一種特種紙用水基防水防油劑及其制備方法
【專利摘要】一種特種紙用水基防水防油劑及其制備方法，包括多異氰酸酯化合物、水以及由含氫硅油、乙烯基聚醚、全氟丙烯酸酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸長(zhǎng)鏈酯以及氯鉑酸在避光條件下反應(yīng)得到的產(chǎn)物；將含氫硅油、乙烯基聚醚、全氟丙烯酸酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯以及丙烯酸長(zhǎng)鏈酯在氯鉑酸的催化作用下進(jìn)行接枝聚合反應(yīng)，然后加入多異氰酸酯化合物對(duì)聚合物鏈上的羥基進(jìn)行部分封閉，即可制得具有良好力學(xué)性能、防水性和防油性的特種紙用水基防水防油劑。本發(fā)明所制防水防油劑可與淀粉水溶液復(fù)配，用于紙張表面施膠，可同時(shí)大幅改善紙張的防水性、防油性、力學(xué)強(qiáng)度和柔軟度。
【專利說(shuō)明】一種特種紙用水基防水防油劑及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于造紙領(lǐng)域，涉及一種紙張防水防油劑及其制備方法，特別涉及一種特 種紙用水基防水防油劑及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著防水防油紙應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，紙張防水防油劑的需求量日益增加。有機(jī) 氟防水防油劑用于造紙工業(yè)已有多年的歷史，用于紙張防水防油處理劑的含氟烷基化合物 主要有全氟烷基絡(luò)合物、全氟烷基磷酸酯鹽、全氟烷基共聚物和氟硅防水防油劑等。前兩類 屬于小分子氟化物，應(yīng)用范圍較窄。全氟烷基共聚物作為防水防油劑應(yīng)用較廣，在紙張?zhí)幚?上具備良好的效果，其中水性含氟丙烯酸酯共聚物對(duì)環(huán)境污染程度較小，成本較低，近年來(lái) 發(fā)展較快。氟硅防水防油劑是替代全氟防水防油劑的一個(gè)方向，含氟硅的防水防油劑可同 時(shí)具有含氟和含硅防水防油劑的優(yōu)點(diǎn)，使產(chǎn)品具有優(yōu)良的防水防油性能，也能使防水防油 處理過(guò)的紙張柔軟程度更加優(yōu)良。目前氟硅防水防油劑的制備方法主要包含以下兩種：（1) 采用含氟烯烴或含氟烷基鏈烯基醚與含有鏈烯基的有機(jī)硅氧烷進(jìn)行共聚；（2)采用含氟烯 烴與含H-Si基的有機(jī)硅化合物反應(yīng)，制備含氟烷基團(tuán)的有機(jī)硅聚合物，但其制備的氟硅防 水防油劑的綜合性能還有待提尚。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種特種紙用水基防水防油劑及其制備方法，該方法對(duì)環(huán) 境友好，制得的特種紙用水基防水防油劑能夠全面提高紙張的防水防油性，并同時(shí)改善紙 張的力學(xué)性能和柔軟度，且能夠提高產(chǎn)品的耐水性。
[0004] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明特種紙用水基防水防油劑，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，包括0. 2-1. 0 份多異氰酸酯化合物、60-240份水以及由15-30份含氫硅油、7. 5-90份乙烯基聚醚、1-5份 全氟丙烯酸酯、〇. 2-2份甲基丙烯酸縮水甘油酯、0. 2-2份丙烯酸長(zhǎng)鏈酯以及0. 06-0. 6份氯 鉑酸在避光條件下反應(yīng)得到的產(chǎn)物。
[0005] 所述的含氫硅油的含氫量介于0. 18-0. 5之間。
[0006] 所述的乙烯基聚醚的鏈段中環(huán)氧乙烷與環(huán)氧丙烷的摩爾比為（2-5) : (5-8)。
[0007] 所述的乙烯基聚醚的鏈段中環(huán)氧乙烷與環(huán)氧丙烷的摩爾比為5:5、4:6、2:8中的 一種或一種以上任意比例組成。
[0008] 所述的乙烯基聚醚的分子量介于1000-2000之間。
[0009] 所述的全氟丙烯酸酯為2_(全氟丁基）乙基甲基丙烯酸酯、1，1，2, 2-四氫全氟己 基甲基丙烯酸酯、全氟辛基乙基丙烯酸酯、全氟辛基乙基甲基丙烯酸酯中的一種或一種以 上任意比例的混合物。
[0010] 所述的丙烯酸長(zhǎng)鏈酯中長(zhǎng)鏈的碳數(shù)為12-18。
[0011] 所述的丙烯酸長(zhǎng)鏈酯為丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸十八酯、丙烯酸十二酯、甲基丙 烯酸十二酯、丙烯酸十六酯、甲基丙烯酸十六酯中的一種或一種以上任意比例的混合物。
