專利名稱：Akd用陽離子高分子乳化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子化學(xué)領(lǐng)域，特別涉及一種陽離子性AKD用高分子乳化 劑的制備方法。
技術(shù)背景中性施膠在國內(nèi)外造紙企業(yè)的應(yīng)用已愈加廣泛，與酸性施膠相比，不論 在提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低綜合成本，還是市場和用戶的青睞程度來講，其優(yōu)勢 亦越來越明顯。經(jīng)實踐證明，AKD己成為國內(nèi)紙廠使用最成熟、最有成效的 中性施膠劑。介于AKD高活性、易水解等特性，其乳液的配制不僅需解決其 乳化問題，還應(yīng)解決其穩(wěn)定性問題。目前，AKD常用乳化劑包括木質(zhì)素磺酸 鈉、陽離子淀粉等天然高分子和表面活性劑。表面活性劑主要有高級脂肪酸、 高級脂肪醇及其酯。上述表面活性劑所制乳液多泡、穩(wěn)定性較差，由于大量 使用陽離子淀粉，在高溫下易出現(xiàn)發(fā)霉、變質(zhì)等問題。且所制AKD乳液在纖 維上的保留率及其與纖維的反應(yīng)性均較低，因此易出i見施膠效果減退的現(xiàn)象, 并且施膠后紙的強度性能有所降低。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種具有優(yōu)良穩(wěn)定分 散保護(hù)功能及提供強陽離子電荷的AKD用陽離子高分子乳化劑的制備方法。 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是1)將聚乙烯醇和去離子水按l-3: IO的質(zhì)量比加入到干燥反應(yīng)器中，加 熱至80-10(TC，保溫1-3小時使反應(yīng)器中的聚乙烯醇完全溶解后，降溫至室 溫制得聚乙烯醇水溶液A或再將溶液A和陽離子醚化劑按100: 140的質(zhì)量 比混合均勻后，用堿調(diào)節(jié)體系pH值至8-10，于50-7(TC反應(yīng)l-3小時制得陽離子改性聚乙烯醇溶液B;2) 將硬性油溶性乙烯基單體、軟性油溶性乙烯基單體、陽離子單體、親 水性乙烯基單體按l: 0.2-10: 0.1-0.5: 0.1-0.3的質(zhì)量比分別混合，硬性油溶性乙烯基單體和軟性油溶性乙烯基單體混合得到溶液c，陽離子單體和親水性乙烯基單體混合得到溶液D;3) 將去離子水與水溶性引發(fā)劑按1 : 0.002-1的質(zhì)量比混合均勻，得到引發(fā)劑水溶液E;4) 分別取半數(shù)以下的溶液C、溶液D和引發(fā)劑水溶液E滴加到溶液A 或溶液B中，于60-85°(:反應(yīng)0.5-211得到陽離子無皂苯丙聚合物種子乳液？， 將剩余的溶液C、 D和引發(fā)劑水溶液E在l-4h內(nèi)滴加到種子乳液F中，滴加 完繼續(xù)保溫2-4h得AKD用陽離子高分子乳化劑，其中，溶液A或溶液B中的純聚乙烯醇溶液C:溶液D:引發(fā)劑水溶液E中的水溶性引發(fā)劑的質(zhì)量 比為l: 3畫10: 5-10: 0.2-1。本發(fā)明的聚乙烯醇采用0588， 1099、 1750、 1788、 1799、 2099、 2488、 2497中的一種或其中一種以上任意比例的混合物；陽離子醚化劑為3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨、2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨中的一種或其中一種以上任 意比例的混合物；硬性油溶性乙烯基單體可采用甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯 酸乙酯、甲基丙烯酸異丙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙 烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸環(huán)己酯、苯乙烯、甲基苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯 酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯中的一種或其中一種以上任意比例的混合物； 軟性油溶性乙烯基單體可采用丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸正丙酯、 