本發(fā)明涉及涂料
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種涂布紙面涂用高平滑苯丙乳液及其制備方法，應(yīng)用于涂布紙的底涂涂料。
背景技術(shù)：
：隨著印刷工藝飛速發(fā)展，人們對涂布紙的質(zhì)量要求越來越高，涂布紙作為高檔材料用紙，其精美的外觀質(zhì)量也成為人們的追求目標(biāo)。苯丙乳液由于其工藝簡單，成本低廉，被廣泛用于紙張涂料的粘結(jié)劑，紙制品涂層等領(lǐng)域，市場需求也越來越大。苯丙乳液具有耐熱性、耐候性好等優(yōu)點(diǎn)，常被用于涂布紙面涂涂料方面，如：中國專利CN101704930A公開了一種涂布紙面涂涂料用苯丙乳液；CN102977258A公開了一種面涂用苯丙膠乳及其制備方法和應(yīng)用；CN1022875735A也同樣公開了涂布紙面涂涂料用苯丙乳液及制備方法。但現(xiàn)有的苯丙乳液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、平滑度不夠好等問題，為了克服以上缺點(diǎn)，需要對其進(jìn)行性能改進(jìn)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明提供了一種涂布紙面涂用高平滑苯丙乳液及其制備方法，應(yīng)用于涂布紙的底涂涂料，以克服聚丙烯酸酯乳液存在低溫成膜性、抗回粘性、平滑度不夠好的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：本發(fā)明的第一個(gè)方面是提供一種涂布紙面涂用高平滑苯丙乳液，按如下重量份數(shù)配比的原料，通過乳液聚合而成：其中，所述混合單體由以下重量份數(shù)的單體組成：(甲基)丙烯酸酯30～70份(甲基)苯乙烯25～65份(甲基)丙烯酸2～6份。優(yōu)選地，所述涂布紙面涂用高平滑苯丙乳液，按如下重量份數(shù)配比的原料，通過乳液聚合而成：其中，所述混合單體由以下重量份數(shù)的單體組成：(甲基)丙烯酸酯50～70份(甲基)苯乙烯40～50份(甲基)丙烯酸4～6份。更為優(yōu)選地，所述涂布紙面涂用高平滑苯丙乳液，按如下重量份數(shù)配比的原料，通過乳液聚合而成：其中，所述混合單體由以下重量份數(shù)的單體組成：(甲基)丙烯酸酯55份(甲基)苯乙烯45份(甲基)丙烯酸5份。進(jìn)一步地，所述種子乳液由以下重量份數(shù)的原料通過乳液聚合制備：其中，所述混合單體Ⅱ由以下重量份數(shù)的單體組成：(甲基)苯乙烯85～95份(甲基)丙烯酸酯5～15份優(yōu)選地，所述種子乳液由以下重量份數(shù)的原料通過乳液聚合制備：其中，所述混合單體Ⅱ由以下重量份數(shù)的單體組成：(甲基)苯乙烯85～90份(甲基)丙烯酸酯10～15份所述聚乙烯醇選自聚乙烯醇0588，1788或2488中的至少一種；所述烷基二苯醚二磺酸二鈉選自十烷基二苯醚二磺酸二鈉，十二烷基二苯醚二磺酸二鈉，十六烷基二苯醚二磺酸二鈉，支鏈烷基二苯醚二磺酸二鈉中的至少一種；所述聚丙二醇選自聚丙二醇PPG-200，PPG-400，PPG-600中的至少一種。進(jìn)一步地，所述(甲基)丙烯酸酯選自丙烯腈、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸或甲基丙烯酸C8～C16烷基酯中的至少一種，優(yōu)選丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸-2-乙基己酯。進(jìn)一步地，所述(甲基)苯乙烯低聚物分子量為2000-20000，選自聚苯乙烯和聚甲基苯乙烯中的一種或兩種。進(jìn)一步地，所述(甲基)苯乙烯低聚物由以下重量份數(shù)的原料組成：(甲基)苯乙烯100份異丙醇150～200份引發(fā)劑Ⅱ1～2份。優(yōu)選地，所述(甲基)苯乙烯低聚物由以下重量份數(shù)的原料組成：(甲基)苯乙烯100份異丙醇170份引發(fā)劑Ⅱ2份。