一种造纸用苯丙乳液表面施胶剂及其合成方法技术

本发明专利技术公开一种造纸用苯丙乳液表面施胶剂及其合成方法。该方法采用乳液聚合方法，将部分复合乳化剂水溶液与亲水性单体、分子量调节剂的水溶液放置反应器中混均。将疏水性单体和交联单体倒入上述反应器中进行预乳化。将少量预乳化好的单体混合液与剩余的复合乳化剂水溶液混合，待７０℃时滴加部分引发剂进行种子乳液聚合，继续升温至７５～８０℃保温１０～３０ｍｉｎ。升温至８０～８５℃，滴加剩余预乳化混合单体和剩余引发剂，滴加时间为１．５～５小时。升温至９０～９５℃保温１小时，降温出料，冷却到室温后，调节ｐＨ值，依次加入施胶促进剂和消泡剂。本发明专利技术制备的表面施胶剂具有苯丙系列乳液的基本特性，稳定性好，具有很好的施胶能力，能赋予纸张很好的抗水性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种造纸用表面施胶剂的制备方法，尤其涉及用于高强瓦楞纸 的苯丙乳液表面施胶剂及其合成方法。
技术介绍
纸张施胶是显著提高纸张附加值的重要方法之一。通过对纸和纸板进行表 面施胶可以提高其印刷适应性，增加表面强度，对掉毛掉粉有一定的抵抗性，改善内部结合程度、耐折强度、IGT拉毛速度，减少透气度，增加挺度，平滑 度，以及提高纸张耐脂耐油或是抗水性能等。瓦楞纸和瓦楞纸板是重要的包装 材料，可制成各种产品的包装容器。目前国内生产瓦楞原纸用的纤维主要有进 口废纸、国内废纸和麦草半化学桨。国内生产的瓦楞原纸档次较低，外观粗糙， 受环境因素影响非常大，在运输和贮藏中遇湿度大的环境会吸潮而使强度降低， 使瓦楞纸箱功能丧失导致产品受损。传统的淀粉表面施胶剂由于与纤维的亲和力较差，覆盖在纸面上的淀粉膜 在干燥过程中随着水分的不断蒸发和膜层的不断收縮会出现膜破裂现象，因此 在印刷过程中易出现掉毛掉分等现象，而合成表面施胶剂具有许多淀粉所不具 备的功能，如抗水性、成膜韧性、印刷适应性等。目前在造纸表面施胶领域往 往会将合成表面施胶液与氧化淀粉复配使用。常用的聚合物表面施胶剂有四类。其中，苯乙烯-马来酸酐聚合物(SMA) 和苯乙烯-丙烯酸共聚物(SAA)是采用溶液聚合方式制备，介质为有机溶剂，对 操作工人及其环境带来一定程度的污染和影响；而苯乙烯-丙烯酸酯共聚物 (SAE)和聚氨酯聚合物(PUD)表面施胶剂是采用乳液或水溶液聚合方式生产， 所用的介质为水，符合当今绿色产品的要求和发展方向。SMA是国外最早开 发的聚合物表面施胶剂，已逐渐被SAA、 SAE与PUD代替。SAA施胶剂是 苯乙烯和丙烯酸类单体采用溶液聚合方法制造而成，制造工艺类似SMA。PUD 原料价格昂贵、生产工艺操作复杂、应用影响因素较多，使其扩大范围推广存 在一定的难度。SAE表面施胶剂的制造方法不同于SMA和SAA，它是采用乳 液聚合，是多种单体的共聚物。SAE的合成工艺简单、操作方便、设备投资 少，产品粘度低、稳定性好、起泡性不大，应用时无粘辊及破洞现象、有良好的耐湿摩擦性、优异的粘合力，成膜性优于SMA、 SAA，使用方便且效果优异，从而倍受造纸与化工行业的亲睐，也符合聚合物表面施胶剂将来的发展方 向。美国专利US5525661公开了将一定比例的苯乙烯、甲基丙烯酸和甲基丙 烯酸甲酯在甲乙酮等溶剂中共聚得到的产物，该产物与氧化淀粉共用，取得良 好的表面施胶效果。美国专利US4481319公开了将苯乙烯、丙烯酸、马来酸 酐和二异丁烯在二甲苯中进行共聚后再经氨水中和，得到起泡性较低的表面施 胶剂。日本专利JP2002026753报道在异丁酮溶剂中将苯乙烯、丙烯酸丁酯、 丙烯酸和垸基烯酮二聚体共聚可制备施胶效果优异的低泡性产品。中国专利 CN1944792A公开使用明胶为分散剂，将(甲基)苯乙烯、(甲基)丙烯酸酯 类单体、阳离子单体、乳化剂和引发剂进行自由基乳液聚合，得到一种满足纸 张表面施胶产品，与淀粉共用可提高纸张环压强度，显著改善Cobb值等。中 国专利CN1232697C公开一种在阴离子乳化剂与非离子乳化剂复合乳化下，进 行疏水性单体和亲水性单体的乳液共聚反应后，按比例依次加入施胶促进剂、 配合剂如三乙醇胺或乙二醛、以及消泡剂，复配得到的表面施胶剂。但是，以上大多数专利中提到的表面施胶剂都要在有机溶剂或是分散剂中 进行反应聚合，生产过程复杂而不环保。或是在用于高强瓦楞原纸的施胶过程 中，抗水性能不足。
技术实现思路
本专利技术针对以上现有技术的不足与缺陷，提出一种改善施胶剂抗水性，特 别适合瓦楞纸应用的苯丙乳液表面施胶剂。本专利技术还提供上述苯丙乳液表面施胶剂的合成方法。本专利技术的目的通过如下技术方案实现一种造纸用苯丙乳液表面施胶剂的合成方法，包括如下步骤和工艺条件(1) 预乳化将非离子与阴离子乳化剂溶于水形成复合乳化剂，预留25wty。 40wty。复合乳化剂待用，其余与水溶性单体的水溶液混合均匀，将疏水性单体和交联单体混合后，全部滴加到含有复合乳化剂和水溶性单体的溶液 中进行预乳化，温度在40 70。C，得预乳化单体混合液；(2) 种子乳液聚合将20wt。/。 40wt。/。的预乳化单体混合液留于反应器内 进行种子乳液聚合，待60~75eC时加入20wt。/。 50wt。/。引发剂，继续升温至 75 80。