丙烯酸己酯、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸十八酯、丙烯酸羥丙酯或丙烯酸羥 乙酯中的一種或其中一種以上任意比例的混合物；陽離子單體可采用甲基丙 烯酰氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、丙烯酰氧乙基二甲基節(jié)基氯化銨、對-乙烯基節(jié)基三甲基 氯化銨、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯氯化芐季銨或二烯丙基二甲基氯化銨中的一種或一種以上任意比例的混合物；親水性乙烯基單體為羥甲基丙烯酰胺、 雙丙酮丙烯酰胺或丙烯酰胺；水溶性引發(fā)劑為過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸 銨-亞硫酸(氫)鈉、過硫酸鉀-亞硫酸(氫)鈉、過硫酸銨-硫代硫酸鈉或過硫酸鉀 畫硫代硫酸鈉。本發(fā)明不使用有機溶劑和小分子表面活性劑，有利于環(huán)境保護(hù)和應(yīng)用效 果的提高。產(chǎn)品可替代傳統(tǒng)AKD乳液中添加的小分子乳化劑和陽離子淀粉， 解決乳液易起泡，穩(wěn)定性和施膠效果差等缺點；由于使用強陽電荷性的高分 子用作乳化劑，所制AKD乳液留著性能和抗陰離子垃圾干擾性能大大提高, 其不僅提高了紙張防水性，還可提高紙張的物理強度；且乳液制備過程中無 需添加陽離子淀粉作膠體保護(hù)劑，避免了其在高溫下和長期儲存過程中易變 質(zhì)導(dǎo)致AKD乳液施膠效果和穩(wěn)定性變差的缺陷。
具體實施方式
實施例1:將聚乙烯醇0588和去離子水按1: 10的質(zhì)量比加入到干燥反 應(yīng)器中，加熱至8(TC，保溫3小時使反應(yīng)器中的聚乙烯醇完全溶解后，降溫 至室溫制得聚乙烯醇水溶液A;2)將硬性油溶性乙烯基單體甲基丙烯酸甲酯、軟性油溶性乙烯基單體 丙烯酸乙酯、陽離子單體甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、親水性乙烯基單 體羥甲基丙烯,按l: 0.2: 0.3: 0.2的質(zhì)量比分別混合，硬性油溶性乙烯基單體和軟性油溶性乙烯基單體混合得到溶液c，陽離子單體和親水性乙烯基單體混合得到溶液D;3)將去離子水與水溶性引發(fā)劑過硫酸銨按l: 0.005的質(zhì)量比混合均勻， 得到引發(fā)劑水溶液E;4)分別取半數(shù)以下的溶液C、溶液D和引發(fā)劑水溶液E滴加到溶液A, 于8(TC反應(yīng)0.8h得到陽離子無皂苯丙聚合物種子乳液F，將剩余的溶液C、 D和引發(fā)劑水溶液E在lh內(nèi)滴加到種子乳液F中，滴加完繼續(xù)保溫2h得AKD 用陽離子高分子乳化劑，其中，溶液A中的純聚乙烯醇溶液C:溶液D: 引發(fā)劑水溶液E中的水溶性弓I發(fā)劑的質(zhì)量比為1: 10: 5: 0.5。實施例2:將聚乙烯醇1099和去離子水按1.5: 10的質(zhì)量比加入到干燥 反應(yīng)器中，加熱至100°C，保溫1小時使反應(yīng)器中的聚乙烯醇完全溶解后，降溫至室溫制得聚乙烯醇水溶液A;2) 將硬性油溶性乙烯基單體甲基丙烯酸乙酯、軟性油溶性乙烯基單體丙烯酸正丁酯、陽離子單體甲基丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨、親水性乙烯基單體雙丙酮丙烯酰胺按1: 3: 0丄0.1的質(zhì)量比分別混合，硬性油溶性乙烯基單體和軟性油溶性乙烯基單體混合得到溶液c，陽離子單體和親水性乙烯基單體混合得到溶液D;3) 將去離子水與水溶性引發(fā)劑過硫酸鉀按1: 0.1的質(zhì)量比混合均勻， 得到引發(fā)劑水溶液E;4) 分別取半數(shù)以下的溶液C、溶液D和引發(fā)劑水溶液E滴加到溶液A, 于8(TC反應(yīng)2h得到陽離子無皂苯丙聚合物種子乳液F,將剩余的溶液C、 D 和弓l發(fā)劑水溶液E在3h內(nèi)滴加到種子乳液F中，滴加完繼續(xù)保溫3h得AKD 用陽離子高分子乳化劑，其中，溶液A中的純聚乙烯醇溶液C:溶液D: 弓I發(fā)劑水溶液E中的水溶性引發(fā)劑的質(zhì)量比為1: 5: 7: 0.7。