進(jìn)一步地，所述引發(fā)劑Ⅱ選自偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、偶氮二異戊腈、偶氮二環(huán)己基甲腈、偶氮二異丁酸二甲酯中的至少一種。進(jìn)一步地，所述乳化劑為陰離子乳化劑和非離子乳化劑的混合物；其中，陰離子乳化劑劑選自C10～C20烷基苯磺酸鈉、C10～C20烷基萘磺酸鈉、C10～C20烷基硫酸鈉、二烷基-2-磺基琥珀酸鈉、二環(huán)己基-2-磺基琥珀酸鈉、丁二酸磺酸鈉、油酸鈉、油酸鉀、三乙醇胺油酸酯中的至少一種，優(yōu)選十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基萘磺酸鈉、二烷基-2-磺基琥珀酸鈉；非離子乳化劑選自失水山梨醇三油酸酯、失水山梨醇三硬脂酸酯(斯盤65)、乙二醇脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯、失水山梨醇單硬脂肪酸酯(斯盤60)、失水山梨醇單油酸酯(斯盤80)、二乙二醇脂肪酸酯、失水山梨醇單棕櫚酸酯(斯盤40)、聚氧化丙烯硬脂肪酸酯、失水山梨醇單月桂酸酯(斯盤20)、聚氧化乙烯硬脂肪酸酯、月桂酸聚氧乙烯酯、聚氧化乙烯(4)失水山梨醇單硬脂肪酸酯(吐溫61)、聚氧化乙烯(5)失水山梨醇單油酸酯(吐溫81)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇三硬脂酸酯(吐溫65)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇三油酸酯(吐溫85)、聚氧化乙烯單油酸酯、脂肪醇胺聚氧化乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧化乙烯單月桂酸酯、聚氧化乙烯蓖麻油、聚氧化乙烯(4)失水山梨醇單月桂酸酯(吐溫21)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單硬脂肪酸酯(吐溫60)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單油酸酯(吐溫80)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單棕櫚酸酯(吐溫40)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單月桂酸酯(吐溫20)中的至少一種，優(yōu)選失水山梨醇單油酸酯(斯盤80)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單油酸酯(吐溫80)、失水山梨醇單月桂酸酯(斯盤20)。進(jìn)一步地，所述引發(fā)劑選自過硫酸鉀、過硫酸鈉、過硫酸銨中的至少一種。進(jìn)一步地，所述堿水溶液選自氫氧化鈉水溶液、氫氧化鉀水溶液、氫氧化銨水溶液中的至少一種，其重量濃度為25％。本發(fā)明還提供了一種涂布紙面涂用高平滑苯丙乳液的制備方法，具體包括下述步驟：(1)種子乳液的合成：a)將(甲基)丙烯酸酯、(甲基)苯乙烯混合，獲得混合單體Ⅱ。b)將聚乙烯醇、烷基二苯醚二磺酸鈉鹽、聚丙二醇、引發(fā)劑和水混合，在70～90℃條件下保溫10～30分鐘，加入步驟a)中的混合單體Ⅱ。c)70～90℃條件下保溫1～3小時(shí)，降溫至10～35℃，過濾，收集濾液，獲得種子乳液。所得種子乳液重量固含量為20～40％，平均粒徑20～40nm，pH＝2～6。(2)(甲基)苯乙烯低聚物的合成：a)將引發(fā)劑Ⅱ加入異丙醇中充分溶解并升溫至70-80℃。b)將(甲基)苯乙烯緩慢滴加a)步驟中的溶液中，滴加時(shí)間控制在1～3小時(shí)。c)70～90℃條件下保溫0.5～2小時(shí)。d)降溫至50℃，在真空條件下保持40-50℃，蒸餾至恒重。所得低分子量聚(甲基)苯乙烯，平均分子量2000～20000。