專利名稱：：紙張表面施膠劑及其制備方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種紙張表面處理劑，具體涉及一種紙張表面施膠劑及其制備方法。技術背景紙張，特別是瓦楞紙、板紙的發(fā)展趨勢表現(xiàn)在-1)正從高克重向低克重方向發(fā)展。2)采用廢紙代替木漿，但成紙的強度差，吸水值高。3)由于內部施膠可變因素較多，導致的紙張質量不穩(wěn)定、檔次很難提高，使得生產(chǎn)廠家少用或放棄內部施膠，采用表面施膠進行彌補的工藝成為流行趨勢。用于上述表面施膠的施膠劑要求a)提高環(huán)壓強度；b)大幅降低Cobb值(吸水值)；C)熟化速度快，要求下機就熟。但是現(xiàn)在的表面施膠劑存在著返潮現(xiàn)象，即紙張在存放一段時間后，其Cobb值會有明顯的降低，這個現(xiàn)象在低溫和潮濕的環(huán)境下尤其明顯。中國專利CN1944792公開了一種施膠劑，雖然能達到提高環(huán)壓強度，且熟化速度較快的效果；但是它的返潮現(xiàn)象仍然明顯。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的是提出一種紙張表面施膠劑及其制備方法，以克服現(xiàn)有技術存在的上述缺陷。本發(fā)明的紙張表面處理用施膠劑的制備方法，包括以下步驟將陽離子單體、交聯(lián)單體、(甲基)丙烯酸酯類單體與(甲基)苯乙烯加入由分散劑、乳化劑和引發(fā)劑組成的混合乳液中，進行自由基乳液聚合，反應溫度為40'C95'C，反應時間為28小時，獲得紙張表面施膠劑，產(chǎn)物的pH=26，重量固含量20%40%，平均粒徑20nm80nm，陽離子度0.020.2;反應體系中，組分和重量百分比含量包括分散劑0.4%8%乳化劑0.04%2%引發(fā)劑0.02%2%陽離子單體2%12%200710042968.0說明書第2/5頁交聯(lián)單體0.4%8%(甲基)丙烯酸酯類單體0.4%12%(甲基)苯乙烯4%28%水60%80%所說的分散劑為明膠；所說的乳化劑為陽離子表面活性劑，陽離子表面活性劑選自<:12~18烷基聚氧乙烯(n)三甲基氯化銨(n=520)中的至少一種；所說的引發(fā)劑選自過硫酸鹽；優(yōu)選重均分子量為10000100000的明膠；所說的陽離子單體選自甲基丙烯酸二甲胺基乙酯一氯甲烷季銨、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯氯化芐季銨、丙烯酸二甲胺基乙酯一氯甲烷季銨、丙烯酸二甲胺基乙酯氯化芐季銨、二烯丙基二甲基氯化銨中的一種以上；所說的交聯(lián)單體選自丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、N-羥甲基丙烯酰胺、雙丙烯酸乙二醇酯、二乙烯基苯、丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、N-丁氧甲基丙烯酸、丙烯酸氨基乙酯、丙烯酸氨基丙酯、二甲基間異丙烯基苯基異氰酸酯、甲基丙烯酸丙基一甲基一二乙氧基硅氧烷中的的一種以上；所說的(甲基)丙烯酸酯類單體選自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸異辛酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸-2-羥乙酯、丙烯酸-2-羥丙酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸-2-羥乙酯、甲基丙烯酸-2-羥丙酯中的一種以上；所說的過硫酸鹽選自過硫酸鉀、過硫酸鈉、過硫酸銨的至少一種；本發(fā)明紙張表面處理用施膠劑的制備方法中，眾所周知的是加入聚乙烯醇能明顯提高的體系的穩(wěn)定性，但是本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在該體系中效果并不明顯，而引入明膠效果相當明顯；從機理上講，陽離子度越大所制得的水分散體與纖維的結合力越強，但是本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)陽離子度超過0.2時與纖維的結合力反而降低，因此陽離子度須控制在0.020.2的范圍內；引入的陽離子與非離子復合的乳化劑比通常乳液聚合用乳化劑用量少，能明顯降低Cobb值。對于該水分散體平均粒徑，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在20nm80nm熟化速度最快，超過此范圍熟化速度則會變慢。