本發(fā)明屬于造紙涂料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種潤滑劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
潤滑劑在化學(xué)組成上一般都含有疏水性基，具有潤滑作用和離型效果。所謂潤滑作用是指減少接觸面的摩擦、磨損及摩擦熱的作用；所謂離型效果是指減少接觸面的粘附力的作用。具體而言，潤滑劑可防止在涂布紙的生產(chǎn)中在壓光機(jī)、烘缸等處紙頁掉粉及涂布紙在印刷作業(yè)中掉粉；提高涂布紙在鑄涂缸上的離型性；賦予紙張以滑動性能并降低摩擦。
潤滑劑是涂布加工紙涂料中的微量助劑之一，它對改進(jìn)涂布紙涂層結(jié)構(gòu)具有重要作用。潤滑劑在造紙涂料中起到降低涂層摩擦系數(shù)，改善涂料流變性，進(jìn)而提高涂層平整度，提高成品紙光澤度的功能。目前市場上的造紙用潤滑劑以高級脂肪酸鹽類及高分子氧化聚乙烯為主，還包括蠟乳液等，它們均有改善涂層摩擦系數(shù)的作用。
中國專利CN103254363A公開了一種造紙用潤滑劑的制備方法及其應(yīng)用，采用用丙烯酸、氧化聚乙烯蠟、亞磷酸鈉、異構(gòu)醇聚氧乙烯醚、引發(fā)劑、堿和水混合進(jìn)行聚合反應(yīng)得到。但隨著人們生活或工作品質(zhì)的不斷提高，采用該方法制備的潤滑劑在應(yīng)用于涂布紙的造紙涂料時，涂布紙的平滑度，光澤度并不能滿足現(xiàn)有生活或工作的要求。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，提出一種潤滑劑及其制備方法，該潤滑劑應(yīng)用于涂布紙的造紙涂料，能明顯提高涂布紙的平滑度，改善紙張的光澤度，制備工藝簡單，可以克服已有技術(shù)的缺陷。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
本發(fā)明的第一個方面是提供一種潤滑劑的制備方法，所述潤滑劑是將丙烯酸、氧化聚乙烯蠟、六偏磷酸鈉、異構(gòu)醇聚氧乙烯醚、引發(fā)劑、堿、殺菌劑和水混合后進(jìn)行聚合反應(yīng)得到的水溶性聚合物。
進(jìn)一步地，所述潤滑劑的制備方法，包括以下步驟：
步驟1，將丙烯酸和80～90%重量的引發(fā)劑混合均勻，備用；
步驟2，將異構(gòu)醇聚氧乙烯醚、堿、六偏磷酸鈉和全部水混合，保溫在90～100℃，備用；
步驟3，將氧化聚乙烯蠟和10～20%重量的引發(fā)劑混合均勻，在100～120℃情況下，滴加步驟1中的混合物，滴加時間1～3小時；100～120℃保溫1～3小時；加入步驟2中的混合物，繼續(xù)混合均勻；
步驟4，降溫至20～40℃，加入殺菌劑，調(diào)整pH值為7～11，即得。
進(jìn)一步地，所述步驟3中：將氧化聚乙烯蠟和15%重量的引發(fā)劑混合均勻，在110℃情況下，滴加步驟1中的混合物，滴加時間1.5小時；115℃保溫1～2小時。
進(jìn)一步地，所述步驟4中：降溫至30℃，加入殺菌劑，調(diào)整pH值為9。
進(jìn)一步地，按重量份數(shù)計，各組分重量含量如下：
氧化聚乙烯蠟 100份
丙烯酸 10～40份
異構(gòu)醇聚氧乙烯醚 2～20份
引發(fā)劑 0.1～2份
堿 5～20份
六偏磷酸鈉 5～10份
殺菌劑 0.01～0.2份
水 280～1730份。
優(yōu)選地，按重量分?jǐn)?shù)計，各組分重量含量如下：
氧化聚乙烯蠟 100份
丙烯酸 20～30份
異構(gòu)醇聚氧乙烯醚 5～10份
引發(fā)劑 0.8～1.5份
堿 10～15份
六偏磷酸鈉 7～9份
殺菌劑 0.1～0.15份
水 500～1000份。
更為優(yōu)選地，按重量分?jǐn)?shù)計，各組分重量含量如下：
氧化聚乙烯蠟 100份
丙烯酸 25份
異構(gòu)醇聚氧乙烯醚 8份
引發(fā)劑 1.2份
堿 12份
六偏磷酸鈉 8份
殺菌劑 0.13份
水 800份。
進(jìn)一步地，所述氧化聚乙烯蠟選自酸值為15～30mg KOH/g、重均分子量為1000～2000g/mol的氧化聚乙烯蠟中的至少一種。
