本發(fā)明涉及一種改性羧基丁苯膠乳分散液的制備方法。

背景技術：

目前，隨著包裝業(yè)和造紙業(yè)的飛速發(fā)展，為了滿足紙張的印刷性能和紙張的加工性能要求，必須開發(fā)優(yōu)良的涂布加工紙助劑。涂料主要由顏料、膠黏劑和其他少量助劑組成，涂布膠黏劑中最常用及使用量最大的一般為丁苯膠乳，盡管丁苯膠乳本身對濕強及抗?jié)衲Σ辆哂休^好的作用，但是通常為了提高其機械穩(wěn)定性以及強度而在其制備過程中加入丙烯酸作為其共聚物和羧基，增加了丁苯膠乳中的親水性，從而導致成紙的濕強和濕摩擦性能變差。尤其是隨著涂布、印刷速度的提高和多次印刷的出現，對成紙的濕強和濕摩擦提出了更高的要求。

為達到其表面防水或抗水的目的，除了在原紙中添加抗水性物質或強化內部施膠外，最根本最直接的辦法就是在涂料中加入抗水劑，使紙面涂層獲得良好的抗水性能。

目前常用的造紙涂布用涂料增強劑主要包括聚酰胺環(huán)氧樹脂類、金屬鹽類、氨基樹脂、醛類。氨基樹脂生產成本低，工藝簡單，但由于該類產品本身含有甲醛，即使經過改性，生產、使用、貯存過程中也會不斷釋放有害的甲醛氣體，將逐漸被淘汰。乙二醛樹脂成本低，抗水性能、貯存穩(wěn)定性優(yōu)良，涂布紙干濕拉毛強度較好，但由于乙二醛在堿性環(huán)境中會發(fā)生歧化反應，影響其交聯性能及涂料的儲存性能，不適宜在高的pH下使用，限制了其應用。PAPU類樹脂涂布紙干濕拉毛強度高，但熟化慢，且成本很高。金屬鹽類如AZC類用量少，效果顯著，有微氨氣味。對人體造成傷害并污染環(huán)境，因而在日常用品、衛(wèi)生藥具、食品飲料、出口貨物的外包裝材料中的使用受到了嚴格的限制。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種改性羧基丁苯膠乳分散液的制備方法，旨在極大改善羧基丁苯膠乳的濕強和濕摩擦，減少涂料中抗水劑或者不用抗水劑，杜絕抗水劑中有害成分對人體的傷害，并且降低丁苯膠乳成本。

本發(fā)明的目的通過以下技術方案來實現：

改性羧基丁苯膠乳分散液的制備方法，特點是：包括以下步驟：

1)將改性納米碳酸鈣干粉與羧基丁苯膠乳混合，充分攪拌均勻，制得分散乳液；

2)將多活性官能團聚合物與上述制得的分散乳液混合均勻，并置于離心機，消除分散乳液中的氣泡，得到改性羧基丁苯膠乳分散液。

進一步地，上述的改性羧基丁苯膠乳分散液的制備方法，其中，所述改性納米碳酸鈣干粉與羧基丁苯膠乳的重量配比為0.5～1：10。

進一步地，上述的改性羧基丁苯膠乳分散液的制備方法，其中，其特征在于：所述改性納米碳酸鈣為硬脂酸改性納米碳酸鈣干粉、松香改性納米碳酸鈣干粉或硅烷改性納米碳酸鈣干粉。

進一步地，上述的改性羧基丁苯膠乳分散液的制備方法，其中，其特征在于：所述改性納米碳酸鈣干粉與羧基丁苯膠乳通過攪拌機混合。

進一步地，上述的改性羧基丁苯膠乳分散液的制備方法，其中，所述攪拌機的轉速為2000rpm，攪拌時間為30min。

進一步地，上述的改性羧基丁苯膠乳分散液的制備方法，其中，步驟1)，通過充分攪拌使無機納米碳酸鈣粒子通過吸附機理、化學鍵機理和靜電相互作用機理吸附于羧基丁苯膠乳粒子表面，并靜置。

