專利名稱：陽(yáng)離子苯丙乳液及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于灰底白板紙表面施膠的陽(yáng)離子苯丙乳液。
背景技術(shù)：
乳液被廣泛的用于紙張表面施膠，在應(yīng)用過(guò)程中，對(duì)乳液的性能要求越來(lái)越高。隨著乳液應(yīng)用工藝技術(shù)的改進(jìn)和發(fā)展，要求乳液具有良好的工藝適用性，其中，最重要還是苯丙乳液的粘結(jié)性。乳液應(yīng)用于紙張涂料中能明顯提高紙張的表面強(qiáng)度，顯著降低灰底白板紙的Cobb值。隨著二次纖維在制漿造紙?jiān)现斜壤闹饾u增大，以及紙機(jī)白水循環(huán)封閉程度增高，濕部的抄造環(huán)境日益惡劣，陽(yáng)離子型表面施膠劑日益受到人們的青睞，當(dāng)前工廠采用弱陰離子苯丙型表面施膠劑作為一種專門提高抗水性的表面施膠劑，使用過(guò)程中需要添加硫酸鋁增加表面施膠劑的留著率，操作比較麻煩。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種陽(yáng)離子苯丙乳液及其制備方法和應(yīng)用，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷。本發(fā)明的陽(yáng)離子苯丙乳液的制備方法，包括以下步驟a)將25 69重量份(甲基)丙烯酸酯、30 70重量份(甲基)苯乙烯和1 5重量份(甲基)丙烯酸混合，獲得混合單體a ；b)將乳化劑、引發(fā)劑和水混合，獲得乳化劑和引發(fā)劑水溶液b ；乳化劑的用量為總?cè)榛瘎┲亓康?. 5 45. 5% ；引發(fā)劑的用量為總引發(fā)劑重量的2. 5 62. 5% ；水的用量為總水重量的2. 5 38. 5% ；c)將陽(yáng)離子單體和水混合，獲得陽(yáng)離子單體水溶液c ；水的用量為水的總重量用量的2. 5 38. 5% ；d)將混合單體a加入乳化劑、引發(fā)劑和水中混合，獲得混合單體溶液d ；混合單體a的用量為總混合單體a重量的75 85% ；乳化劑的用量為總?cè)榛瘎┲亓康?6. 5 91% ；引發(fā)劑的用量為總引發(fā)劑重量的7. 5 91% ；水的用量為總水重量的13. 5 53% ；e)將余量的混合單體a加入余量的乳化劑、余量的引發(fā)劑和余量的水中，70°C 95°C、條件下反應(yīng)10 40分鐘，然后同時(shí)滴加混合單體溶液d和乳化劑、引發(fā)劑水溶液b 和陽(yáng)離子單體水溶液c，滴加時(shí)間為1 3小時(shí)，50 80°C反應(yīng)1 2小時(shí)，降溫至室溫，用堿性溶液中和至pH = 7 10，過(guò)濾，獲得產(chǎn)品；乳液的重量固含量為25% 50%，平均粒徑為60nm 180nm，pH值7 10 ；各個(gè)組分的重量份數(shù)用量為
混合單體a 陽(yáng)離子單體乳化劑引發(fā)劑水
100份 0.5 1.5份 0.7 7.0份 0.4—4.5 份 90 420份所述(甲基)丙烯酸酯選自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸或甲基丙烯酸C8 C16烷基酯中的至少一種；陽(yáng)離子單體選自對(duì)乙烯基芐基三甲基氯化銨或?qū)谆S基三甲基氯化銨。