[0012] 所述的多異氰酸酯化合物為六亞甲基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、甲苯二 異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯中的一種或一種以上任意比例的混合物。
[0013] -種所述的特種紙用水基防水防油劑的制備方法，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，在反應(yīng)器中加 入含氫硅油、乙烯基聚醚、全氟丙烯酸酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯以及丙烯酸長(zhǎng)鏈酯，攪拌 均勻后升溫至80_95°C，然后加入氯鉑酸，接著在避光條件下反應(yīng)6_8h，加入多異氰酸酯化 合物，再反應(yīng)0. 5-lh后，加入水，分散均勻，即制得特種紙用水基防水防油劑。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：
[0015] 本發(fā)明是在氯鉑酸的催化作用下，在避光條件下使含氫硅油、乙烯基聚醚、全氟丙 烯酸酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯和丙烯酸長(zhǎng)鏈酯進(jìn)行多元接枝聚合反應(yīng)；然后采用多異氰 酸酯化合物對(duì)聚合物上羥基進(jìn)行部分封閉，制備特種紙用水基防水防油劑。
[0016] 本發(fā)明通過(guò)高分子設(shè)計(jì)，通過(guò)引入全氟碳鏈段、含硅鏈段、柔性聚醚鏈段、長(zhǎng)鏈烷 基鏈段和反應(yīng)性環(huán)氧基團(tuán)，以全面提高紙張的防水防油性，并同時(shí)改善紙張的力學(xué)性能和 柔軟度；其中，全氟碳鏈段來(lái)自全氟丙烯酸酯，含硅鏈段來(lái)自含氫硅油，柔性聚醚鏈段來(lái)自 乙烯基聚醚，長(zhǎng)鏈烷基鏈段來(lái)自丙烯酸長(zhǎng)鏈酯，反應(yīng)性環(huán)氧基團(tuán)來(lái)自甲基丙烯酸縮水甘油 酯。此外，本發(fā)明亦采用多異氰酸酯對(duì)分子鏈上親水性羥基進(jìn)行部分封閉，以進(jìn)一步提高產(chǎn) 品的耐水性；而且引入了反應(yīng)性基團(tuán)，在涂布成膜過(guò)程中亦形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，加快固化速 度，防水防油性好，強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。其可與淀粉水溶液復(fù)配，用于紙張表面施膠，可同時(shí)大幅 改善紙張的防水性、防油性、力學(xué)強(qiáng)度和柔軟度。
[0017] 另外，由于本發(fā)明產(chǎn)品之比過(guò)程中沒(méi)有添加任何有機(jī)溶劑，無(wú) VOC，具有無(wú)毒、安 全、對(duì)環(huán)境友好的特點(diǎn)。

【具體實(shí)施方式】
[0018] 本發(fā)明特種紙用水基防水防油劑，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，包括0. 2-1. 0份多異氰酸酯化 合物、60-240份水以及由15-30份含氫硅油、7. 5-90份乙烯基聚醚、1-5份全氟丙烯酸酯、 0. 2-2份甲基丙烯酸縮水甘油酯、0. 2-2份丙烯酸長(zhǎng)鏈酯以及0. 06-0. 6份氯鉑酸在避光條 件下反應(yīng)得到的產(chǎn)物；
[0019] 其中，含氫娃油的含氫量介于0. 18-0. 5之間；乙稀基聚醚的分子量介于 1000-2000之間；乙烯基聚醚的鏈段中環(huán)氧乙烷與環(huán)氧丙烷的摩爾比為（2-5) :(5-8)，進(jìn)一 步，乙烯基聚醚的鏈段中環(huán)氧乙烷與環(huán)氧丙烷的摩爾比為5:5、4:6、2:8中的一種或一種以 上任意比例組成；
[0020] 全氟丙烯酸酯為2-(全氟丁基）乙基甲基丙烯酸酯、1，1，2, 2-四氫全氟己基甲基 丙烯酸酯、全氟辛基乙基丙烯酸酯、全氟辛基乙基甲基丙烯酸酯中的一種或一種以上任意 比例的混合物。
[0021] 丙烯酸長(zhǎng)鏈酯中長(zhǎng)鏈的碳數(shù)為12-18 ;丙烯酸長(zhǎng)鏈酯為丙烯酸十八酯、甲基丙烯 酸十八酯、丙烯酸十二酯、甲基丙烯酸十二酯、丙烯酸十六酯、甲基丙烯酸十六酯中的一種 或一種以上任意比例的混合物。
[0022] 多異氰酸酯化合物為六亞甲基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、甲苯二異氰酸 酯、二苯基甲烷二異氰酸酯中的一種或一種以上任意比例的混合物。
