氧化玉米淀粉和309g去離子水加入2L四口燒瓶中，攪拌均勻，升溫至 85 0C，保溫35分鐘，降溫至25 °C，備用；2)將步驟1)制備的淀粉糊化液和5g陽離子膠乳(實施例1合成)、5g表面施膠劑(東升新材料有限公司，DS-SS930，重量固含量30wt% )、0. Ig消泡劑(改性聚硅氧烷， GX-100,上海達(dá)昱化工有限公司)、0. Ig硼砂和34. 5g去離子水混合，攪拌10-15分鐘，100 目篩網(wǎng)過濾，得到曬圖紙用預(yù)涂液，重量固含量為20. 2%，pH = 6. 78。實施例2陽離子膠乳的合成a)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。接著滴加重量濃度為10%的硼砂水溶液1克，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)。曬圖紙用預(yù)涂液的制備1)將IOOg氧化木薯淀粉和719. 76g去離子水加入2L四口燒瓶中，攪拌均勻，升溫至95°C，保溫15分鐘，降溫至25 °C，備用；2)將步驟1)制備的淀粉糊化液和30g陽離子膠乳(實施例2合成)、30g表面施膠劑(東升新材料有限公司，DS-SS830B，重量固含量30wt% )、0. 3g消泡劑(改性聚硅氧烷，GX-200，上海達(dá)昱化工有限公司)、lg硼砂和179. 94g去離子水混合，攪拌10-15分鐘， 100目篩網(wǎng)過濾，得到曬圖紙用預(yù)涂液，重量固含量為10. 04%，PH= 3.21。實施例3陽離子膠乳的合成a)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，接著滴加重量濃度為10%的硼砂水溶液0. 5克，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)。曬圖紙用預(yù)涂液的制備1)將IOOg氧化土豆淀粉和551. 4g去離子水加入2L四口燒瓶中，攪拌均勻，升溫至90°C，保溫25分鐘，降溫至25°C，備用；2)將步驟1)制備的淀粉糊化液和15g陽離子膠乳(實施例3合成)、15g表面施膠劑(東升新材料有限公司，DS-SS930，重量固含量30wt% )、0. 2g消泡劑(聚氧丙烯聚氧乙烯醚，CS-DF900，珠海潔星洗滌科技有限公司)、0. 5g硼砂和97. 42g去離子水混合，攪拌 10-15分鐘，100目篩網(wǎng)過濾，得到曬圖紙用預(yù)涂液，重量固含量為15. 13%，pH = 4.86。實施例4陽離子膠乳的合成a)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，接著滴加重量濃度為10%的硼砂水溶液0. 8克，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)。曬圖紙用預(yù)涂液的制備1)將50g氧化玉米淀粉、50g氧化土豆淀粉和514. 4去離子水加入2L四口燒瓶中， 攪拌均勻，升溫至92 °C，保溫20分鐘，降溫至25 °C，備用；2)將步驟1)制備的淀粉糊化液和IOg陽離子膠乳(實施例4合成)、20g表面施膠劑(東升新材料有限公司，DS-SS830B，重量固含量30wt% )、0. 15g消泡劑(改性聚硅氧烷，GX-100,上海達(dá)昱化工有限公司)、0. 6g硼砂和105. 15g去離子水混合，攪拌10-15分鐘，100目篩網(wǎng)過濾，得到曬圖紙用預(yù)涂液，重量固含量為13. 15%，pH = 5.45。實施例5對比樣按CN1244559A配制預(yù)涂膠粘劑將實施例1 4及對比例用去離子水稀釋到10%，備用。Cobb 值測定 采用杭州輕通博科自動化技術(shù)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。在曬圖原紙上表面施膠使用實施例1 4配方配制的糊化液及對比樣品在80克曬圖原紙上用10#涂布棒進(jìn)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(jìn)行測定。評判標(biāo)準(zhǔn)=CcAb值越低越好，烘30秒及300秒的CcAb值相差越小越好
權(quán)利要求
1.陽離子膠乳，其特征在于，是采用如下的方法制備的在60°C 95°C條件下，將混合單體加入明膠水溶液、乳化劑水溶液和2，2'-偶氮雙 (脒基丙基)二鹽酸鹽水溶液的混合物，接著滴加硼砂水溶液保溫，然后從反應(yīng)產(chǎn)物中收集陽離子膠乳。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽離子膠乳，其特征在于，在60°C 95°C條件下，將混合單體采用滴加的方式加入明膠水溶液、乳化劑水溶液和2，2'-偶氮雙(脒基丙基)二鹽酸鹽水溶液的混合物，滴加時間為1 3小時，接著滴加硼砂水溶液，滴加時間為5 10分鐘， 60 95°C保溫1 2小時。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽離子膠乳，其特征在于，所述陽離子膠乳為一種水性陽離子分散體，重量固含量為20 40%，平均粒徑為30 lOOnm，pH = 2 6。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3任一項所述的陽離子膠乳，其特征在于，所用明膠重均分子量為 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份所述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；所述(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。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的陽離子膠乳，其特征在于，各個組分的重量份數(shù)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份硼砂0.1 1份明膠水溶液的重量濃度為1. 5 18%% ； 乳化劑水溶液的重量濃度為1. 5 35%% ；2,2'-偶氮雙(脒基丙基)二鹽酸鹽水溶液的重量濃度為1.8 18% ；所述硼砂水溶液的重量濃度為9 10%。
6. 一種含有權(quán)利要求1 5任一項所述的陽離子膠乳的曬圖紙用預(yù)涂液。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的曬圖紙用預(yù)涂液，其特征在于，各組分及質(zhì)量百分含量如下陽離子膠乳5 30份表面施膠劑氧化淀粉消泡劑5 30份 100份0.1 0.3份水330 920份。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的曬圖紙用預(yù)涂液，其特征在于，所說的氧化淀粉選自氧化玉米淀粉、氧化木薯淀粉、氧化土豆淀粉中的至少一種；所說的表面施膠選自表面施膠劑DS-SS930、DS-SS830B中的至少一種； 所說的消泡劑為改性聚硅氧烷、聚氧丙烯聚氧乙烯醚中的至少一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種陽離子膠乳及制備方法和在制備曬圖紙用預(yù)涂液中的應(yīng)用，陽離子膠乳，其特征在于，是采用如下的方法制備的在60℃～95℃條件下，將混合單體加入明膠水溶液、乳化劑水溶液和2，2′-偶氮雙(脒基丙基)二鹽酸鹽水溶液的混合物，接著滴加硼砂水溶液，保溫，然后從反應(yīng)產(chǎn)物中收集陽離子膠乳。所述的陽離子膠乳可用于制備曬圖紙用預(yù)涂液，是一種能滿足紙張表面施膠用的高性能、環(huán)保的產(chǎn)品。該產(chǎn)品與淀粉一起對紙張進(jìn)行表面施膠，可大幅度降低Cobb值，明顯加快熟化速度。
文檔編號C08F220/18GK102532562SQ20111037567
公開日2012年7月4日 申請日期2011年11月22日 優(yōu)先權(quán)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