發(fā)明人意外的發(fā)現(xiàn)，加入交聯(lián)單體不但能起到加快熟化速度的作用，而且可以有效達到防止返潮的作用。這可能是因為加入交聯(lián)單體后能形成連續(xù)致密的膜層，大大降低其吸水性。本發(fā)明的紙張表面施膠劑，能夠用于瓦楞紙、板紙或白卡紙的表面處理。本發(fā)明的紙張表面處理用施膠劑是一種能滿足紙張表面施膠用的高性能、環(huán)保的產(chǎn)品。該產(chǎn)品與淀粉一起對紙張進行表面施膠，不但可大幅度提高紙張的環(huán)壓強度、顯著改善Cobb值，明顯加快熟化速度，基本下機就熟，而且不存在返潮現(xiàn)象，因而可以降低紙張克重，用部分廢紙甚至是100%的廢紙代替木漿，簡化施膠工藝、提高施膠劑的留著率，降低成本、提高產(chǎn)品質量。具體實施方式實施例1在帶有冷凝器、滴加裝置、攪拌器、溫度計的1000ml四口燒瓶中，加入52克分子量為10000的明膠，257.4克蒸餾水，升溫至85'C溶解。降溫至45'C。加入52克25%十四垸基聚氧乙烯(15)三甲基氯化銨，加熱至95°C，加入13克20%過硫酸銨，滴加以下混合單體苯乙烯52克，丙烯酸二甲胺基乙酯一氯甲烷季銨78克，N-丁氧甲基丙烯酸52克，丙烯酸正丁酯10.4克，l小時加完。于95'C維持反應l小時，冷卻至35'C,pH=2.0。經(jīng)100目濾網(wǎng)過濾，得紙張表面處理用施膠劑，固含量39.8%，平均粒徑21nm(使用Malven粒徑儀測得)，陽離子度0.2(采用GB12309-90方法測定)。實施例2在帶有冷凝器、滴加裝置、攪拌器、溫度計的1000ml四口燒瓶中，加入2.6克分子量為100000的明膠，495.4克蒸餾水，升溫至85。C溶解。降溫至45°C。加入13克10%十二垸基聚氧乙烯(20)三甲基氯化銨，加入13克50%過硫酸鉀，滴加以下混合單體甲基苯乙烯91克，甲基丙烯酸二甲胺基乙酯一氯甲烷季銨13克，二乙烯基苯2.6克，甲基丙烯酸異辛酯13克，6小時加完。于40'C維持反應2小時，冷卻至25"，pH=5.0。經(jīng)100目濾網(wǎng)過濾，得紙張表面處理用施膠劑，固含量20.2%，平均粒徑49nm(使用Malven粒徑儀測得)，陽離子度0.02(采用GB12309-90方法測定)。實施例3在帶有冷凝器、滴加裝置、攪拌器、溫度計的1000ml四口燒瓶中，加入9.4克分子量為80000的明膠，455.7克蒸餾水，升溫至85'C溶解。降溫至45'C。加入4克10%十四烷基聚氧乙烯(8)三甲基氯化銨，加熱至60。C，加入1克20%過硫酸鈉，滴加以下混合單體苯乙烯60克，甲基丙烯酸二甲胺基乙酯一氯甲垸季銨15克，二烯丙基二甲基氯化銨25克，丙烯酸氨基乙酯30克，甲基丙烯酸甲酯60克，4小時加完。于60'C維持反應2小時，冷卻至35'C，pH=3.5。經(jīng)100目濾網(wǎng)過濾，得紙張表面處理用施膠劑，固含量30.3%，平均粒徑79nm(使用Malven粒徑儀測得)，陽離子度0.14(采用GB12309-90方法測定)。實施例4在帶有冷凝器、滴加裝置、攪拌器、溫度計的1000ml四口燒瓶中，加入16.5克分子量為50000的明膠，483.7克蒸餾水，升溫至85"C溶解。降溫至35t:。加入3.4克25%十八烷基聚氧乙烯(5)三甲基氯化銨，加熱至70。C，加入1.7克50%過硫酸銨，滴加以下混合單體甲基苯乙烯102.3克，甲基丙烯酸二甲胺基乙酯氯化芐季銨24.8克，N-羥甲基丙烯酰胺16.5克，甲基丙烯酸甲酯3.3克，3小時加完。于70'C維持反應1小時，冷卻至35'C，pH=3.5。經(jīng)100目濾網(wǎng)過濾，得紙張表面處理用施膠劑，固含量25.3%，平均粒徑65nm(使用Malven粒徑儀測得)，陽離子度0.09(采用GB12309-90方法測定)。實施例5在帶有冷凝器、滴加裝置、攪拌器、溫度計的1000ml四口燒瓶中，加入34.5克分子量為20000的明膠，397.8克蒸餾水，升溫至85"C溶解。降溫至35°C。加入19.6克25%十六烷基聚氧乙烯(10)三甲基氯化銨，加熱至80。C，加入13.8克50%過硫酸鉀，滴加以下混合單體苯乙烯69克，二烯丙基二甲基氯化銨37.5克，甲基丙烯酸二甲胺基乙酯一氯甲垸季銨20克，雙丙烯酸乙二醇酯11.5克，丙烯酸甲酯46克，2小時加完。于80。C維持反應1小時，冷卻至35。C,pH=3.5。經(jīng)100目濾網(wǎng)過濾，得紙張表面處理用施膠劑，固含量35.4%，平均粒徑33nm(使用Malven粒徑儀測得)，陽離子度0.17(采用GB12309-90方法測定)。實施例6在紙張上表面施膠糊化液的配制配制500克10%氧化淀粉，升溫至卯'C，糊化20分鐘，降溫至4(TC，再加入實施例15配方的施膠劑，再加水稀釋至8%。