[0023] 一種上述特種紙用水基防水防油劑的制備方法，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，在反應(yīng)器中加入 含氫硅油、乙烯基聚醚、全氟丙烯酸酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯以及丙烯酸長(zhǎng)鏈酯，攪拌均 勻后升溫至80-95°C，然后加入氯鉑酸，接著在避光條件下反應(yīng)6-8h，加入多異氰酸酯化合 物，再反應(yīng)0. 5-lh后，加入水，分散均勻，即制得特種紙用水基防水防油劑。
[0024] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0025] 實(shí)施例1 :
[0026] 本實(shí)施例特種紙用水基防水防油劑，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，包括0.6份六亞甲基二異氰 酸酯、105份水以及由20份含氫硅油、20份乙烯基聚醚、2份1，1，2, 2-四氫全氟己基甲基丙 烯酸酯、1份甲基丙烯酸縮水甘油酯、1份丙烯酸十八酯以及0.38份氯鉑酸在避光條件下反 應(yīng)得到的產(chǎn)物；
[0027] 其中，所述含氫硅油的含氫量為0.5 ;所述乙烯基聚醚鏈段中環(huán)氧乙烷與環(huán)氧丙 烷的摩爾比例為4:6 ;所述乙烯基聚醚的分子量為1000。
[0028] 本實(shí)施例特種紙用水基防水防油劑的制備過(guò)程如下：在干燥反應(yīng)器中加入含氫硅 油、乙烯基聚醚、1，1，2, 2-四氫全氟己基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯和丙烯酸 十八酯，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，升溫?5°C，加入0. 38份氯鉑酸，在避光條件下反應(yīng)7h后，加入 六亞甲基二異氰酸酯反應(yīng)0. 7h后，加入水，分散均勻后即制得特種紙用水基防水防油劑。
[0029] 實(shí)施例2 :
[0030] 本實(shí)施例特種紙用水基防水防油劑，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，包括0.4份二苯基甲烷二異 氰酸酯、86份水以及由20份含氫硅油、10份乙烯基聚醚、3份2-(全氟丁基）乙基甲基丙烯 酸酯、1. 5份甲基丙烯酸縮水甘油酯、1. 5份丙烯酸長(zhǎng)鏈酯以及0. 3份氯鉑酸在避光條件下 反應(yīng)得到的產(chǎn)物；
[0031] 其中，所述含氫硅油的含氫量為0.3 ;所述乙烯基聚醚鏈段中環(huán)氧乙烷與環(huán)氧丙 烷的摩爾比例為5:5 ;所述乙烯基聚醚的分子量為1000 ;丙烯酸長(zhǎng)鏈酯為質(zhì)量比為1 :1的 甲基丙烯酸十八酯與丙烯酸十二酯的混合物。
[0032] 本實(shí)施例特種紙用水基防水防油劑的制備過(guò)程如下：在干燥反應(yīng)器中加入含氫硅 油、乙烯基聚醚、2-(全氟丁基）乙基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯和丙烯酸長(zhǎng)鏈 酯，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，升溫?5°C，加入氯鉑酸，在避光條件下反應(yīng)6h后，加入二苯基甲烷 二異氰酸酯反應(yīng)〇. 5h后，加入水，分散均勻后即制得特種紙用水基防水防油劑。
[0033] 實(shí)施例3 :
[0034] 本實(shí)施例特種紙用水基防水防油劑，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，包括0. 8份異佛爾酮二異氰 酸酯、170份水以及由25份含氫硅油、40份乙烯基聚醚、5份全氟辛基乙基甲基丙烯酸酯、2 份甲基丙烯酸縮水甘油酯、1. 8份甲基丙烯酸十六酯以及0. 5份氯鉑酸在避光條件下反應(yīng) 得到的產(chǎn)物；
[0035] 其中，所述含氫硅油的含氫量為0.5 ;所述乙烯基聚醚鏈段中環(huán)氧乙烷與環(huán)氧丙 烷的摩爾比例為4:6 ;所述乙烯基聚醚的分子量為2000。
[0036] 本實(shí)施例特種紙用水基防水防油劑的制備過(guò)程如下：在干燥反應(yīng)器中加入含氫 硅油、乙烯基聚醚、全氟辛基乙基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯和甲基丙烯酸十六 酯，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，升溫?0°C，加入氯鉑酸，在避光條件下反應(yīng)8h后，加入二苯基甲烷 二異氰酸酯反應(yīng)Ih后，加入水，分散均勻后即制得特種紙用水基防水防油劑。
