專利名稱：面涂用苯丙膠乳及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種苯丙膠乳及其制備方法和應(yīng)用，主要用作造紙涂布用面涂涂料。
技術(shù)背景
隨著造紙工業(yè)的發(fā)展，涂布紙產(chǎn)量逐年增長，膠粘劑在紙和紙板涂料中的地位不可或缺，它不僅起到粘結(jié)顏料粒子及顏料與紙基的作用，還影響涂料的穩(wěn)定性、流變性等。 紙和紙板涂料用膠粘劑絕大多數(shù)是水溶性的，可分為水溶性膠粘劑如淀粉、聚乙烯醇等，以及合成聚合物類膠乳，如丁苯膠乳，苯丙膠乳等，由于合成膠乳具有熱塑性及能形成抗水涂層等特性，使得合成膠乳得到廣泛的應(yīng)用。此外，由于涂布工藝向更高涂料固含量涂布發(fā)展，使得合成膠乳成為一種主要的涂料膠粘劑，而苯丙膠乳則是最主要的紙張涂布膠粘劑之一 O
苯丙膠乳具有耐熱性、耐候性好等特點(diǎn)，但也存在一些明顯的缺點(diǎn)，如聚丙烯酸酯乳液存在低溫成膜性、抗回粘性、粘結(jié)性不夠好等問題，所以為了克服以上缺點(diǎn)，我們需要對其進(jìn)行性能改進(jìn)。
申請人曾公開了一種苯丙乳液的制備方法(CN201210088383. 3)，制備得到的乳液應(yīng)用于紙張涂料，使涂布后紙張表面強(qiáng)度略有增強(qiáng)，儲藏穩(wěn)定性提高。在此基礎(chǔ)上，申請人通過改進(jìn)制備工藝和添加涂布淀粉的方法，使苯丙膠乳的表面強(qiáng)度大大提高，而且涂布紙的涂布光澤度也得到改善。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種面涂用苯丙膠乳及其制備方法和應(yīng)用，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷。
本發(fā)明的造紙涂布面涂用苯丙膠乳的制備方法，其特征在于，包括如下步驟
(I)將總重量10 30%的引發(fā)劑、總重量10 60%的乳化劑和總重量5 45%的水混合均勻，然后加入總重量45 75%的混合單體，得到均相乳液A ;
所述混合單體由(甲基)丙烯酸酯、(甲基)苯乙烯和(甲基)丙烯酸組成；
所述混合單體的總重量為基準(zhǔn)，重量份數(shù)配比為
(甲基)丙烯酸酯40 70份
(甲基)苯乙烯25 50份
(甲基)丙烯酸5 10份。
(2)將丙烯酸樹脂、余量的引發(fā)劑、余量的乳化劑、余量的混合單體和余量的水在 6(T85°C反應(yīng)O. 5^1. O小時，然后滴加步驟(I)的均相乳液A，在I. (Γ2. 5小時內(nèi)加完，然后在7(T90°C反應(yīng)I. 0 2. O小時，加入淀粉水溶液，繼續(xù)反應(yīng)O. 5 I. O小時，降溫至20 40°C， 用堿性物質(zhì)中和至PH為6 9，獲得所述的造紙面涂用苯丙膠乳。
所述的反應(yīng)原料各組份及重量份數(shù)如下
各組份的重量份數(shù)如下
混合單體100份丙烯酸樹脂1.0 3.0份引發(fā)劑1.0~3.0份乳化劑I.O 3.0份淀粉(絕干)I.O 5.0份水90 220份。
所述的丙烯酸樹脂的酸值為8(T250mgK0H/g，分子量為1000 4500。
所述的淀粉選自磷酸酯淀粉、醋酸酯淀粉、羥丙基淀粉、羧乙基淀粉或氧化木薯淀粉中的至少一種，淀粉水溶液的重量濃度為5 10% ；
所述的(甲基)丙烯酸酯類單體選自丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸一 2 —乙基己酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸CiTC16烷基酯中的至少一種。
所述的乳化劑選自陰離子表面活性劑或非離子表面活性劑中的至少一種。
所述非離子表面活性劑選自失水山梨醇三硬脂酸酯(斯盤65)、乙二醇脂肪酸酯、 壬基酚聚氧乙烯醚、聚氧化乙烯蓖麻油、松香酸聚氧乙烯酯、聚氧化乙烯單油酸酯、二芐基異丙苯基酚聚氧乙烯醚、失水梨醇三油酸酯、聚氧化丙烯硬脂肪酸酯(斯盤80)、月桂酸聚氧乙烯酯或甘油聚氧乙烯醚聚氧丙烯醚脂肪酸酯中的至少一種；