實施例3:將聚乙烯醇1750和去離子水按3: IO的質(zhì)量比加入到干燥反 應(yīng)器中，加熱至9(TC，保溫2小時使反應(yīng)器中的聚乙烯醇完全溶解后，降溫至室溫制得聚乙烯醇水溶液A;2)將硬性油溶性乙烯基單體甲基丙烯酸異丙酯、軟性油溶性乙烯基單體丙烯酸正丙酯、陽離子單體丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、親水性乙烯基單體 丙烯酰胺按l: 7: 0.5: 0.3的質(zhì)量比分別混合，硬性油溶性乙烯基單體和軟 性油溶性乙烯基單體混合得到溶液C，陽離子單體和親水性乙烯基單體混合 得到溶液D;3) 將去離子水與水溶性引發(fā)劑過硫酸銨-亞硫酸(氫)鈉按1: 0.5的質(zhì)量比 混合均勻，得到引發(fā)劑水溶液E;4) 分別取半數(shù)以下的溶液C、溶液D和引發(fā)劑水溶液E滴加到溶液A， 于75'C反應(yīng)lh得到陽離子無皂苯丙聚合物種子乳液F，將剩余的溶液C、 D 和引發(fā)劑水溶液E在2h內(nèi)滴加到種子乳液F中，滴加完繼續(xù)保溫4h得AKD 用陽離子高分子乳化劑，其中，溶液A中的純聚乙烯醇溶液C:溶液D: 引發(fā)劑水溶液E中的7jC溶性引發(fā)劑的質(zhì)量比為l: 3: 9: 0.2。實施例4:將聚乙烯醇1788和去離子水按2: IO的質(zhì)量比加入到干燥反 應(yīng)器中，加熱至95t，保溫1.3小時使反應(yīng)器中的聚乙烯醇完全溶解后，降溫至室溫制得聚乙烯醇水溶液A;2) 將硬性油溶性乙烯基單體甲基丙烯酸正丙酯、軟性油溶性乙烯基單體丙烯酸己酯、陽離子單體丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨、親水性乙烯基單體羥甲基丙烯酰胺按1: 5: 0.2: 0.3的質(zhì)量比分別混合，硬性油溶性乙烯基單體和軟性油溶性乙烯基單體混合得到溶液c,陽離子單體和親水性乙烯基單體混合得到溶液D;3) 將去離子水與水溶性引發(fā)劑過硫酸鉀-亞硫酸(氫)鈉按1: 0.3的質(zhì)量比 混合均勻，得到引發(fā)劑水溶液E;4) 分別取半數(shù)以下的溶液C、溶液D和弓I發(fā)劑水溶液E滴加到溶液A， 于85。C反應(yīng)0.5h得到陽離子無皂苯丙聚合物種子乳液F，將剩余的溶液C、 D和引發(fā)劑水溶液E在4h內(nèi)滴加到種子乳液F中，滴加完繼續(xù)保溫2.3h得AKD用陽離子高分子乳化劑，其中，溶液A中的純聚乙烯醇溶液C:溶液 D:弓I發(fā)劑水溶液E中的水溶性弓I發(fā)劑的質(zhì)量比為1: 8: 6: 0.4。實施例5:將聚乙烯醇1799和去離子水按2.5: 10的質(zhì)量比加入到干燥 反應(yīng)器中，加熱至85"C，保溫2.6小時使反應(yīng)器中的聚乙烯醇完全溶解后， 降溫至室溫制得聚乙烯醇水溶液A，再將溶液A和陽離子醚化劑3-氯-2-羥丙 基三甲基氯化銨按100: l的質(zhì)量比混合均勻后，用堿調(diào)節(jié)體系pH值至10， 于7(TC反應(yīng)1小時制得陽離子改性聚乙烯醇溶液B;2) 將硬性油溶性乙烯基單體甲基丙烯酸丁酯、軟性油溶性乙烯基單體丙 烯酸十八酯、陽離子單體對-乙烯基芐基三甲基氯化銨、親水性乙烯基單體雙 丙酮丙烯酰胺按l: 10: 0.4: 0.1的質(zhì)量比分別混合，硬性油溶性乙烯基單體 和軟性油溶性乙烯基單體混合得到溶液C，陽離子單體和親水性乙烯基單體 混合得到溶液D;3) 將去離子水與水溶性引發(fā)劑過硫酸銨-硫代硫酸鈉按1: 0.8的質(zhì)量比 混合均勻，得到引發(fā)劑水溶液E;4) 分別取半數(shù)以下的溶液C、溶液D和引發(fā)劑水溶液E滴加到溶液B 中，于70°(:反應(yīng)1.211得到陽離子無皂苯丙聚合物種子乳液？，將剩余的溶液 C、D和弓I發(fā)劑水溶液E在1.5h內(nèi)滴加到種子乳液F中，滴加完繼續(xù)保溫2.8、 h得AKD用陽離子高分子乳化劑，其中，溶液B中的純聚乙烯醇溶液C: 溶液D:弓I發(fā)劑水溶液E中的水溶性引發(fā)劑的質(zhì)量比為1: 6: 8: 1。