(3)涂布紙面涂用高平滑苯丙乳液的制備：a)混合單體預(yù)乳液的制備：將(甲基)丙烯酸酯、(甲基)苯乙烯、(甲基)丙烯酸、(甲基)苯乙烯低聚物與交聯(lián)單體乳化劑混合、然后在20～50℃溫度下攪拌10～30分鐘；再進(jìn)行超聲波預(yù)乳化10～50分鐘，得到混合單體預(yù)乳液；b)將種子乳液、引發(fā)劑、緩沖劑、乳化劑和水加入反應(yīng)釜，升溫至60℃～95℃，然后加入引發(fā)劑，反應(yīng)10～30分鐘，然后滴加a)步驟中的混合單體預(yù)乳液和引發(fā)劑，在1～3小時(shí)內(nèi)分別同時(shí)滴入反應(yīng)釜中，反應(yīng)溫度維持在60℃～95℃。c)50～80℃保溫1～2小時(shí)。降溫至25℃，用堿水溶液中和至pH＝7～10,過濾，最后制得固含量為30～50％的常溫涂布紙面涂用高平滑苯丙乳液。優(yōu)選地，步驟(3)涂布紙面涂用高平滑苯丙乳液的制備方法為：a)混合單體預(yù)乳液的制備：將30～70重量份(甲基)丙烯酸酯、25～65重量份的(甲基)苯乙烯、2～6重量份的(甲基)丙烯酸、4～10重量份的(甲基)苯乙烯低聚物、2～8重量份的交聯(lián)單體、0.2～2.0重量份的乳化劑、然后在20～50℃溫度下攪拌10～30分鐘；再進(jìn)行超聲波預(yù)乳化10～50分鐘，得到混合單體預(yù)乳液；b)將4～15重量份的種子乳液、0.2～1重量份的引發(fā)劑、0.2～1重量份的緩沖劑、0.2～2.0重量份的乳化劑和60～150重量份的水加入反應(yīng)釜，升溫至60℃～95℃，然后加入0.2～1重量份的引發(fā)劑，反應(yīng)10～30分鐘，然后滴加a)步驟中的混合單體預(yù)乳液和0.2～3.5重量份的引發(fā)劑，在1～3小時(shí)內(nèi)分別同時(shí)滴入反應(yīng)釜中，反應(yīng)溫度維持在60℃～95℃。c)50～80℃保溫1～2小時(shí)。降溫至25℃，用堿水溶液中和至pH＝7～10,過濾，最后制得固含量為30～50％的常溫涂布紙面涂用高平滑苯丙乳液。本發(fā)明的第三個(gè)方面還提供了一種涂布紙面涂用高平滑苯丙乳液在涂布紙涂料中的應(yīng)用。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下技術(shù)效果：本發(fā)明涂布紙面涂用高平滑苯丙乳液，(1)采用機(jī)械乳化和超聲波預(yù)乳化相結(jié)合的方法先制備混合單體預(yù)乳液，提高了(甲基)苯乙烯和丙烯酸酯類單體的相容性，從而提高了混合單體預(yù)乳液的穩(wěn)定性；(2)采用種子乳液聚合法，具有乳液穩(wěn)定性更好、粒徑分布窄、易控制等優(yōu)點(diǎn)；(3)制備中引入的羥基、羧基等活性基團(tuán)，使苯丙乳液具有交聯(lián)性、顏填料相容性、極性等多種性能。(4)加入烯基羧酸單體，得到含羧酸鹽的高分子鏈段，提高乳膠粒在水中的穩(wěn)定分散性，從而減少乳化劑用量，提高了涂膜的耐水性。(5)聚合單體中摻入低分子量聚(甲基)苯乙烯，提高了膠乳與顏料粒子和紙張纖維間的粘結(jié)強(qiáng)度，極大提高了乳液粘力。因此，本發(fā)明涂布紙面涂用高平滑苯丙乳液應(yīng)用于涂布紙的底涂涂料具有穩(wěn)定好、粒徑分布窄、良好的耐水性和粘度強(qiáng)的特點(diǎn)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中聚丙烯酸酯乳液存在低溫成膜性、抗回粘性、平滑度不夠好的問題。具體實(shí)施方式本發(fā)明提供了一種涂布紙面涂用高平滑苯丙乳液及其制備方法，應(yīng)用于涂布紙的底涂涂料具有穩(wěn)定好、粒徑分布窄、良好的耐水性和粘度強(qiáng)的特點(diǎn)。下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)和具體的介紹，以使更好的理解本發(fā)明，但是下述實(shí)施例并不限制本發(fā)明范圍。