一种凹凸棒石-醋酸乙烯酯共聚乳液及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种烯基硅烷改性凹凸棒石‑醋酸乙烯酯共聚乳液及其制备方法和应用，本发明专利技术采用烯基硅氧烷对凹凸棒石进行改性，得到烯基硅烷改性凹凸棒石，然后将烯基硅烷改性凹凸棒石与醋酸乙烯酯共聚得到烯基硅烷改性‑醋酸乙烯酯共聚乳液，该共聚乳液可作为纸张表面修饰剂，该共聚乳液具有优异的稳定性、阻燃性、耐水性，将该共聚乳液应用于纸张上，能够明显提升纸张的力学性能、阻燃性能和疏水性能，该共聚乳液的制备方法简单、成本低、绿色环保，可适用于工业化大规模推广，具有良好的应用前景和极大的市场竞争力。

【技术实现步骤摘要】
一种凹凸棒石-醋酸乙烯酯共聚乳液及其制备方法和应用
本专利技术属于纸张表面修饰领域，具体涉及一种凹凸棒石-醋酸乙烯酯共聚乳液及其制备方法和应用。
技术介绍
纸张是当今社会不可或缺的一种材料，具有广泛的应用，是人们生活、工作和学习的必需品。纸张具有成本低、无毒、生物兼容性好、力学性能好、孔隙率高、易于物理和化学修饰等特点。纸张表面修饰剂是用来提高纸品性能的精细化学品，通过在纸张表面喷涂乳液形成胶膜以改善纸张性能。但现有的纸张表面修饰剂不但价格贵，稳定性差，污染环境，影响人体健康，而且对纸张性能，如纸张表面的耐水性、强度的改善效果并不是很明显。凹凸棒石的比表面积大且晶体表面具有反应活性，是一种天然无机硅系阻燃剂，作为常用的硅酸盐粘土矿物之一，储量丰富、价格低廉、无毒且性能独特，因其可以改善材料的力学性能而广泛应用于诸多领域和行业。聚醋酸乙烯酯乳液对多孔材质如木材、织物等有很强的粘合性，而且所形成的胶膜无色透明，不影响材料的外观效果，非常适合用于材料的表面，利用胶膜的保护作用使材料表面不易受到污染；此外利用胶膜的韧性可以增强材料的强度。纸张的强度性质包括抗张强度、耐破强度、折痕挺度、撕裂强度等，是衡量纸张质量的重要参数，无论是工业使用还是生活使用都对纸张的强度有一定的要求。因此，开发一种能够提高纸张性能的凹凸棒石-醋酸乙烯酯共聚乳液的纸张表面修饰剂具有重要的意义。
技术实现思路
为了克服上述问题，本专利技术人进行了锐意研究，结果发现，通过采用烯基硅氧烷对凹凸棒石进行改性，得到烯基硅烷改性凹凸棒石，将烯基硅烷改性凹凸棒石与醋酸乙烯酯共聚得到烯基硅烷改性-醋酸乙烯酯共聚乳液，该共聚乳液可作为纸张表面修饰剂，该共聚乳液具有优异的稳定性、阻燃性、耐水性，将该共聚乳液应用于纸张上，能够明显提升纸张的力学性能、阻燃性能和疏水性能，该共聚乳液的制备方法简单、成本低，可适用于工业化大规模推广，从而完成本专利技术。本专利技术的目的一方面在于提供一种凹凸棒石-醋酸乙烯酯共聚乳液，该共聚乳液由改性凹凸棒石和醋酸乙烯酯共聚而成，所述改性凹凸棒石为烯基硅烷改性凹凸棒石。其中，所述烯基硅烷改性凹凸棒石由凹凸棒石和烯基硅烷偶联剂制得，所述烯基硅烷偶联剂为含有双键的硅烷偶联剂。其中，烯基硅烷偶联剂为含有乙烯基或丙烯基的硅烷偶联剂，优选选自MVDCS、CDMVS、CG-172、KH570中的一种或几种。本专利技术的第二方面提供一种凹凸棒石-醋酸乙烯酯共聚乳液的制备方法，该方法包括以下步骤：步骤1、制备烯基硅烷改性凹凸棒石；步骤2、将烯基硅烷改性凹凸棒石分散于溶剂中，加入保护胶体和乳化剂，混合；步骤3、加入醋酸乙烯酯单体和引发剂，反应；步骤4、加入增塑剂、pH调节剂，调节pH至中性，冷却，得到烯基硅烷改性凹凸棒石-醋酸乙烯酯共聚乳液。其中，所述烯基硅烷改性凹凸棒石的制备包括以下步骤：步骤1)、对凹凸棒石进行预处理；步骤2)、将预处理的凹凸棒石与烯基硅烷偶联剂混合，反应；步骤3)、后处理得到烯基硅烷改性凹凸棒石。其中，步骤1)中，采用酸溶液对凹凸棒石进行预处理；步骤2)中，将预处理的凹凸棒石分散于溶剂中，加入烯基硅烷偶联剂，混合，反应；所述混合的方式为超声分散，优选于30～50℃下超声20～60min；反应的方式为搅拌偶联，优选于70～90℃下搅拌12～36h。其中，步骤2)中，所述预处理凹凸棒石与烯基硅烷偶联剂的质量比为1：(1～5)。其中，步骤2中，首先加入保护胶体，升温至80～100℃，恒温搅拌0.5～2h，然后加入乳化剂；步骤3中，将反应体系温度降至50～60℃，加入部分醋酸乙烯酯和引发剂，升温至78～85℃，加入剩余醋酸乙烯酯和引发剂，继续升温至88～93℃，保温0.5～1h。所述烯基硅烷改性凹凸棒石与醋酸乙烯酯的质量比为1：(25～50)。本专利技术的再一方面提供一种根据本专利技术第一方面所述的或本专利技术第二方面的方法制备的烯基硅烷改性凹凸棒石-醋酸乙烯酯共聚乳液作为纸张表面修饰剂的用途。本专利技术所具有的有益效果为：(1)本专利技术采用烯基硅烷偶联剂对凹凸棒石改性，得到烯基硅烷改性凹凸棒石，经过改性后的凹凸棒石表面的极性改变，具有非极性亲聚合物的特性，可提高与聚合物基体的相互作用力，同时改性凹凸棒石还含有硅元素和双键，可赋予材料好的力学性能和阻燃性，同时烯基为改性凹凸棒石的表面再接枝提供可用基团；(2)本专利技术通过将所得烯基硅烷改性凹凸棒石与醋酸乙烯酯共聚制备共聚乳液，可提高所得共聚乳液的稳定性、耐水性和阻燃性能；(3)本专利技术的共聚乳液可作为纸张表面修饰剂应用于纸张表面修饰，可明显提高纸张力学强度、疏水性和阻燃性能；(4)本专利技术所提供的凹凸棒石-醋酸乙烯酯共聚乳液的制备方法工艺简单、成本低廉、绿色环保，适于大规模工业化生产，具有良好的应用前景和极大的市场竞争力。附图说明图1示出本专利技术实验例1所得红外谱图；图2示出本专利技术实验例2所得TG曲线；图3示出本专利技术实验例3所得SEM图；图4示出本专利技术实验例4所得接触角测试结果；图5示出本专利技术实验例5所得纸张的耐破度测试结果；图6示出本专利技术实验例6所得纸张的柔软度测试结果；图7示出本专利技术实验例7所得纸张的折痕挺度测试结果；图8示出本专利技术实验例8所得纸张的阻燃性能测试结果；图9示出本专利技术一种优选的实施方式的烯基硅烷改性凹凸棒石-醋酸乙烯酯的制备流程图。具体实施方式下面通过附图和优选实施方式对本专利技术进一步详细说明。通过这些说明，本专利技术的特点和优点将变得更为清楚明确。根据本专利技术，本专利技术的一方面提供一种凹凸棒石-醋酸乙烯酯共聚乳液，该共聚乳液由改性凹凸棒石和醋酸乙烯酯共聚制得。根据本专利技术优选的实施方式，改性凹凸棒石为烯基硅烷改性凹凸棒石，烯基硅烷改性凹凸棒石(也称为凹凸棒石-硅烯基单体)由凹凸棒石和烯基硅烷偶联剂制得。根据本专利技术，烯基硅烷偶联剂为含有双键的硅烷偶联剂，优选为含有碳碳双键的硅烷偶联剂，更优选为含有乙烯基或丙烯基的硅烷偶联剂。根据本专利技术，烯基硅烷偶联剂选自甲基乙烯基二氯硅烷(MVDCS)、二甲基乙烯基氯硅烷(CDMVS)、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷(CG-172)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)中的一种或几种。根据本专利技术，该凹凸棒石-醋酸乙烯酯共聚乳液由包括以下步骤的方法制备：步骤1、制备烯基硅烷改性凹凸棒石；根据本专利技术，步骤1中，烯基硅烷改性凹凸棒石由包括以下步骤的方法制备：步骤1)、对凹凸棒石进行预处理；步骤2)、将预处理的凹凸棒石与烯基硅烷偶联剂发生反应；步骤3)、后处理得到烯基硅烷改性凹凸棒石。根据本专利技术，步骤1)中，对凹凸棒石进行预处理为对凹凸棒石进行酸化处理，具体过程为：将酸溶液加入到凹凸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种凹凸棒石-醋酸乙烯酯共聚乳液，其特征在于，所述共聚乳液由改性凹凸棒石和醋酸乙烯酯共聚而成，所述改性凹凸棒石为烯基硅烷改性凹凸棒石。/n

