造纸用环保型羧基丁苯胶乳及其制备方法技术

本发明专利技术属于高分子材料中的乳液聚合技术领域，涉及一种造纸用环保型羧基丁苯胶乳及其制备方法。包括以下步骤：A、水相乳化液的制备：在反应釜中将水，阴离子型乳化剂，非离子型乳化剂，分子量调节剂，纳米甲壳质，不饱和羧酸，搅拌均匀，得到水相乳化液；B、分段聚合反应：第一段聚合反应，负压下加入丁二烯和苯乙烯，80‑90℃反应，第二段聚合反应，70‑80℃下，继续加入丁二烯、苯乙烯、引发剂和去离子水反应，第三段聚合反应，90‑95℃下，保温反应，加入终止剂中止反应；C、后处理：降温至40℃以下，加入pH调节剂和除味剂。本发明专利技术在抗碱性，抗老化能力，抗细菌和微生物，粘结强度等方面都明显优于现在市场上的合成造纸粘合剂。

【技术实现步骤摘要】
造纸用环保型羧基丁苯胶乳及其制备方法
本专利技术属于高分子材料中的乳液聚合
，涉及一种造纸用环保型羧基丁苯胶乳及其制备方法，主要用于制浆造纸工业中的纸浆粘合或纸张涂布，并被广泛用于铜版纸和其他纸板的生产，也可用于其他领域用作粘合剂，如皮革、地毯、建筑防水等领域。
技术介绍
随着社会快速发展，人们对各类纸品的需求量越来越大，对生活、文化用纸的质量也有了更高的要求，绿色、健康、环保等观念深入人心。目前，造纸粘合剂作为制浆造纸必不可少的添加助剂，朝着绿色、环保的方向发展已经成为必然趋势。目前，国内市场上常用的造纸粘合剂主要是合成粘合剂，有羧基丁苯乳液、丁苯乳液、丙烯酸酯乳液等，合成造纸粘合剂因其具有良好的粘结强度、优良的施工性能以及填充量大结膜强度好等优点，而备受造纸、建筑、纺织等行业的青睐，然而合成粘合剂在制备过程中由于会受到各种因素的影响，如生产成本、生产效率等影响，也还存在着诸多缺陷，如由于生产原料不环保、聚合反应不彻底等，导致合成造纸粘合剂大多数情况下容易出现以下问题，如胶膜易发黄、不耐水、冷脆热粘，同时由于胶乳中残留的单体和添加剂多、气味大，因而环保性能较差。与合成造纸粘合剂相比，天然造纸粘合剂具有价格便宜、原料易得、环保、可再生的特点，一度成为造纸粘合剂的开发热点。天然造纸粘合剂主要有淀粉、纤维素、树胶、糊精等，然而天然造纸粘合剂及其衍生物在粘结强度和性能方面与合成造纸粘合剂相比存在着较大的缺陷，如对纸浆纤维的粘结力较差、对填料的包覆和固定能力较弱，导致纤维和填料容易从纸张表面脱落，从而降低纸张的质量。目前，国内制浆造纸行业主要采用羧基丁苯乳液作为造纸粘合剂，有数据显示，羧基丁苯乳液粘合剂因其具有优异的粘结性能和较好的耐水、耐候等性能，以及价格便宜、实用性强、用途广泛等特点，在造纸、建筑、地毯、纺织等领域中所占比重正在逐年上升。然而，羧基丁苯乳液的发展也还存在着一些环保性能的问题。合成羧基丁苯乳液的主要单体为苯乙烯和丁二烯，分子量调节剂多为硫醇类，终止剂为二甲基二硫代氨基甲酸盐类。通常单体不会完全聚合，因此，胶乳中含有一定量的游离态丁二烯、苯乙烯、硫醇和终止剂，导致羧基丁苯乳液通常具有刺鼻的异味。此外，由于终止剂稳定性较差，易分解成亚硝基胺和二硫化碳，导致胶乳的安全环保性降低。本申请人之前公开了一种改性丁苯胶乳及其合成方法和应用[申请号：201210249197.3]，本制备方法采用种子乳液聚合技术，包括以丁二烯、苯乙烯为单体，先后加入软水、种子胶乳、电解质、螯合剂和pH缓冲剂，升温加入功能单体、不饱和羧酸、分子量调节剂、复合乳化剂和引发剂，当转化率达到98％以上，进行脱气处理，降温，合成羧基丁苯胶乳。与现有的技术相比，本小粒径羧基丁苯胶乳及其制备方法的优点在于：能够调节胶乳粒径大小，工序简单；所制备的羧基丁苯胶乳呈很窄的单分散，流动性好，具有优良的机械稳定性和化学稳定性。