一种造纸用阳离子表面施胶剂的制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及一种造纸用阳离子表面施胶剂的制备方法及应用，包括(1)将阳离子单体、丙烯酸酯单体混合后用偶氮二异丁腈在80‑85℃下引发聚合，制成具有表面活性的高分子聚合物，加水溶解并调节pH为5‑6，作为反应底料；(2)将苯乙烯单体、丙烯酸酯单体、交联单体、阳离子单体和去离子水在乳化剂的乳化下制备成预乳液，配成滴加液A；将氧化剂和去离子水均匀混合分别配成滴加液B；(3)将A、B同时匀速滴加到(1)中的反应底料中，控制反应温度在85‑90℃，反应完毕后降温，调节含量在29‑31％放料。本方法可制得性能更加稳定、应用范围更更广的造纸用阳离子表面施胶剂，用于纸张的表面涂布时，可提高纸张表面拉毛强度、柔软度，赋予纸张良好的耐水性等。

Preparation and application of cationic surface sizing agent for papermaking

The present invention relates to a preparation method and application of cationic surface sizing agent for papermaking, which includes: (1) mixing cationic monomer and acrylate monomer and initiating polymerization with azodiisobutyronitrile at 80 Styrene monomers, acrylate monomers, cross-linking monomers, cationic monomers and deionized water were prepared under the emulsification of emulsifier and prepared into a pre emulsion. The droplet addition liquid A was mixed, and the oxidant and deionized water were evenly mixed to form the drop adding liquid B. (3) A and B were uniformly distributed into the reaction bottom of (1) at the same time, and the reaction temperature was controlled at 85 90. After the reaction, the temperature was lowered and the content of the regulator was 29 to 31%. A cationic surface sizing agent with more stable properties and wider application range can be prepared by this method. When it is applied to the surface coating of paper, the strength and softness of the surface of paper can be improved and the water resistance of paper can be improved.

【技术实现步骤摘要】
一种造纸用阳离子表面施胶剂的制备方法及应用
本专利技术属于造纸用表面施胶剂制备
，具体涉及一种新型阳离子表面施胶剂的制备方法及应用。
技术介绍
表面施胶剂是箱板纸、瓦楞纸在生产过程中的最后一道与氧化淀粉等填料按一定比例混合后作为面层涂料使用，纸张涂层的好坏与成本的高低是和涂布液有直接关系。传统采用的表面施胶剂分阳离子型和阴离子型，在施胶过程中对体系的pH环境要求较高，一般需要额外添加硫酸铝作为固定剂，而固定剂一般呈酸性对设备有一定的腐蚀。常见的阳离子表面施胶剂为阳离子淀粉接枝型苯丙乳液，为了提高其纸张挺度和抗水性能，还常常在制备过程中添加松香，这样不仅提高了产品成本，而且在产品的储存过程中会出现松香析出的问题。施胶应用上也会因此出现涂层熟化时间延长，涂层脆性增大的问题。关于表面施胶剂也有诸多专利文件报道，例如：中国专利文件CN103806332A公开了一种新型表面施胶剂，以苯乙烯和丙烯酸烷酯为主要反应单体，分散于乳化剂中，在引发剂的作用下，于水溶液中聚合而成，其特征在于，所用原料的质量比为：苯乙烯单体8-25％，丙烯酸烷酯单体6-20％，0-3％的共聚单体，乳化剂0.2-0.5％，引发剂0.5-1.5％，水60-75％，且乳化剂中含有10-100％的木质素磺酸钠。