【技术特征摘要】
1.一种凹凸棒石-醋酸乙烯酯共聚乳液，其特征在于，所述共聚乳液由改性凹凸棒石和醋酸乙烯酯共聚而成，所述改性凹凸棒石为烯基硅烷改性凹凸棒石。


2.根据权利要求1所述的凹凸棒石-醋酸乙烯酯共聚乳液，其特征在于，所述烯基硅烷改性凹凸棒石由凹凸棒石和烯基硅烷偶联剂制得，所述烯基硅烷偶联剂为含有双键的硅烷偶联剂。


3.根据权利要求2所述的凹凸棒石-醋酸乙烯酯共聚乳液，其特征在于，所述烯基硅烷偶联剂为含有乙烯基或丙烯基的硅烷偶联剂，优选选自MVDCS、CDMVS、CG-172、KH570中的一种或几种。


4.一种凹凸棒石-醋酸乙烯酯共聚乳液的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1、制备烯基硅烷改性凹凸棒石；
步骤2、将烯基硅烷改性凹凸棒石分散于溶剂中，加入保护胶体和乳化剂，混合；
步骤3、加入醋酸乙烯酯单体和引发剂，反应；
步骤4、加入增塑剂、pH调节剂，调节pH至中性，冷却，得到烯基硅烷改性凹凸棒石-醋酸乙烯酯共聚乳液。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤1中，所述烯基硅烷改性凹凸棒石的制备包括以下步骤：
步骤1)、对凹凸棒石进行预处理；
步骤2)、将预处理的凹凸棒石与烯基硅烷偶联剂混...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏琼，王彦斌，袁明丽，王鸿灵，于京，赵向飞，张宏，孟淑娟，陆丽娜，任敏，谢鑫，
申请(专利权)人：西北民族大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62