所述陰離子表面活性劑選自CltTC2tl烷基硫酸鈉、油酸鈉、二環(huán)己基-2-磺基琥珀酸鈉、油酸鉀、CltTc2tl烷基萘磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、丁二酸磺酸鈉、十二烷基二苯醚二磺酸鈉或十二烷基萘磺酸鈉中的至少一種。
所述的堿性物質(zhì)選自氫氧化銨水溶液、氫氧化鉀水溶液、氫氧化鈉水溶液中的至少一種，重量濃度為10 25%。
所述的弓I發(fā)劑選自過硫酸鉀、過硫酸鈉、過硫酸銨中的至少一種。
術(shù)語“絕干”，指的是不含有水分。
本發(fā)明制備的高粘結(jié)強(qiáng)度苯丙膠乳，對CN201210088383. 3進(jìn)行了改進(jìn)，通過在釜底加入丙烯酸樹脂和后續(xù)添加涂布淀粉的方法，使苯丙膠乳的表面強(qiáng)度大大提高，而且涂布紙的涂布光澤度也得到改善。
發(fā)明人推測，在釜底加入丙烯酸樹脂，是由于此種樹脂富含羥基官能團(tuán)，能使成膜樹脂具有再增溶性，防止涂布過程涂膜物在滾軸上沉積，而且由于丙烯酸樹脂能起到保護(hù)紙張和油墨表面的作用，從而對涂層的光澤產(chǎn)生了較大影響，另外，在后續(xù)添加的涂布淀粉中，是通過對原淀粉官能團(tuán)的氧化和酯化相結(jié)合來進(jìn)行淀粉改性的，而氧化可以降低淀粉的粘度，新形成的竣基、醒基對紙纖維有足夠的未和力，酷化可以進(jìn)一步提聞淀粉的粘結(jié)力；另外涂布淀粉加入到膠乳中后，在涂布受熱過程中，可隨膠乳向紙纖維內(nèi)擴(kuò)散，形成韌性很強(qiáng)的粘結(jié)膜，于是粘結(jié)性能得到了大大地提高。本發(fā)明制備的高粘結(jié)強(qiáng)度苯丙膠乳，重量固含量為30 55%，ρΗ值為6 9，平均粒徑為8(T250nm。能夠有效地克服現(xiàn)有工藝的缺點(diǎn)， 使苯丙膠乳具有能顯著提高涂布紙的表面強(qiáng)度和涂布光澤度的優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例I
將O. 6克過硫酸鉀、O. 3克十二烷基硫酸鈉、O. I克失水梨醇三油酸酯、40克水以及55克混合單體(50份甲基丙烯酸丁酯、43份苯乙烯、7份丙烯酸)，攪拌得到均相乳液A， 待用。
將I. 5克丙烯酸樹脂(酸值為150mgK0H/g，分子量為2000)、I. 4克過硫酸鉀、O. 45 克十二烷基硫酸鈉、O. 15克失水梨醇三油酸酯、45克混合單體(50份甲基丙烯酸丁酯、48份苯乙烯、2份丙烯酸)和125克水加入帶有冷凝器、攪拌器、溫度計(jì)和滴加裝置的IOOOmL四口燒瓶中，攪拌升溫至60V，反應(yīng)I小時；然后將均相乳液A在1. 5小時內(nèi)加完，在70°C下保溫 2小時，再加入42克7%重量濃度的氧化木薯淀粉水溶液，繼續(xù)反應(yīng)50分鐘，降溫至25 V， 再用15%的氫氧化鈉水溶液中和，調(diào)節(jié)pH，經(jīng)100目篩網(wǎng)過濾得面涂用苯丙膠乳。重量固含量為35. 2%，平均粒徑為172nm (使用Malvern粒徑儀測得)，pH值為9. 00 (使用PHS-3C精密PH計(jì)測得)。
實(shí)施例2
將O. 3克過硫酸銨、O. 4克丁二酸磺酸鈉、O. 2克失水梨醇三油酸酯、7克水以及60 克混合單體(65份甲基丙烯酸乙酯、30份苯乙烯、5份丙烯酸)，攪拌得到均相乳液A，待用。
將2克丙烯酸樹脂(酸值為100mgK0H/g，分子量為2500)、O. 7克過硫酸銨、O. 93克丁二酸磺酸鈉、O. 465克失水梨醇三油酸酯、40克混合單體(75份甲基丙烯酸乙酯、20份苯乙烯、5份丙烯酸)和133克水加入帶有冷凝器、攪拌器、溫度計(jì)和滴加裝置的IOOOmL四口燒瓶中，攪拌升溫至70°C，反應(yīng)O. 5小時；然后將均相乳液A在2小時內(nèi)加完，在80°C下保溫 I. 5小時，再加入25克8%重量濃度的羥丙基淀粉水溶液，繼續(xù)反應(yīng)O. 5小時，降溫至30°C， 再用20%的氫氧化鉀水溶液中和，調(diào)節(jié)pH，經(jīng)100目篩網(wǎng)過濾得面涂用苯丙膠乳。重量固含量為40. 4%，平均粒徑為130nm (使用Malvern粒徑儀測得)，pH值為7. 25 (使用PHS-3C精密PH計(jì)測得)。