然而，该表面施胶剂仍然需要较多的乳化剂参与反应，同时，容易出现局部爆聚和凝胶化现象。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术提供一种造纸用阳离子表面施胶剂的制备方法，该方法能制得性能更加稳定、应用范围较宽的表面施胶剂。本专利技术采用的技术方案如下：一种造纸用阳离子表面施胶剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将阳离子单体、丙烯酸酯单体混合后用偶氮二异丁腈(AIBN)在80-85℃下引发聚合，制成具有表面活性的高分子聚合物，加水溶解并调节pH为5-6，作为反应底料；(2)将苯乙烯单体、丙烯酸酯单体、交联单体、阳离子单体和去离子水在乳化剂的乳化下制备成预乳液，配成滴加液A；将氧化剂和去离子水均匀混合分别配成滴加液B；(3)将滴加液A、B同时匀速滴加到步骤(1)中所述反应底料中，控制反应温度在85-90℃，反应完毕后降温，即得阳离子表面施胶剂。根据本专利技术，优选的，步骤(1)中以阳离子单体和丙烯酸酯单体总质量作为单体总量，各单体使用量分别占单体总量百分比如下：阳离子单体50-60％、丙烯酸酯单体40-50％；引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)的加入量占单体总量的0.1-0.2％；优选的，步骤(2)中，以苯乙烯单体、丙烯酸酯单体作为主单体，滴加液A中苯乙烯单体占主单体总质量的40-42％，丙烯酸酯单体占主单体总质量的58-60％；交联单体的加入量为主单体总质量的2.5-4％，阳离子单体的加入量为主单体总质量的3.5-5.6％，乳化剂的加入量为主单体总质量的0.8-1.1％；滴加液B中所述的氧化剂的加入量为主单体总质量的0.2～0.4％；优选的，步骤(3)中反应底料的单体总质量与滴加液A中主单体总质量之比为1：10-1.4：10。根据本专利技术，优选的，步骤(1)-(2)中所述丙烯酸酯单体选自丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯中的一种或多种；所述阳离子单体选自甲基丙烯酰氧乙基氯化铵(DMC)、甲基丙烯酸N，N-二甲氨基乙酯(DM)、二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵(DMBC)中的一种或几种；所述交联单体选自N，N-二甲基丙烯酰胺、N，N-亚甲基双丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺，甲基丙烯酸烯丙酯中的一种或几种；所述的乳化剂选自OP-10(聚氧乙烯辛基苯酚醚-10)、NP-10(壬基酚聚氧乙烯醚(10))、1631(十六烷基三甲基氯化铵)、1831(十八烷基三甲基氯化铵)中的一种或几种；滴加液B中所述的氧化剂选自过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二氰基戊酸、偶氮二异丙基咪唑啉等中的一种。根据本专利技术，优选的，步骤(1)中向底料单体中分次加入引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)，聚合反应1-1.5小时；进一步优选的，平均分3-5次加入，每次间隔5-10min；在聚合反应结束后加入去离子水起到溶解并稀释的作用，加入重量为底料总单体重量的10-15倍，然后以硫酸或醋酸调节pH＝5-6。调节pH所用的硫酸或醋酸的质量浓度为10-20％。根据本专利技术，优选的，步骤(2)中在配制滴加液A时，可加入少量的去离子水，加入重量为滴加液A中主单体重量的1.2-1.3倍，起到溶解水溶性单体的作用。根据本专利技术，优选的，步骤(3)中，加入滴加液A、B聚合反应1.5-2小时；滴加完成后继续发生聚合反应0.5-1小时，总反应时间为2-3小时；优选的，反应结束后降温，产物调节含量29-31％，进一步优选再用水调节固含量在15-20％。本专利技术采用上述制备方法得到的阳离子表面施胶剂在造纸上的应用。本专利技术中，各原料的主要作用如下：本专利技术通过制备具有表面活性的高分子聚合物作为反应的乳化剂，不仅起到了乳化的作用，还赋予了乳液在施胶过程中的自附着能力，可以在无固定剂的作用下完成施胶，使得施胶过程可以在较大的pH范围内进行，减少了酸性环境对设备的腐蚀。底料中，阳离子单体为高分子表面活性聚合物提供阳离子以及亲水基团；丙烯酸酯单体为高分子表面活性聚合物提供疏水基团。滴加料中，苯乙烯单体、丙烯酸酯单体为最终形成的乳液聚合物的主链单元。阳离子单体(例如甲基丙烯酰氧乙基氯化铵(DMC)、甲基丙烯酸N，N-二甲氨基乙酯(DM)、二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵(DMBC)可使表面施胶剂与造纸纤维具有更好的结合力。