進一步地，上述的改性羧基丁苯膠乳分散液的制備方法，其中，靜置的天數為2～4天。

進一步地，上述的改性羧基丁苯膠乳分散液的制備方法，其中，步驟2)，按照絕干計，將0.1～0.3份的多活性官能團聚合物，與100份分散乳液混合均勻。

進一步地，上述的改性羧基丁苯膠乳分散液的制備方法，其中，所述多活性官能團聚合物含有硅羥基、醇羥基、環(huán)氧樹脂、不飽和有機酸或者環(huán)氧樹脂、硅羥基或者環(huán)氧樹脂、醇羥基、不飽和有機酸或者硅羥基或者環(huán)氧樹脂。

進一步地，上述的改性羧基丁苯膠乳分散液的制備方法，其中，所述多活性官能團聚合物緩慢的與分散乳液混合均勻。

本發(fā)明與現有技術相比具有顯著的優(yōu)點和有益效果，具體體現在以下方面：

①本發(fā)明通過改性納米碳酸鈣憎水基團在羧基丁苯膠乳顆粒上的吸附，再通過少量多活性官能團涂料增強劑與羧基丁苯膠乳中的親水基團反應，極大改善了羧基丁苯膠乳的濕強和濕摩擦；

②該方法加入的復合劑的量少，而且能夠保證復合劑與改性納米碳酸鈣粒子表面的改性基團均勻接觸；

③與不經過處理的羧基丁苯膠乳相比，含改性納米碳酸鈣和多活性官能團聚合物復合的羧基丁苯膠乳分散液，在提高涂布紙張的濕強度和耐濕摩擦性等方面均有顯著效果；并且成紙干拉毛強度、平滑度、光澤度、油墨吸收性、白度等物性均無影響；

④制備成本低，能夠不用抗水劑，減少由于抗水劑中有害成分對人身體的傷害，對于實現涂布紙品的環(huán)保節(jié)能、能源戰(zhàn)略、可持續(xù)發(fā)展有重大的意義。

具體實施方式

為了對本發(fā)明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現詳細說明具體實施方案。

本發(fā)明改性羧基丁苯膠乳分散液的具體制備工藝：

首先，將改性納米碳酸鈣干粉與羧基丁苯膠乳混合，改性納米碳酸鈣干粉與羧基丁苯膠乳的重量配比為0.5～1：10，改性納米碳酸鈣為硬脂酸改性納米碳酸鈣干粉、松香改性納米碳酸鈣干粉或硅烷改性納米碳酸鈣干粉，通過攪拌機充分攪拌均勻，攪拌機的轉速為2000rpm，攪拌時間為30min，通過充分攪拌使無機納米碳酸鈣粒子通過吸附機理、化學鍵機理和靜電相互作用機理吸附于羧基丁苯膠乳粒子表面，并靜置2～4天，制得分散乳液；

然后，按照絕干計，將0.1～0.3份的多活性官能團聚合物，與100份分散乳液混合均勻，多活性官能團聚合物含有硅羥基、醇羥基、環(huán)氧樹脂、不飽和有機酸或者環(huán)氧樹脂、硅羥基或者環(huán)氧樹脂、醇羥基、不飽和有機酸或者硅羥基或者環(huán)氧樹脂，多活性官能團聚合物緩慢的與分散乳液混合均勻；并置于離心機，消除分散乳液中的氣泡，得到改性羧基丁苯膠乳分散液。

改性納米碳酸鈣干粉與羧基丁苯膠乳混合后，改性納米碳酸鈣粒子通過物理沉積、化學鍵合和靜電作用吸附在羧基丁苯膠乳粒子表面，改性的納米碳酸鈣表面具有憎水基團，憎水基團能增強分散液的抗水性；隨后的攪拌與靜置，均使得納米碳酸鈣和羧基丁苯膠乳充分混合接觸，最后加入少量的多活性官能團涂料增強劑，由于多活性官能團涂料增強劑含有硅羥基、醇羥基、環(huán)氧樹脂、不飽和酸等其中一種或者多種基團，這些基團能夠與丁苯膠乳中所帶的親水基團反應形成共價鍵，減少涂料中游離親水基團的數量，從而達到提高羧基丁苯膠乳的濕強和濕摩擦的效果。