但是，该方法的美中不足之处是，需要预先制备种子胶乳，工艺较为复杂，无法实现一锅法制备。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述问题，提供一种造纸用环保型羧基丁苯胶乳的制备方法。本专利技术的另一目的是提供一种造纸用环保型羧基丁苯胶乳。为达到上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：一种造纸用环保型羧基丁苯胶乳的制备方法，包括以下步骤：A、水相乳化液的制备：在反应釜中投入以下质量份数的组分：搅拌均匀，得到水相乳化液；不饱和羧酸可以是巴豆酸、肉桂酸或丁炔二酸中的一种或几种；B、分段聚合反应：第一段聚合反应，将含有水相乳化液的反应釜抽真空，形成负压，加入丁二烯和苯乙烯，升温至80-90℃，加入引发剂水溶液，反应若干小时，第二段聚合反应，降温至70-80℃，继续加入丁二烯、苯乙烯、引发剂和去离子水，反应若干小时，第三段聚合反应，升温至90-95℃，保温反应若干小时后，加入终止剂中止反应；C、后处理：降温至40℃以下，加入pH调节剂，加入除味剂搅拌均匀，得到成品。在上述的造纸用环保型羧基丁苯胶乳的制备方法中，在步骤A中，所述的阴离子型乳化剂包括十二烷基苯磺酸铵、十二烷基硫酸钠和烯基磺酸盐中的一种或几种，非离子乳化剂包括OP-10、苯磺酸和二乙醇酰胺中的一种或几种，在步骤C中，pH调节至8-10之间。在上述的造纸用环保型羧基丁苯胶乳的制备方法中，在步骤B中，包括以下质量份数的组分：其中，引发剂与水预先混合均匀，在第一段聚合反应加入的丁二烯、苯乙烯和引发剂的质量份数分别占各自总量的60-70％，在第二段聚合反应加入的丁二烯、苯乙烯和引发剂的质量份数为各自剩余的量。在上述的造纸用环保型羧基丁苯胶乳的制备方法中，在步骤B中，第一段聚合反应时间为1-1.5hr，第二段聚合反应时间为1-2hr，第三段聚合反应时间为2-4hr。在上述的造纸用环保型羧基丁苯胶乳的制备方法中，所述的纳米甲壳质为改性纳米甲壳质，包括经酰基化改性、烷基化改性、醚化改性或酯化改性的纳米α-甲壳质或纳米β-甲壳质。在上述的造纸用环保型羧基丁苯胶乳的制备方法中，所述的改性纳米甲壳质包括烷羟基甲壳质、羧羟基甲壳质或硫酸酯化甲壳质中的任意一种或几种，改性纳米甲壳质的粒子直径为20-50nm。在上述的造纸用环保型羧基丁苯胶乳的制备方法中，所述的分子量调节剂包括α-甲基苯乙烯线性二聚体、3-巯基丙酸乙基己醇酯或4,4-二甲基-2,4-二苯基-1-丁烯中的任意一种或几种，所述的pH缓冲剂包括甲基硅醇钾或甲基硅醇钠中的任意一种或几种。在上述的造纸用环保型羧基丁苯胶乳的制备方法中，所述的终止剂包括N-异丙基羟胺、单烷基二硫代胺基甲酸盐、单芳基二硫代胺基甲酸盐、盐酸羟胺、硫酸羟胺或九水合硫化钠中的任意一种或几种，所述的除味剂包括UP型化学螯合除味剂、R型微生物酶解除味剂、二氧化钛或壳聚糖类物理吸附除味剂中的一种或几种。一种造纸用环保型羧基丁苯胶乳的制备方法，包括以下步骤：A、水相乳化液的制备：在反应釜中投入以下质量份数的组分：搅拌均匀，得到水相乳化液；B、分段聚合反应：该步骤包括以下质量份数的组分：第一段聚合反应，将含有水相乳化液的反应釜抽真空，形成负压，加入丁二烯和苯乙烯，升温至85℃，加入引发剂水溶液，反应1.2小时，第二段聚合反应，降温至75℃，继续加入丁二烯、苯乙烯、引发剂和去离子水，反应1.5小时，第三段聚合反应，升温至94℃，保温反应3小时后，加入终止剂中止反应；其中，引发剂与水预先混合均匀，在第一段聚合反应加入的丁二烯、苯乙烯和引发剂的质量份数分别占各自总量的65％，在第二段聚合反应加入的丁二烯、苯乙烯和引发剂的质量份数为各自剩余的量，C、后