優(yōu)選地，所述氧化聚乙烯蠟選自酸值為20～25mg KOH/g、重均分子量為1400～1700g/mol的氧化聚乙烯蠟中的至少一種。
更為優(yōu)選地，所述氧化聚乙烯蠟選自酸值為23mg KOH/g、重均分子量為1500～1600g/mol的氧化聚乙烯蠟中的至少一種。
進(jìn)一步地，所述異構(gòu)醇聚氧乙烯醚選自RO-(C2H4O)nH(R為C8-13烷基，n=8-20)中的至少一種。
進(jìn)一步地，所述引發(fā)劑選自過氧化二苯甲酰、過氧化-2-乙基已酸叔丁酯、過氧化苯甲酸叔丁酯、過氧化-3,5,5-三甲基己酸叔丁酯中的至少一種。
進(jìn)一步地，所述堿選自二乙醇胺、三乙醇胺、三亞乙基二胺、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的至少一種。
進(jìn)一步地，所述殺菌劑選自5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮、2-甲基-4異噻唑啉-3-酮、溴硝醇中的至少一種。
本發(fā)明的第二個方面是提供一種采用上述方法制備的潤滑劑。
本發(fā)明的第三個方面是提供一種所述的潤滑劑在造紙涂料中的應(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)明造紙用潤滑劑的制備方法，發(fā)明人經(jīng)創(chuàng)造性研究發(fā)現(xiàn)，氧化聚乙烯蠟采用丙烯酸進(jìn)行接枝改性，出乎意料的，改性后的蠟液不但水溶性大大提高，而且對涂布紙平滑性和光澤度有明顯的提高。這可能由于在氧化聚乙烯蠟分子上接枝丙烯酸后，分子鏈上具有大量的羧基，提高了整個分子的水溶性。在體系中加入六偏磷酸鈉，出乎意料的，能夠改善涂布紙的平滑性。這可能由于六偏磷酸鈉分散在涂料體系中，提高碳酸鈣等顏料的穩(wěn)定性，改善涂料的流平性而造成的；本發(fā)明的水溶性潤滑劑是一種能滿足造紙涂料用高性能、綠色環(huán)保的產(chǎn)品。
具體實施方式
下面通過具體實施例對本發(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，但是下述實施例并不限制本發(fā)明范圍。
實施例1 潤滑劑的合成：
步驟1，將10g丙烯酸和0.09g過氧化二苯甲?；旌暇鶆颍瑐溆?；
步驟2，將2g異構(gòu)醇聚氧乙烯醚（C8H17O-(C2H4O)8 H）、5g氫氧化鈉、5g六偏磷酸鈉和284.9g去離子水混合，升溫至90℃并保溫，備用；
步驟3，將100g氧化聚乙烯蠟（酸值：15mg KOH/g，重均分子量：1000g/mol）和0.01g過氧化二苯甲?；旌?，攪拌均勻，升溫至100℃，然后在此溫度下滴加步驟1中的混合物，滴加時間1小時；100℃保溫1小時；接著加入步驟2中的混合物，繼續(xù)攪拌10～20分鐘，混合均勻；
步驟4，降溫至20℃，加入0.01g溴硝醇， 繼續(xù)攪拌10分鐘，用100目篩網(wǎng)過濾出料；
步驟5，所得的水溶性潤滑劑的重量固含量29.87wt%，粘度88mPa.s（NDJ-1旋轉(zhuǎn)粘度計測定），pH=7.18（使用PHS-3C精密pH計測得)。
實施例2 潤滑劑的合成：
步驟1， 將40g丙烯酸和0.16g過氧化苯甲酸叔丁酯混合均勻，備用；
步驟2，將20g異構(gòu)醇聚氧乙烯醚（C13H27O-(C2H4O)20 H）、10g二乙醇胺、10g氫氧化鉀，10g六偏磷酸鈉和1728g去離子水混合，升溫至100℃并保溫，備用；
步驟3，將100g氧化聚乙烯蠟（酸值：30mg KOH/g，重均分子量：2000g/mol）和0.2g過氧化苯甲酸叔丁酯、0.2g過氧化-2-乙基已酸叔丁酯混合，攪拌均勻，升溫至120℃，然后在此溫度下滴加步驟1中的混合物，滴加時間3小時；120℃保溫3小時；接著加入步驟2中的混合物，繼續(xù)攪拌10～20分鐘，混合均勻；
步驟4，降溫至40℃，加入0.05g溴硝醇、0.1g 5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮、0.05g 2-甲基-4異噻唑啉-3-酮，繼續(xù)攪拌10分鐘，用100目篩網(wǎng)過濾出料；
