适用于表面胶料的苯乙烯-丙烯酸酯共聚物组合物制造技术

一种用于将纸和其它纤维素产品表面上胶的物质组合物。特别地，此组合物是通过不用表面活性剂的乳液共聚制备的苯乙烯／丙烯酸酯共聚物胶乳。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于纤维素产品的表面胶料。特别地，本专利技术涉及一种通过不用表面活性剂进行的乳液共聚制备的苯乙烯/丙烯酸酯共聚物胶乳。相关技术的描述通常将纸和其它纤维素产品上胶，即通过组合物的沉积而处理，以改善涉及纤维素产品的孔隙率和疏水性方面的特性。上胶典型地用于控制基材对如下物质的吸收水、水性组合物和油墨。内部上胶或表面上胶通常用于给纤维素产品上胶。内部上胶涉及混合施胶剂与纸浆并形成各处均匀分布有施胶剂和纸浆的片材或料片(web)。表面上胶涉及将施胶剂施用到先前形成的料片的表面。表面上胶通常会增加疏水特性，改进产品质量且比内部上胶成本低，因为几乎所有的施胶剂都保留在被处理产品的表面上。然而，表面上胶不是没有难度。在高压下施用施胶剂以保证在被处理产品上的均匀分布，并不断力求增加生产速度。因此，在料片上均匀地分布施胶剂的能力变得更为重要。施胶剂在施用期间不仅受到机械应力，还受到与在要上胶的纤维素产品中和其上存在的化学物质的潜在的化学相互作用。许多这些化学物质可能引起不期望出现的组分从胶料中沉淀的现象。好几种天然和合成树脂已经用作表面施胶剂。典型的这些已知的施胶剂是改性松香，改性石油树脂，和合成共聚物如烯键式不饱和单体与丙烯酸酯、烷基乙烯酮二聚物等的共聚物。表面施胶剂应当溶于水中或分散在水中。对于分散体，已知用包括合成聚合物产品的各种组合物作为稳定剂。例如，已知用如下物质作为乳化剂包括苯乙烯或类似的疏水性单体与(甲基)丙烯酸的共聚物或α-烯烃与马来酸酐的低分子量(500-50,000)共聚物。已知的合成树脂分散体可能具有宽的粒度分布，并经常在表面活性剂，也称为乳化剂或肥皂存在下制备。宽粒度分布由于使得更难以保证施胶剂在料片上的均匀分布而可能降低作为施胶剂的化合物的效力，和可能得到不一致的表面性能和特性。一些合成树脂是由在表面活性剂存在下的乳液聚合制备。表面活性剂的存在可能干扰作为施胶剂材料的性能。这些已知作为施胶剂的化合物的性能不是完全令人满意的。制备技术通常很复杂，经常需要可能干扰施胶剂性能的乳化剂，且获得的产品可能不具有合适的粒度和粒度分布。已知的施胶剂也可能在低pH值下不稳定。然而，例如对于用于制造包含例如硫酸锰或多胍等材料的证券纸和其它纤维素产品的施胶剂，在低pH值下的稳定性很重要。因此，需要一种表面施胶剂，该施胶剂可容易地不用表面活性剂而制备并具有合适的粒度和粒度分布。还需要一种表面施胶剂，该施胶剂在低pH下稳定并与在证券纸产品上发现的组分相容。专利技术概述本专利技术涉及一种用于将纸和其它纤维素产品表面上胶的物质组合物。特别地，该组合物是通过不用表面活性剂的乳液共聚制备的苯乙烯/丙烯酸酯共聚物胶乳。专利技术详述本专利技术涉及一种用于将纸和其它纤维素产品表面上胶的物质组合物。该组合物是通过不用表面活性剂的乳液共聚制备的苯乙烯/丙烯酸酯共聚物胶乳。在一个实施方案中，胶乳在约1.5-约10的pH值下是稳定的。因此，该组合物与特别是通常用于证券纸中的着色剂硫酸锰(MnSO4)，和也用于证券纸中的多胍相容。在另一个实施方案中，在增溶的苯乙烯/马来酸共聚物的存在下制备苯乙烯/丙烯酸酯共聚物。苯乙烯/丙烯酸酯共聚物间断相和苯乙烯/马来酸共聚物都是合适的施胶剂。本专利技术组合物是通过在水溶性化合物存在下，但没有表面活性剂的情况下，聚合苯乙烯和丙烯酸酯而制备。水溶性化合物可具有高或低分子量。低分子量水溶性化合物能够与苯乙烯和丙烯酸酯共聚或在聚合过程中转移自由基物种。采用过硫酸盐，采用氢过氧化物，单独或以含有erithorbate(异抗坏血酸)钠或二甲基氨基丙腈的氧化还原体系，或采用偶氮衍生物，在约25-约90℃的温度下引发乳液聚合。在一个实施方案中，在乳液的连续相中存在两种不同的水溶性共单体。第一水溶性共单体选自含有烯丙基部分的单体。