實(shí)施例11)種子乳液的合成：a)將12g丙烯酸正丁酯、85g苯乙烯混合，獲得混合單體Ⅱ。b)將10g聚乙烯醇0588(廣州市淇盛化工有限公司)、10g十二烷基二苯醚二磺酸二鈉(羅地亞)、0.1g聚丙二醇PPG-200(江蘇省海安石油化工廠)、0.5g過硫酸鉀和180.9g去離子水混合，在90℃條件下保溫10分鐘，加入步驟a)中的混合單體Ⅱ。c)90℃條件下保溫1小時(shí)，降溫至25℃，100目篩網(wǎng)過濾，得種子乳液。2)聚苯乙烯的合成:a)將0.5g偶氮二異丁腈加入100g異丙醇中充分溶解并升溫至70-80℃。b)將50g苯乙烯緩慢滴加a)步驟中的溶液中，勻速滴加2小時(shí)，溫度控制在80℃c)70～90℃條件下保溫0.5小時(shí)。d)降溫至50℃，在真空條件下保持40-50℃，蒸餾至恒重。制得低分子量聚苯乙烯，平均分子量2000～20000。3)涂布紙面涂用高平滑苯丙乳液的制備：將60g丙烯酸正丁酯、30g苯乙烯、5g丙烯酸和5g聚苯乙烯、2g甲基丙烯酸-2-羥乙酯組成的混合物，加入0.25g十二烷基苯磺酸鈉、0.1g聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單油酸酯(吐溫80)、60g去離子水的組成的混合水溶液中，然后再JB90-D型強(qiáng)力電動(dòng)攪拌機(jī)器上，以1000rpm的轉(zhuǎn)速攪拌30分鐘，得到單體預(yù)乳液。在裝有0.2g碳酸氫鈉、0.25g十二烷基苯磺酸鈉、0.1g聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單油酸酯(吐溫80)、90g去離子水的四口瓶中加入4g步驟1)中的種子乳液，升溫到60℃，加入0.1g過硫酸鉀溶解于10g去離子水的水溶液，反應(yīng)20min，同時(shí)滴加單體預(yù)乳液和0.3g過硫酸鉀的水溶液，3h滴完后，保溫1小時(shí)，降溫至室溫后，加入氨水調(diào)節(jié)中和至pH＝7～10，過濾即得涂布紙面涂用高平滑苯丙乳液。實(shí)施例21)種子乳液的合成：a)將5g丙烯酸乙酯、95g甲基苯乙烯混合，獲得混合單體Ⅱ。b)將20g聚乙烯醇1788(廣州市淇盛化工有限公司)、20g十二烷基二苯醚二磺酸二鈉(羅地亞)、2g聚丙二醇PPG-400(江蘇省海安石油化工廠)、2g過硫酸銨和576g去離子水混合，在90℃條件下保溫30分鐘，加入步驟a)中的混合單體Ⅱ。c)90℃條件下保溫3小時(shí)，降溫至25℃，100目篩網(wǎng)過濾，得種子乳液。2)聚甲基苯乙烯的合成:a)將1g偶氮二異戊腈加入120g異丙醇中充分溶解并升溫至70-80℃。b)將50g甲基苯乙烯緩慢滴加a)步驟中的溶液中，勻速滴加1.5小時(shí)，溫度控制在80℃c)70～90℃條件下保溫1小時(shí)。d)降溫至50℃，在真空條件下保持40-50℃，蒸餾至恒重。制得低分子量聚苯乙烯，平均分子量2000～20000。3)涂布紙底涂用苯丙乳液的制備：將40g丙烯酸乙酯、50g甲基苯乙烯和5g甲基丙烯酸、5g聚甲基苯乙烯和1g丙烯酸-2-羥乙酯組成的混合物，加入0.1g二烷基-2-磺基琥珀酸鈉，0.4g失水山梨醇單月桂酸酯(斯盤20)、1.5g聚氧化乙烯單油酸酯、和60g去離子水的組成的混合水溶液中，然后再JB90-D型強(qiáng)力電動(dòng)攪拌機(jī)器上，以1500rpm的轉(zhuǎn)速攪拌30分鐘，得到單體預(yù)乳液。在裝有0.3g碳酸氫鈉、1.5g十二烷基萘磺酸鈉、1g失水山梨醇單月桂酸酯(斯盤20)、90g去離子水的四口瓶中加入7g步驟1)中的種子乳液，升溫到90℃，加入1g過硫酸鉀溶解于10g去離子水的水溶液，反應(yīng)30min，同時(shí)滴加單體預(yù)乳液和3g過硫酸鉀的水溶液，1h滴完后，90℃保溫1小時(shí)，降溫至室溫后，加入氨水調(diào)節(jié)中和至pH＝7～10，過濾即涂布紙面涂用高平滑苯丙乳液。