交联性单体(例如N，N-二甲基丙烯酰胺、N，N-亚甲基双丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺，甲基丙烯酸烯丙酯)可使聚合物很容易产生支化和交联进而形成网络结构。乳化剂起到将水溶性单体和油性单体乳化，形成预乳液，以确保反应稳定进行并形成稳定的乳液型态。本专利技术的有益效果如下：1、本专利技术在底料反应中，阳离子单体与丙烯酸酯类单体首先生成可溶于水的高分子表面活性聚合物，作后续反应物的乳化剂，然后逐滴加入含主反应单体苯乙烯单体和丙烯酸酯单体的滴加液A以及滴加液B，反应物在乳化剂的稳定作用下以及前述高分子表面活性聚合物的乳化作用下，有效避免了局部爆聚和凝胶化现象，控制产物分子量在较窄的范围内，最终聚合物以微粒状稳定存在于乳液中，从而逐步合成分子量、支化度和粘度都适中的阳离子表面施胶剂。2、本专利技术得到的表面施胶剂不需要额外添加硫酸铝作为固定剂，避免了呈酸性的固化剂对设备的腐蚀作用。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不限于此。实施例中所用的原料均为常规原料，市购产品。实施例1一种造纸用阳离子表面施胶剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将40kg甲基丙烯酰氧乙基氯化铵(DMC，有效含量78％，若无特指则有效含量以100％计，下同)，8.5kg丙烯酸羟丙酯，13.5kg甲基丙烯酸丁酯加入反应釜，搅拌并升温至70-75℃，分5次每次间隔5-10min，加入总量为0.1kg的偶氮二异丁腈(AIBN)，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种造纸用阳离子表面施胶剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将阳离子单体、丙烯酸酯单体混合后用偶氮二异丁腈(AIBN)在80‑85℃下引发聚合，制成具有表面活性的高分子聚合物，加水溶解并调节pH为5‑6，作为反应底料；(2)将苯乙烯单体、丙烯酸酯单体、交联单体、阳离子单体和去离子水在乳化剂的乳化下制备成预乳液，配成滴加液A；将氧化剂和去离子水均匀混合分别配成滴加液B；(3)将滴加液A、B同时匀速滴加到步骤(1)中所述反应底料中，控制反应温度在85‑90℃，反应完毕后降温，即得阳离子表面施胶剂。

【技术特征摘要】
1.一种造纸用阳离子表面施胶剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将阳离子单体、丙烯酸酯单体混合后用偶氮二异丁腈(AIBN)在80-85℃下引发聚合，制成具有表面活性的高分子聚合物，加水溶解并调节pH为5-6，作为反应底料；(2)将苯乙烯单体、丙烯酸酯单体、交联单体、阳离子单体和去离子水在乳化剂的乳化下制备成预乳液，配成滴加液A；将氧化剂和去离子水均匀混合分别配成滴加液B；(3)将滴加液A、B同时匀速滴加到步骤(1)中所述反应底料中，控制反应温度在85-90℃，反应完毕后降温，即得阳离子表面施胶剂。2.根据权利要求1所述的造纸用阳离子表面施胶剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中以阳离子单体和丙烯酸酯单体总质量作为单体总量，各单体使用量分别占单体总量百分比如下：阳离子单体50-60％、丙烯酸酯单体40-50％，引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)的加入量占单体总量的0.1-0.2％。3.根据权利要求2所述的造纸用阳离子表面施胶剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，以苯乙烯单体、丙烯酸酯单体作为主单体，滴加液A中苯乙烯单体占主单体总质量的40-42％，丙烯酸酯单体占主单体总质量的58-60％；交联单体的加入量为主单体总质量的2.5-4％，阳离子单体的加入量为主单体总质量的3.5-5.6％，乳化剂的加入量为主单体总质量的0.8-1.1％；滴加液B中所述的氧化剂的加入量为主单体总质量的0.2～0.4％。4.根据权利要求3所述的造纸用阳离子表面施胶剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中反应底料的单体总质量与滴加液A中主单体总质量之比为1：10-1.4：10。5.根据权利要求1所述的造纸用阳离子表面施胶剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)-(2)中所述丙烯酸酯单体选自丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢鹏，白永亮，
申请(专利权)人：山东金元化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37