适于用作根据本专利技术的第一水溶性共单体的含有烯丙基部分的优选单体选自1-烯丙氧基-2-羟丙基磺酸钠、乙酸烯丙酯、烯丙基缩水甘油基醚、乳酸烯丙酯及其共混物。1-烯丙氧基-2-羟丙基磺酸钠可以商品名SIPOMERCOPS I购得，以大约40％水溶液形式购自Rhodia，Inc。第二水溶性共单体选自马来酸酐、马来酸、富马酸、松香酸；松香酸-富马酸加合物、衣康酸；其铵盐、钠盐和钾盐；及其共混物。合适的松香酸-富马酸加合物包括NovaFlo50(50％浓度的松香酸富马酸加合物的钾盐在水中的溶液)和NovaFlo072G43，两者都可购自Georgia-Pacific。没有一种水溶性共单体能够均聚，且没有一种共单体能够与同一共单体组中的另一种聚合，但第一共单体组中的一种可与第二共单体组中的一种共聚，以及与苯乙烯和丙烯酸酯两者共聚。水溶性共单体向苯乙烯/丙烯酸酯共聚物中的选择性插入可用于改变共聚物的性能和特性。改变在水不溶性共单体(苯乙烯、丙烯酸酯)和水溶性共单体之间的比例可改变获得的聚合物的亲水性/疏水性平衡。稳定剂原位产生并将增强胶乳稳定性。水溶性共单体以如下组合量存在占用于制备苯乙烯/丙烯酸酯聚合物的苯乙烯和丙烯酸酯单体的组合重量的约0.1-约10wt％。小于约0.1wt％的量倾向于降低胶乳稳定性。大于约10wt％的量可能不利地影响上胶性能。在增溶苯乙烯/马来酸聚合物不存在下，本专利技术的胶乳产物在约1.5-10的pH下稳定。在低pH下的稳定性提供了在硫酸锰和多胍存在下使用此胶料的可能性，硫酸锰和多胍是通常用于制造抗干扰纸的组分。在另一个实施方案中，增溶苯乙烯/马来酸(也称为“SMA”)共聚物作为水溶性化合物存在于乳液的分散相中。苯乙烯/马来酸共聚物包含50-80wt％苯乙烯和50-20wt％马来酸且分子量为约10,000-约200,000。更低的分子量可能不会保证胶乳稳定性，而更高的分子量会增加胶乳粘度。通过以熟练技术人员已知的任何方式形成其铵盐而增溶此共聚物。这样的共聚物可以商品名NovaCote1936购自Georgia-Pacific Resin Company。增溶苯乙烯/马来酸共聚物的存在量要足以提供苯乙烯/马来酸共聚物与用于制备苯乙烯/丙烯酸酯聚合物的苯乙烯和丙烯酸酯的重量比为约0.1∶1-约10∶1。因此，以为了获得所需重量比，同时提供足以保持所需浓度和数量的组分的足够的连续相的数量和比例，提供连续相组分和分散相组分。例如，熟练技术人员认识到产物胶乳中存在的水量，尤其，受到产物胶乳的所需固体含量和组分的溶解度的限制。因此，温度和存在的水的数量部分由组分的溶解度确定，如下所述。在此实施方案中，能够共聚或转移自由基物种的水溶性共单体也可非必要地与增溶苯乙烯/马来酸共聚物一起存在于分散相中。如果存在，则水溶性共单体以足以提供约0.1-约10wt％的总量存在，基于用于制备苯乙烯/丙烯酸酯聚合物的苯乙烯和丙烯酸酯单体的组合重量。水溶性共单体选自如上定义的含有烯丙基部分的单体、马来酸、马来酸酐、富马酸、衣康酸、松香酸、松香酸-富马酸加合物；这些酸的铵盐、钠盐和钾盐；及其共混物。在此实施方案中，可以非必要地使用这些共单体中的任何一种或组合。根据本专利技术，在聚合期间存在的水溶性共单体可与苯乙烯/丙烯酸酯共聚并改进分散相的性能和特性，如上所述。此外，人们可以通过改变在连续相共聚物和用于产生分散相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将纤维素产品上胶的苯乙烯／丙烯酸酯共聚物胶乳，其包含在无表面活性剂的乳液中共聚的疏水性苯乙烯基单体和丙烯酸酯的反应产物，该乳液包含疏水性苯乙烯基单体、丙烯酸酯和包含约５０－约８０ｗｔ％苯乙烯且分子量为１０，０００－约２００，０００的增溶苯乙烯／马来酸共聚物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：C哈焦波尔，
申请(专利权)人：佐治亚太平洋树脂公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]