實(shí)施例3
將O. 2克過硫酸鈉、O. 36克十二烷基二苯醚二磺酸鈉、O. 36克二芐基異丙苯基酚聚氧乙烯醚、20克水以及75克混合單體(40份丙烯酸丁酯、50份苯乙烯、10份甲基丙烯酸)，攪拌得到均相乳液A，待用；
將I. O克丙烯酸樹脂(酸值為80mgK0H/g，分子量為1000)、0· 8克過硫酸鈉、O. 24 克十二烷基二苯醚二磺酸鈉、O. 24克二芐基異丙苯基酚聚氧乙烯醚、25克混合單體(40份丙烯酸丁酯、50份苯乙烯、10份甲基丙烯酸)和30克水加入帶有冷凝器、攪拌器、溫度計(jì)和滴加裝置的IOOOmL四口燒瓶中，攪拌升溫至60V ’反應(yīng)I小時；然后將均相乳液A在I小時內(nèi)滴加完，在70°C下保溫2. O小時，再加入50克10%重量濃度的醋酸酯淀粉水溶液，繼續(xù)反應(yīng)O. 5小時，降溫至20°C，再用25%的氫氧化鈉水溶液中和，調(diào)節(jié)pH，經(jīng)100目篩網(wǎng)過濾得面涂用苯丙膠乳。重量固含量為54. 9%，平均粒徑為250nm (使用Malvern粒徑儀測得)， pH值為6. 00 (使用PHS-3C精密pH計(jì)測得)。
實(shí)施例4
將O. 3克過硫酸鉀、O. 15克十二烷基苯磺酸鈉、O. 15克壬基酚聚氧乙烯醚、52克水以及45克混合單體(70份丙烯酸異辛酯、25份苯乙烯、5份丙烯酸)，攪拌得到均相乳液A，待用。
將3. O克丙烯酸樹脂(酸值為250mgK0H/g，分子量為4500)、2. 7克過硫酸鉀、I. 35 克十二烷基苯磺酸鈉、I. 35克壬基酚聚氧乙烯醚、55克混合單體(70份丙烯酸異辛酯、25份苯乙烯、5份丙烯酸)和185克水加入帶有冷凝器、攪拌器、溫度計(jì)和滴加裝置的IOOOmL四口燒瓶中，攪拌升溫至85°C，反應(yīng)O. 5小時；然后將均相乳液A在2. 5小時內(nèi)加完，在90°C下保溫I小時，再加入20克5%重量濃度的磷酸酯淀粉水溶液，繼續(xù)反應(yīng)I小時，降溫至25°C， 再用重量濃度10%的氫氧化鈉水溶液中和，調(diào)節(jié)pH，經(jīng)100目篩網(wǎng)過濾得面涂用苯丙膠乳。 重量固含量為30. 2%，平均粒徑為80nm (使用Malvern粒徑儀測得)，pH值為6. 79 (使用 PHS-3C精密pH計(jì)測得)。
實(shí)施例5
對比例按照CN201210088383. 3的方法制備苯丙乳液。
使用實(shí)施例I 4，按照CN200910196765的制備方法配制涂料。
使用實(shí)施例f 4和對比例進(jìn)行應(yīng)用檢測，結(jié)果見下表
紙張涂布后光澤度檢測結(jié)果如下，光澤度按GB/T8941-2007方法檢測。
權(quán)利要求
1.面涂用苯丙膠乳的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)將總重量10 30%的引發(fā)劑、總重量10 60%的乳化劑和總重量5 45%的水混合均勻，然后加入總重量45 75%的混合單體，得到均相乳液A ； (2)將丙烯酸樹脂、余量的引發(fā)劑、余量的乳化劑、余量的混合單體和余量的水在60 85°C反應(yīng)O. 5 I. O小時，然后加入步驟(I)的均相乳液A，在7(T90°C反應(yīng)I. 0 2. O小時，加入淀粉水溶液，繼續(xù)反應(yīng)O. 5^1. O小時，降溫至20 40°C，用堿性物質(zhì)中和至pH為6 9，獲得所述的造紙面涂用苯丙膠乳。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，步驟(2)中，將丙烯酸樹脂、余量的引發(fā)齊U、余量的乳化劑、余量的混合單體和余量的水在6(T85°C反應(yīng)O. 5^1. O小時，然后加入滴加步驟(I)的均相乳液A，在I. (Γ2. 5小時內(nèi)加完，然后在7(T90°C反應(yīng)I. (Γ2. O小時。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述混合單體由(甲基)丙烯酸酯、(甲基)苯乙烯和(甲基)丙烯酸組成； 所述混合單體的總重量為基準(zhǔn)，重量份數(shù)配比為 (甲基)丙烯酸酯 4(Γ70份 (甲基)苯乙烯25 50份 (甲基)丙烯酸 5 10份。