步驟5，所得的水溶性潤滑劑的重量固含量10.21wt%，粘度10mPa.s（NDJ-1旋轉(zhuǎn)粘度計測定），pH=10.89（使用PHS-3C精密pH計測得)。
實施例3 潤滑劑的合成：
步驟1，將25g丙烯酸和0.4g過氧化二苯甲酰、0.45g過氧化-3,5,5-三甲基己酸叔丁酯混合均勻，備用；
步驟2，將10g異構(gòu)醇聚氧乙烯醚（C11H23O-(C2H4O)10H）、5g三乙醇胺、6g三亞乙基二胺，8g六偏磷酸鈉和620g去離子水混合，升溫至100℃并保溫，備用；
步驟3，將100g氧化聚乙烯蠟（酸值：25mg KOH/g，重均分子量：1500g/mol）和0.15g過氧化-3,5,5-三甲基己酸叔丁酯混合，攪拌均勻，升溫至110℃，然后在此溫度下滴加步驟1中的混合物，滴加時間2小時；110℃保溫2小時；接著加入步驟2中的混合物，繼續(xù)攪拌10～20分鐘，混合均勻；
步驟4，降溫至25℃，加入0.07g 5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮、0.05g 2-甲基-4異噻唑啉-3-酮，繼續(xù)攪拌10分鐘，用100目篩網(wǎng)過濾出料；
步驟5，所得的水溶性潤滑劑的重量固含量20.12wt%，粘度17mPa.s（NDJ-1旋轉(zhuǎn)粘度計測定），pH=8.56（使用PHS-3C精密pH計測得)。
實施例4 潤滑劑的合成：
步驟1，將15g丙烯酸和0.5g過氧化二苯甲酰、0.6g過氧化-3,5,5-三甲基己酸叔丁酯混合均勻，備用；
步驟2，將15g異構(gòu)醇聚氧乙烯醚（C11H23O-(C2H4O)14H）、7g氫氧化鈉、8g三亞乙基二胺，6g六偏磷酸鈉和456.9g去離子水混合，升溫至100℃并保溫，備用；
步驟3，將100g氧化聚乙烯蠟（酸值：20mg KOH/g，重均分子量：1800g/mol）和0.2g過氧化-2-乙基已酸叔丁酯混合，攪拌均勻，升溫至115℃，然后在此溫度下滴加步驟1中的混合物，滴加時間2.5小時；115℃保溫2.5小時；接著加入步驟2中的混合物，繼續(xù)攪拌10～20分鐘，混合均勻；
步驟4，降溫至25℃，加入0.02g溴硝醇、0.05g 5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮，繼續(xù)攪拌10分鐘，用100目篩網(wǎng)過濾出料；
步驟5，所得的水溶性潤滑劑的重量固含量25.5wt%，粘度43 mPa.s（NDJ-1旋轉(zhuǎn)粘度計測定），pH=9.30（使用PHS-3C精密pH計測得)。
對比例1~4
分別按專利CN103254363A公開的實施例1~4制備的潤滑劑。
應(yīng)用例
將上述實施例1～4和對比例1～4制得的潤滑劑，按下述配方配制涂料：
95級重質(zhì)碳酸鈣 400g
巴西瓷土 100g
丁苯膠乳（干重） 50g
潤滑劑（干重） 2g
去離子水適量，調(diào)整涂料重量固含量為65%。
實驗過程：
1）將95級重質(zhì)碳酸鈣、巴西瓷土和適量去離子水加入高速分散機(jī)，攪拌均勻后高速分散20～30min，至細(xì)度合格，低速下加入膠乳，潤滑劑，攪拌均勻后，出料，100目篩網(wǎng)過濾；
2）將采用實施例1～4和對比例1～4配制的涂料用10#涂布棒在75g/m2銅版原紙上進(jìn)行涂布，涂布量15g/m2，備用；
3）涂布壓光條件：分別取上述涂布紙樣用小型壓光機(jī)硬壓光兩次（0.3Mpa,85℃），備用。
采用國標(biāo)的方法對于紙張進(jìn)行涂布性能測試：
判定標(biāo)準(zhǔn)：平滑度及光澤度越大效果越好。
測試結(jié)果如下表所示：
從上述應(yīng)用測試結(jié)果可以看出：使用本發(fā)明實施例1～4制備的潤滑劑，與對比例1～4相比，應(yīng)用于涂布紙的造紙涂料，能明顯改善涂布紙的平滑度，光澤度提高了10～20%?？梢?，本發(fā)明在制備潤滑劑的聚合反應(yīng)中采用六偏磷酸鈉取代亞磷酸鈉，產(chǎn)生了出乎意料的效果。
以上對本發(fā)明的具體實施例進(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)。