处理：降温至40℃以下，加入pH调节剂调节pH至9-9.5，加入除味剂搅拌均匀，得到成品，所述的阴离子型乳化剂包括十二烷基苯磺酸铵、十二烷基硫酸钠和烯基磺酸盐中的一种或几种，非离子乳化剂包括OP-10、苯磺酸和二乙醇酰胺中的一种或几种，在步骤C中，pH调节至8-10之间，所述的纳米甲壳质为改性纳米甲壳质，所述的改性纳米甲壳质包括烷羟基甲壳质、羧羟基甲壳质或硫酸酯化甲壳质中的任意一种或几种，改性纳米甲壳质的粒子直径为30-40nm，所述的分子量调节剂包括α-甲基苯乙烯线性二聚体、3-巯基丙酸乙基己醇酯或4,4-二甲基-2,4-二苯基-1-丁烯中的任本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种造纸用环保型羧基丁苯胶乳的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A、水相乳化液的制备：在反应釜中投入以下质量份数的组分：

【技术特征摘要】
1.一种造纸用环保型羧基丁苯胶乳的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A、水相乳化液的制备：在反应釜中投入以下质量份数的组分：搅拌均匀，得到水相乳化液；B、分段聚合反应：第一段聚合反应，将含有水相乳化液的反应釜抽真空，形成负压，加入丁二烯和苯乙烯，升温至80-90℃，加入引发剂水溶液，反应若干小时，第二段聚合反应，降温至70-80℃，继续加入丁二烯、苯乙烯、引发剂和去离子水，反应若干小时，第三段聚合反应，升温至90-95℃，保温反应若干小时后，加入终止剂中止反应；C、后处理：降温至40℃以下，加入pH调节剂，加入除味剂搅拌均匀，得到成品。2.根据权利要求1所述的造纸用环保型羧基丁苯胶乳的制备方法，其特征在于，在步骤A中，所述的阴离子型乳化剂包括十二烷基苯磺酸铵、十二烷基硫酸钠和烯基磺酸盐中的一种或几种，非离子乳化剂包括OP-10、苯磺酸和二乙醇酰胺中的一种或几种，在步骤C中，pH调节至8-10之间。3.根据权利要求1所述的造纸用环保型羧基丁苯胶乳的制备方法，其特征在于，在步骤B中，包括以下质量份数的组分：其中，引发剂与水预先混合均匀，在第一段聚合反应加入的丁二烯、苯乙烯和引发剂的质量份数分别占各自总量的60-70％，在第二段聚合反应加入的丁二烯、苯乙烯和引发剂的质量份数为各自剩余的量。4.根据权利要求1所述的造纸用环保型羧基丁苯胶乳的制备方法，其特征在于，在步骤B中，第一段聚合反应时间为1-1.5hr，第二段聚合反应时间为1-2hr，第三段聚合反应时间为2-4hr。5.根据权利要求1所述的造纸用环保型羧基丁苯胶乳的制备方法，其特征在于，所述的纳米甲壳质为改性纳米甲壳质，包括经酰基化改性、烷基化改性、醚化改性或酯化改性的纳米α-甲壳质或纳米β-甲壳质。6.根据权利要求5所述的造纸用环保型羧基丁苯胶乳的制备方法，其特征在于，所述的改性纳米甲壳质包括烷羟基甲壳质、羧羟基甲壳质或硫酸酯化甲壳质中的任意一种或几种，改性纳米甲壳质的粒子直径为20-50nm。7.根据权利要求1所述的造纸用环保型羧基丁苯胶乳的制备方法，其特征在于，所述的分子量调节剂包括α-甲基苯乙烯线性二聚体、3-巯基丙酸乙基己醇酯或4,4-二甲基-2,4-二苯基-1-丁烯中的任意一种或几种，所述的pH缓冲剂包括甲基硅醇钾或甲基硅醇钠中的任意一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：高江华，周兆丰，谢素华，
申请(专利权)人：杭州蓝诚新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33