實施例6:將聚乙烯醇2099和2488以任意比例的混合物和去離子水按 1.8: IO的質(zhì)量比加入到干燥反應(yīng)器中，加熱至97X:,保溫L5小時使反應(yīng)器 中的聚乙烯醇完全溶解后，降溫至室溫制得聚乙烯醇水溶液A,再將溶液A 和陽離子醚化劑2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨按100: 20的質(zhì)量比混合均勻后， 用堿調(diào)節(jié)體系pH值至8，于5(TC反應(yīng)3小時制得陽離子改性聚乙烯醇溶液B;2) 將硬性油溶性乙烯基單體丙烯腈、軟性油溶性乙烯基單體丙烯酸羥丙 酯、陽離子單體甲基丙烯酸二甲胺基乙酯氯化芐季銨、親水性乙烯基單體丙烯酰胺按l: 0.5: 0.2: 0.2的質(zhì)量比分別混合，硬性油溶性乙烯基單體和軟性 油溶性乙烯基單體混合得到溶液C，陽離子單體和親水性乙烯基單體混合得 到溶液D;3) 將去離子水與水溶性引發(fā)劑過硫酸鉀-硫代硫酸鈉按1: 1的質(zhì)量比混 合均勻，得到引發(fā)劑水溶液E;4) 分別取半數(shù)以下的溶液C、溶液D和引發(fā)劑水溶液E滴加到溶液B 中，于65nC反應(yīng)1.8h得到陽離子無皂苯丙聚合物種子乳液F,將剩余的溶液 C、D和引發(fā)劑水溶液E在2.5h內(nèi)滴加到種子乳液F中，滴加完繼續(xù)保溫3.2h 得AKD用陽離子高分子乳化劑，其中，溶液B中的純聚乙烯醇溶液C: 溶液D:弓I發(fā)劑水溶液E中的水溶性弓I發(fā)劑的質(zhì)量比為1: 4: 10: 0.8。實施例7:將聚乙烯醇2497和去離子水按2.7: 10的質(zhì)量比加入到干燥 反應(yīng)器中，加熱至83。C，保溫2.5小時使反應(yīng)器中的聚乙烯醇完全溶解后， 降溫至室溫制得聚乙烯醇7jC溶液A，再將溶液A和陽離子醚化劑3-氯-2-羥丙 基三甲基氯化銨與2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨以任意比例的混合物按100: 40的質(zhì)量比混合均勻后，用堿調(diào)節(jié)體系pH值至9，于6(TC反應(yīng)2小時制得 陽離子改性聚乙烯醇溶液B;2)將硬性油溶性乙烯基單體甲基丙烯酸羥乙酯與甲基丙烯酸羥丙酯以任 意比例的混合物、軟性油溶性乙烯基單體丙烯酸羥丙酯與丙烯酸羥乙酯以任 意比例的混合物、陽離子單體甲基丙烯酸二甲胺基乙酯氯化芐季銨與二烯丙 基二甲基氯化銨以任意比例的混合物、親水性乙烯基單體丙烯酰胺)按1: 9: 0.5: 0.3的質(zhì)量比分別混合，硬性油溶性乙烯基單體和軟性油溶性乙烯基單體混合得到溶液C，陽離子單體和親水性乙烯基單體混合得到溶液D;3) 將去離子水與水溶性引發(fā)劑過硫酸鉀按1: 0.002的質(zhì)量比混合均勻， 得到引發(fā)劑水溶液E;4) 分別取半數(shù)以下的溶液C、溶液D和引發(fā)劑水溶液E滴加到溶液B 中，于82°(:反應(yīng)1.511得到陽離子無皂苯丙聚合物種子乳液？，將剩余的溶液 C、 D和引發(fā)劑水溶液E在3.5h內(nèi)滴加到種子乳液F中，滴加完繼續(xù)保溫3.5h 得AKD用陽離子高分子乳化劑，其中，溶液A或溶液B中的純聚乙烯醇 溶液C:溶液D:引發(fā)劑水溶液E中的7jC溶性引發(fā)劑的質(zhì)量比為1: 9: 7: 0.3。
權(quán)利要求
1. AKD用陽離子高分子乳化劑的制備方法，其特征在于1)將聚乙烯醇和去離子水按1-3∶10的質(zhì)量比加入到干燥反應(yīng)器中，加熱至80-100℃，保溫1-3小時使反應(yīng)器中的聚乙烯醇完全溶解后，降溫至室溫制得聚乙烯醇水溶液A或再將溶液A和陽離子醚化劑按100∶1-40的質(zhì)量比混合均勻后，用堿調(diào)節(jié)體系pH值至8-10，于50-70℃反應(yīng)1-3小時制得陽離子改性聚乙烯醇溶液B；2)將硬性油溶性乙烯基單體、軟性油溶性乙烯基單體、陽離子單體、親水性乙烯基單體按1∶0.2-10∶0.1-0.5∶0.1-0.3的質(zhì)量比分別混合，硬性油溶性乙烯基單體和軟性油溶性乙烯基單體混合得到溶液C，陽離子單體和親水性乙烯基單體混合得到溶液D；3)將去離子水與水溶性引發(fā)劑按1∶0.002-1的質(zhì)量比混合均勻，得到引發(fā)劑水溶液E；4)分別取半數(shù)以下的溶液C、溶液D和引發(fā)劑水溶液E滴加到溶液A或溶液B中，于60-85℃反應(yīng)0.5-2h得到陽離子無皂苯丙聚合物種子乳液F，將剩余的溶液C、D和引發(fā)劑水溶液E在1-4h內(nèi)滴加到種子乳液F中，滴加完繼續(xù)保溫2-4h得AKD用陽離子高分子乳化劑，其中，溶液A或溶液B中的純聚乙烯醇∶溶液C∶溶液D∶引發(fā)劑水溶液E中的水溶性引發(fā)劑的質(zhì)量比為1∶3-10∶5-10∶0.2-1。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的AKD用陽離子高分子乳化劑的制備方法，其 特征在于所述的聚乙烯醇采用0588， 1099、 1750、 1788、 1799、 2099、 2488、 2497中的一種或其中一種以上任意比例的混合物。