C保温，直至乳液泛蓝光，保温10 30min;(3) 乳液聚合同时滴加剩余的预乳化单体混合液和剩余引发剂，滴加时间为1.5 5小时，温度为80 85。C;滴加完毕后，升温至90 95°C，保温lh; 降温出料，得到乳白色或泛蓝色的乳白色乳液，反应物冷却到室温后，可选择 调节pH值至6~9，依次加入施胶促进剂和聚硅氧烷类消泡剂；各组分的重量百分比为水50 86%，疏水性单体12~43%，亲水性单体 0.8~2%，交联单体0.6 2%，由非离子与阴离子乳化剂得到的复合乳化剂 0.1-2.0%，其中非离子与阴离子乳化剂重量比为1: 10~10: 1，引发剂0.2 2.0%， 分子量调节剂0 5%，施胶促进剂0 3% ， pH调节剂0~5%，消泡剂0.01 1.0%。为进一步实现本专利技术的目的，所述疏水性单体为苯乙烯或甲基苯乙烯、丙 烯腈、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯中的两种及两种以上。所述亲水性单体为丙烯酸或甲基丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、马来酸酐中的一种或多种；所述交联单体为戊二醛、乙二醛 和三偏磷酸钠中的一种或多种。所述中的阴离子型表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、脂 肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠盐中的一种或多种。所述非离子型乳化剂为聚氧乙烯山梨醇单油酸酯、壬基酚聚氧乙烯醚或十 二烷基聚氧乙烯醚中的一种或多种。所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵的水溶液。所述施胶促进剂为三聚磷酸钠或有机钛酸酯螯合物。所述pH调节剂为碳酸氢钠或氨水。上述方法制备的造纸用苯丙乳液表面施胶剂。与现有技术相比，本专利技术有如下优点1、 与其他溶液聚合得到的聚合物表面施胶剂相比，采用水为溶剂取代其 他有机溶剂，避免生产和应用过程中安全健康隐患，更加安全环保。2、 与现有的苯丙系乳液表面施胶剂相比，本专利技术采用新的配方，产品抗 水性增强。采用预乳化-种子聚合-乳液聚合过程制备的乳液颗粒粒径更细，施 胶性能和效果更加显著。3、 本专利技术可以制备高固含量的产品，便于运输，反应过程简单易控制， 适于规模化生产。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术实施例不限于此。 实施例1称取过硫酸铵1.00g溶于100ml蒸馏水中，此为引发剂。分别称取十二垸基硫酸钠0.30g和辛基苯基聚氧乙烯醚1.20g溶于150ml水中获得复合乳化剂。 称取N-羟甲基丙烯酰胺6.50g、丙烯酰胺2.40g溶于50ml水中。另分别称取 单体苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯腈、乙二醛46.13 g、 11.81 g、 59.02 g、 3.70 g、 3.01g，混合均匀，得混合单体。将复合乳化剂100ml与溶有 N-羟甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺的50ml水溶液加入装有回流冷凝器、电动搅拌 器、加料器的反应器内，温度60°C，开动搅拌器，搅拌均匀，将混合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种造纸用苯丙乳液表面施胶剂的合成方法，其特征在于在于包括如下步骤和工艺条件：（１）预乳化：将非离子与阴离子乳化剂溶于水形成复合乳化剂，预留２５ｗｔ％～４０ｗｔ％复合乳化剂待用，其余与水溶性单体的水溶液混合均匀，将疏水性单体和交联单体混合后，全部滴加到含有复合乳化剂和水溶性单体的溶液中进行预乳化，温度在４０～７０℃，得预乳化单体混合液；（２）种子乳液聚合：将２０ｗｔ％～４０ｗｔ％的预乳化单体混合液留于反应器内，并加入预留的复合乳化剂，进行种子乳液聚合，待６０～７５℃时加入２０ｗｔ％～５０ｗｔ％引发剂，继续升温至７５～８０℃保温，直至乳液泛蓝光，保温１０～３０ｍｉｎ；（３）乳液聚合：同时滴加剩余的预乳化单体混合液和剩余引发剂，滴加时间为１．５～５小时，温度为８０～８５℃；滴加完毕后，升温至９０～９５℃，保温１ｈ；降温出料，得到乳白色或泛蓝色的乳白色乳液，反应物冷却到室温后，可选择调节ｐＨ值至６～９，依次加入施胶促进剂和聚硅氧烷类消泡剂；各组分的重量百分比为：水５０～８６％，疏水性单体１２～４３％，亲水性单体０．８～２％，交联单体０．６～２％，由非离子与阴离子乳化剂得到的复合乳化剂０．１－２．０％，其中非离子与阴离子乳化剂重量比为１∶１０～１０∶１，引发剂０．２～２．０％，分子量调节剂０～５％，施胶促进剂０～３％，ｐＨ调节剂０～５％，消泡剂０．０１～１．０％。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈赟，钱宇，韩品谦，李秀喜，章莉娟，詹怀宇，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]