4.根據(jù)權(quán)利要求I、2或3所述的方法，其特征在于，所述的反應(yīng)原料各組份及重量份數(shù)如下 各組份的重量份數(shù)如下 混合單體IOO份丙烯酸樹脂1.0 3.0份引發(fā)劑I.O 3.0份乳化劑I.O 3.0份淀粉(絕干)I.O 5.0份水90 220份。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述的丙烯酸樹脂的酸值為80 250mgK0H/g，分子量為 1000 4500。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述的淀粉選自磷酸酯淀粉、醋酸酯淀粉、羥丙基淀粉、羧乙基淀粉或氧化木薯淀粉中的至少一種，淀粉水溶液的重量濃度為5 10% ； 所述的(甲基)丙烯酸酯類單體選自丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸一 2 —乙基己酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸CiTC16烷基酯中的至少一種； 所述的乳化劑選自陰離子表面活性劑或非離子表面活性劑中的至少一種； 所述非離子表面活性劑選自失水山梨醇三硬脂酸酯(斯盤65)、乙二醇脂肪酸酯、壬基酚聚氧乙烯醚、聚氧化乙烯蓖麻油、松香酸聚氧乙烯酯、聚氧化乙烯單油酸酯、二芐基異丙苯基酚聚氧乙烯醚、失水梨醇三油酸酯、聚氧化丙烯硬脂肪酸酯(斯盤80)、月桂酸聚氧乙烯酯或甘油聚氧乙烯醚聚氧丙烯醚脂肪酸酯中的至少一種； 所述陰離子表面活性劑選自CicTC2tl烷基硫酸鈉、油酸鈉、二環(huán)己基-2-磺基琥珀酸鈉、油酸鉀、CltTc2tl烷基萘磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、丁二酸磺酸鈉、十二烷基二苯醚二磺酸鈉或十二烷基萘磺酸鈉中的至少一種； 所述的堿性物質(zhì)選自氫氧化銨水溶液、氫氧化鉀水溶液或氫氧化鈉水溶液中的至少一種，重量濃度為10 25%; 所述的弓I發(fā)劑選自過硫酸鉀、過硫酸鈉或過硫酸銨中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求I 6任一項(xiàng)所述方法制備的面涂用苯丙膠乳。
8.權(quán)利要求7所述的面涂用苯丙膠乳的應(yīng)用，其特征在于，用于用于造紙涂布用面涂涂料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種面涂用苯丙膠乳及其制備方法和應(yīng)用，制備方法包括如下步驟(1)將總重量10~30%的引發(fā)劑、總重量10~60%的乳化劑和總重量5~45%的水混合，然后加入總重量45~75%的混合單體，得到均相乳液A；(2)將丙烯酸樹脂、余量的引發(fā)劑、余量的乳化劑、余量的混合單體和余量的水反應(yīng)，然后加入步驟(1)的均相乳液A，反應(yīng)，加入淀粉水溶液，繼續(xù)反應(yīng)，降溫，用堿性物質(zhì)中和至pH為6~9，獲得造紙面涂用苯丙膠乳。本發(fā)明制備的苯丙膠乳，能夠有效地克服現(xiàn)有工藝的缺點(diǎn)，使苯丙膠乳具有能顯著提高涂布紙的表面強(qiáng)度和涂布光澤度的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C08F220/14GK102977258SQ20121058784
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者施曉旦, 周海波, 王養(yǎng)臣 申請人:上海東升新材料有限公司