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的AKD用陽離子高分子乳化劑的制備方法，其特征在于所述的陽離子醚化劑為3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨、2,3-環(huán)氧丙 基三甲基氯化銨中的一種或其中一種以上任意比例的混合物。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的AKD用陽離子高分子乳化劑的制備方法，其 特征在于所述的硬性油溶性乙烯基單體為甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙 酯、甲基丙烯酸異丙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸 叔丁酯、甲基丙烯酸環(huán)己酯、苯乙烯、甲基苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯酸羥 乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯中的一種或其中一種以上任意比例的混合物。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的AKD用陽離子高分子乳化劑的制備方法，其 特征在于所述的軟性油溶性乙烯基單體采用丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、 丙烯酸正丙酯、丙烯酸己酯、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸十八酯、丙烯酸羥 丙酯或丙烯酸羥乙酯中的一種或其中一種以上任意比例的混合物。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的AKD用陽離子高分子乳化劑的制備方法，其 特征在于所述的陽離子單體采用甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙 烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、丙烯酰氧乙基 二甲基節(jié)基氯化銨、對-乙烯基節(jié)基三甲基氯化銨、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯 氯化芐季銨或二烯丙基二甲基氯化銨中的一種或一種以上任意比例的混合物。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的AKD用陽離子高分子乳化劑的制備方法，其 特征在于所述的親水性乙烯基單體為羥甲基丙烯酰胺、雙丙酮丙烯酰胺或 丙烯酰胺。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的AKD用陽離子高分子乳化劑的審U備方法，其 特征在于所述的水溶性引發(fā)劑為過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸銨-亞硫酸(氫) 鈉、過硫酸鉀-亞硫酸(氫)鈉、過硫酸銨-硫代硫酸鈉或過硫酸鉀-硫代硫酸鈉。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種AKD用陽離子高分子乳化劑的制備方法，根據(jù)黏結(jié)組分的物化特性，選擇合適的丙烯酸長鏈脂肪酯、陽離子單體等乙烯基單體，在改性聚乙烯醇的存在下，采用種子聚合法，在水溶液中進(jìn)行自由基無皂乳液共聚合，即可制得AKD用陽離子高分子乳化劑。本發(fā)明可替代傳統(tǒng)AKD乳液中添加的小分子乳化劑，解決乳液易起泡，穩(wěn)定性和施膠效果差等問題，同時其留著性能和抗陰離子垃圾干擾性能得到大大改善，不僅可提高紙張防水性能，還可提高紙張的物理強度；且乳液制備過程中無需添加陽離子淀粉作膠體保護(hù)劑，避免了其在高溫和長期儲存過程中易變質(zhì)導(dǎo)致AKD乳液施膠效果和穩(wěn)定性變差的缺陷。
文檔編號C08F2/12GK101302320SQ200810018398
公開日2008年11月12日 申請日期2008年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月6日
發(fā)明者沈一丁, 王?；? 費貴強 申請人:陜西科技大學(xué)