[0037] 將上述實(shí)施例1-3得到的三種特種紙用水基防水防油劑與氧化淀粉以4:10的質(zhì) 量比進(jìn)行復(fù)配，配成質(zhì)量濃度為15%的水溶液，用于紙張表面施膠，施膠量為2±0.3g/m2， 并對(duì)未施膠和施膠紙張的主要性能進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果如表1。
[0038] 表1性能檢測(cè)結(jié)果
[0039]

【權(quán)利要求】
1. 一種特種紙用水基防水防油劑，其特征在于：以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，包括0. 2-1. 0份多異氰 酸酯化合物、60-240份水以及由15-30份含氫硅油、7. 5-90份乙烯基聚醚、1-5份全氟丙烯 酸酯、0. 2-2份甲基丙烯酸縮水甘油酯、0. 2-2份丙烯酸長(zhǎng)鏈酯以及0. 06-0. 6份氯鉑酸在避 光條件下反應(yīng)得到的產(chǎn)物。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的特種紙用水基防水防油劑，其特征在于：所述的含氫硅油的 含氫量介于〇. 18-0. 5之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的特種紙用水基防水防油劑，其特征在于：所述的乙烯基聚醚 的鏈段中環(huán)氧乙烷與環(huán)氧丙烷的摩爾比為（2-5) :(5-8)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的特種紙用水基防水防油劑，其特征在于：所述的乙烯基聚醚 的鏈段中環(huán)氧乙烷與環(huán)氧丙烷的摩爾比為5:5、4:6、2:8中的一種或一種以上任意比例組 成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的特種紙用水基防水防油劑，其特征在于：所述的乙烯基聚醚 的分子量介于1000-2000之間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的特種紙用水基防水防油劑，其特征在于：所述的全氟丙烯酸 酯為2-(全氟丁基）乙基甲基丙烯酸酯、1，1，2, 2-四氫全氟己基甲基丙烯酸酯、全氟辛基乙 基丙烯酸酯、全氟辛基乙基甲基丙烯酸酯中的一種或一種以上任意比例的混合物。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的特種紙用水基防水防油劑，其特征在于：所述的丙烯酸長(zhǎng)鏈 酯中長(zhǎng)鏈的碳數(shù)為12-18。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的特種紙用水基防水防油劑，其特征在于：所述的丙烯酸長(zhǎng)鏈 酯為丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸十八酯、丙烯酸十二酯、甲基丙烯酸十二酯、丙烯酸十六酯、 甲基丙烯酸十六酯中的一種或一種以上任意比例的混合物。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的特種紙用水基防水防油劑，其特征在于：所述的多異氰酸酯 化合物為六亞甲基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰 酸酯中的一種或一種以上任意比例的混合物。
10. -種如權(quán)利要求1-9中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的特種紙用水基防水防油劑的制備 方法，其特征在于：以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，在反應(yīng)器中加入含氫硅油、乙烯基聚醚、全氟丙烯酸酯、 甲基丙烯酸縮水甘油酯以及丙烯酸長(zhǎng)鏈酯，攪拌均勻后升溫至80-95°C，然后加入氯鉑酸， 接著在避光條件下反應(yīng)6-8h，加入多異氰酸酯化合物，再反應(yīng)0. 5-lh后，加入水，分散均 勻，即制得特種紙用水基防水防油劑。
【文檔編號(hào)】C08G18/63GK104452453SQ201410668836
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月20日
【發(fā)明者】丁九斤, 姜文龍, 葉素芳, 方宏, 趙新民 申請(qǐng)人:浙江恒達(dá)紙業(yè)有限公司