Cobb值測定采用杭州輕通博科自動化技術有限公司的XSH型可勃吸收性測定儀按GB/T1540-1989方法檢測待測紙樣。環(huán)壓強度測定采用杭州輕通博科自動化技術有限公司的CT300A壓縮強度測試儀檢測待測紙樣。A)在瓦楞紙上表面施膠使用實施例15配方配制的糊化液在120克瓦楞紙上用10#涂布棒進行涂布，涂布量為2g/m2，涂布后分別在11(TC烘箱中烘30秒或120秒，取出，冷卻至室溫進行測定，然后再將分別將其于常溫和5t:環(huán)境下存放5天后再測定。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>從上述應用結果可以看出使用本發(fā)明實施例15制備的施膠劑，與比較樣相比，不但能大幅度提高紙張的環(huán)壓強度、顯著改善Cobb值，明顯加快熟化速度，而且無返潮現(xiàn)象。權利要求1.制備紙張表面施膠劑的方法，其特征在于，包括以下步驟將陽離子單體、交聯(lián)單體、(甲基)丙烯酸酯類單體與(甲基)苯乙烯加入由分散劑、乳化劑和引發(fā)劑組成的混合乳液中，進行自由基乳液聚合，獲得紙張表面施膠劑。2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，反應體系中，組分和重量百分比含量包括分散劑0.4%8%乳化劑0.04%2%引發(fā)劑0.02%2%陽離子單體2%12%交聯(lián)單體0.4%8%(甲基)丙烯酸酯類單體0.4%12%(甲基)苯乙烯4%28%水60%80%所說的分散劑為明膠；所說的乳化劑為陽離子表面活性劑，陽離子表面活性劑選自<:12~18垸基聚氧乙烯(n)三甲基氯化銨(n=520)中的至少一種；所說的陽離子單體選自甲基丙烯酸二甲胺基乙酯一氯甲垸季銨、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯氯化芐季銨、丙烯酸二甲胺基乙酯一氯甲烷季銨、丙烯酸二甲胺基乙酯氯化芐季銨、二烯丙基二甲基氯化銨中的一種以上；所說的交聯(lián)單體選自丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、N-羥甲基丙烯酰胺、雙丙烯酸乙二醇酯、二乙烯基苯、丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、N-丁氧甲基丙烯酸、丙烯酸氨基乙酯、丙烯酸氨基丙酯、二甲基間異丙烯基苯基異氰酸酯、甲基丙烯酸丙基一甲基一二乙氧基硅氧烷中的的一種以上；所說的(甲基)丙烯酸酯類單體選自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸異辛酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸-2-羥乙酯、丙烯酸-2-羥丙酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸-2-羥乙酯、甲基丙烯酸-2-羥丙酯中的一種以上；所說的引發(fā)劑選自過硫酸鹽。3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所說的過硫酸鹽選自過硫酸鉀、過硫酸鈉、過硫酸銨中的一種以上。4.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，明膠重均分子量為10000100000。5.根據(jù)權利要求14任一項所述的方法，其特征在于，反應溫度為4(TC95。C，反應時間為28小時。6.采用權利要求15任一項所述方法制備的紙張表面施膠劑。7.權利要求6所述的紙張表面施膠劑用于瓦楞紙、板紙或白卡紙的表面處理。全文摘要本發(fā)明涉及一種紙張表面處理劑，提供了一種紙張表面施膠劑及其制備方法。將陽離子單體、交聯(lián)單體、(甲基)丙烯酸酯類單體與(甲基)苯乙烯加入由分散劑、乳化劑和引發(fā)劑組成的混合乳液中，進行自由基乳液聚合，獲得紙張表面施膠劑。本發(fā)明的紙張表面處理用施膠劑是一種能滿足紙張表面施膠用的高性能、環(huán)保的產(chǎn)品。該產(chǎn)品與淀粉一起對紙張進行表面施膠，不但可大幅度提高紙張的環(huán)壓強度、顯著改善Cobb值，明顯加快熟化速度，基本下機就熟，而且不存在返潮現(xiàn)象，因而可以降低紙張克重，用部分廢紙甚至是100％的廢紙代替木漿，簡化施膠工藝、提高施膠劑的留著率，降低成本、提高產(chǎn)品質量。文檔編號D21H21/16GK101148842SQ200710042968公開日2008年3月26日申請日期2007年6月28日優(yōu)先權日2007年6月28日發(fā)明者尹東華,施曉旦,王養(yǎng)臣,田久旺,黃慶毅申請人:上海東升新材料有限公司