實(shí)施例31)種子乳液的合成：a)將5g甲基丙烯酸甲酯、5g丙烯酸-2-乙基己酯、90g甲基苯乙烯混合，獲得混合單體Ⅱ。b)將15g聚乙烯醇2488(廣州市淇盛化工有限公司)、15g十二烷基二苯醚二磺酸二鈉(羅地亞)、1g聚丙二醇PPG-600(江蘇省海安石油化工廠)、1g過硫酸鈉和308g去離子水混合，在80℃條件下保溫20分鐘，加入步驟a)中的混合單體Ⅱ。c)80℃條件下保溫2小時(shí)，降溫至25℃，100目篩網(wǎng)過濾，得種子乳液。2)聚苯乙烯的合成:a)將1g偶氮二環(huán)己基甲腈加入150g異丙醇中充分溶解并升溫至75℃。b)將50g甲基苯乙烯緩慢滴加a)步驟中的溶液中，勻速滴加1.5小時(shí)，溫度控制在75℃c)75℃條件下保溫1小時(shí)。d)降溫至50℃，在真空條件下保持40-50℃，蒸餾至恒重。制得低分子量聚苯乙烯，平均分子量2000～20000。3)涂布紙面涂用高平滑苯丙乳液的制備：將10g甲基丙烯酸甲酯、34g丙烯酸-2-乙基己酯、48g甲基苯乙烯和5g甲基丙烯酸、8g聚苯乙烯。1.5g甲基丙烯酸-2-羥丙酯組成的混合物，加入0.1g丁二酸磺酸鈉，0.2g聚氧化丙烯硬脂肪酸酯、0.5g十二烷基硫酸鈉，0.2g失水山梨醇單油酸酯(斯盤80)和60g去離子水的組成的混合水溶液中，然后再JB90-D型強(qiáng)力電動(dòng)攪拌機(jī)器上，以2000rpm的轉(zhuǎn)速攪拌20分鐘，得到單體預(yù)乳液。在裝有0.2g碳酸氫鈉、0.2g油酸鉀、0.8g二乙二醇脂肪酸酯、0.3g十二烷基硫酸鈉、90g去離子水的四口瓶中加入12g步驟1)中的種子乳液，升溫到75℃，加入0.8g過硫酸鉀溶解于10g去離子水的水溶液，反應(yīng)20min，同時(shí)滴加單體預(yù)乳液和1.5g過硫酸鉀的水溶液，1.5h滴完后，保溫1小時(shí)，降溫至室溫后，加入氨水調(diào)節(jié)中和至pH＝7～10，過濾即得常溫涂布紙面涂用高平滑苯丙乳液。實(shí)施例4對比例：按CN102977258B的方法制備的乳液用實(shí)施例1～3和對比例，按下CN200910196765的方法配制涂料；使用實(shí)施1～3和對比例進(jìn)行應(yīng)用檢測結(jié)果見下表：a)紙張涂布后平滑度檢測結(jié)果如下，平滑度按如GB/T456-2002方法檢測樣品對比樣實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3平滑度/s232298293295b)紙張涂布后表面強(qiáng)度檢測結(jié)果如下，表面強(qiáng)度按如GB/T22365-2008方法檢測樣品對比樣實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3表面強(qiáng)度m/s1.451.871.851.92c)紙張涂布后光澤度檢測結(jié)果如下，表面強(qiáng)度按如GB/T22365-2008方法檢測樣品對比樣實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3光澤度/％41.247.645.7146.2從上述應(yīng)用結(jié)果可以看出：使用本發(fā)明實(shí)施例1～3制備的涂布紙底涂用苯丙復(fù)合乳液，與對比例相比，在應(yīng)用于涂布紙的面涂涂料方面，能顯著提高涂布紙的平滑度、表面強(qiáng)度和光澤度，改善紙張的印刷適應(yīng)性。以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實(shí)施例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對本發(fā)明進(jìn)行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3