該方法加入的復合劑的量少，而且能夠保證復合劑與改性納米碳酸鈣粒子表面的改性基團均勻接觸。改性納米碳酸鈣的粒徑越小，多活性官能團涂料增強劑所占比例也越小。

實施例1：

準確稱量200g羧基丁苯膠乳，在1000rpm的轉速下攪拌，邊攪拌邊緩慢加10g硬脂酸改性納米碳酸鈣干粉，加入完畢后，攪拌器速度調節(jié)至2000rpm攪拌30min，使得無機納米碳酸鈣粒子可以通過吸附機理、化學鍵機理和靜電相互作用機理吸附與羧基丁苯膠乳粒子表面，并靜置4天，形成分散乳液；

稱取0.1g多活性官能團聚合物，緩慢的與100g上述制得的分散乳液混合均勻，并置于離心機，消除分散乳液中氣泡，最終得到改性的羧基丁苯膠乳分散液。

實施例2：

準確稱量200g羧基丁苯膠乳，在1000rpm的轉速下攪拌，邊攪拌邊緩慢加15g松香改性納米碳酸鈣干粉，加入完畢后，攪拌器速度調節(jié)至2000rpm攪拌30min，使得無機納米碳酸鈣粒子可以通過吸附機理、化學鍵機理和靜電相互作用機理吸附與羧基丁苯膠乳粒子表面，并靜置3天，形成分散乳液；

稱取0.25g多活性官能團聚合物，緩慢的與100g上述制得的分散乳液混合均勻，并置于離心機，消除分散乳液中氣泡，最終得到改性的羧基丁苯膠乳分散液。

實施例3：

準確稱量200g羧基丁苯膠乳，在1000rpm的轉速下攪拌，邊攪拌邊緩慢加20g硅烷改性納米碳酸鈣干粉，加入完畢后，攪拌器速度調節(jié)至2000rpm攪拌30min，使得無機納米碳酸鈣粒子可以通過吸附機理、化學鍵機理和靜電相互作用機理吸附與羧基丁苯膠乳粒子表面，并靜置2天，形成分散乳液；

稱取0.3g多活性官能團聚合物，緩慢的與100g上述制得的分散乳液混合均勻，并置于離心機，消除分散乳液中氣泡，最終得到改性的羧基丁苯膠乳分散液。

上述實施例1～3獲得產品的性能應用測試結果如下表：

應用效果：

所用涂料配方如下：

成紙物性如下：

注：濕摩擦數值越小，抗?jié)衲Σ列阅茉胶谩?/p>

可以看出，與不經過處理的羧基丁苯膠乳相比，含改性納米碳酸鈣和多活性官能團聚合物復合的羧基丁苯膠乳分散液，在提高涂布紙張的濕強度和耐濕摩擦性等方面均有顯著效果。并且成紙干拉毛強度、平滑度、光澤度、油墨吸收性、白度等物性均無影響。

綜上所述，本發(fā)明通過改性納米碳酸鈣憎水基團在羧基丁苯膠乳顆粒上的吸附，再通過少量多活性官能團涂料增強劑與羧基丁苯膠乳中的親水基團反應，極大改善了羧基丁苯膠乳的濕強和濕摩擦。本發(fā)明制備成本低，能夠不用抗水劑，減少由于抗水劑中有害成分對人身體的傷害，對于實現涂布紙品的環(huán)保節(jié)能、能源戰(zhàn)略、可持續(xù)發(fā)展有重大的意義。

需要說明的是：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，并非用以限定本發(fā)明的權利范圍；同時以上的描述，對于相關技術領域的專門人士應可明了及實施，因此其它未脫離本發(fā)明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含在申請專利范圍中。