所述乳化劑選自失水山梨醇三油酸酯、失水山梨醇三硬脂酸酯(斯盤65)、乙二醇脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯、失水山梨醇單硬脂肪酸酯(斯盤60)、失水山梨醇單油酸酯(斯盤80)、二乙二醇脂肪酸酯、失水山梨醇單棕櫚酸酯(斯盤40)、聚氧化丙烯硬脂肪酸酯、失水山梨醇單月桂酸酯(斯盤20)、聚氧化乙烯硬脂肪酸酯、月桂酸聚氧乙烯酯、聚氧化乙烯 (4)失水山梨醇單硬脂肪酸酯(吐溫61)、聚氧化乙烯(5)失水山梨醇單油酸酯(吐溫81)、 聚氧化乙烯(20)失水山梨醇三硬脂酸酯(吐溫65)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇三油酸酯 (吐溫85)、聚氧化乙烯單油酸酯、脂肪醇胺聚氧化乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧化乙烯單月桂酸酯、聚氧化乙烯蓖麻油、聚氧化乙烯(4)失水山梨醇單月桂酸酯(吐溫21)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單硬脂肪酸酯(吐溫60)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單油酸酯(吐溫80)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單棕櫚酸酯(吐溫40)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單月桂酸酯(吐溫20)中的至少一種；所述引發(fā)劑選自過(guò)硫酸鉀、過(guò)硫酸鈉、過(guò)硫酸銨中的至少一種；所說(shuō)的堿性溶液選自氫氧化鈉水溶液、氫氧化鉀水溶液、氫氧化銨水溶液中的至少一種，重量固含量為25% ；采用本發(fā)明的方法制備的陽(yáng)離子苯丙乳液，可應(yīng)用于灰底白板紙表面施膠。本聚合物乳液的優(yōu)點(diǎn)是，乳膠粒引進(jìn)了具有強(qiáng)親水性的季銨鹽基團(tuán)，使其分子鏈上具有許多正電荷中心，無(wú)需添加硫酸鋁就能與纖維上的負(fù)電荷結(jié)合生成離子鍵，并同時(shí)增加了氫鍵中心，和纖維上的非離子表面生成氫鍵，改善了乳液的水溶性，改善了乳液在紙張表面纖維吸附留著，明顯地增強(qiáng)紙張的表面強(qiáng)度，顯著降低灰底白板紙的Cobb值。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1陽(yáng)離子苯丙乳液的合成a)將25g丙烯酸正丁酯、70g苯乙烯和5g丙烯酸混合制成混合單體。備用。b)將0.07g乙二醇脂肪酸酯，0.05g聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單油酸酯(吐溫 80)、0. Ig過(guò)硫酸鉀溶解于IOg去離子水。備用。
c)將0. 6g對(duì)乙烯基芐基三甲基氯化銨溶解于20去離子水，備用。d)將80ga)步驟中的混合單體加入0. 4g乙二醇脂肪酸酯、0. Ig聚氧化乙烯(20) 失水山梨醇單油酸酯(吐溫80)、0. 2g過(guò)硫酸鉀和50g去離子水溶解成水溶液，攪拌30分
鐘。備用。e)將20ga)步驟中的混合單體加入0. 05g乙二醇脂肪酸酯，0. 05g聚氧化乙烯 (20)失水山梨醇單油酸酯(吐溫80)、0. Ig過(guò)硫酸鉀和23. 6g去離子水的水溶液中，70件下反應(yīng)40分鐘，然后滴加d)步驟中的混合液3小時(shí)。50°C同時(shí)滴加b)步驟中的混合液和 c)步驟中的混合液。f) 50°C保溫2小時(shí)。降溫至25°C，用20g氫氧化鈉水溶液中和，繼續(xù)攪拌10分鐘。 經(jīng)325過(guò)濾，得陽(yáng)離子苯丙乳液，固含量45wt%，平均粒徑100nm(使用Malven粒徑儀測(cè)得)，pH = 7. 38 (使用PHS-3C精密pH計(jì)測(cè)得)。實(shí)施例2陽(yáng)離子苯丙乳液的合成a)將50g丙烯酸正丁酯、45g苯乙烯和5g丙烯酸混合制成混合單體。備用。b)將0. 25g失水山梨醇三油酸酯，0. 2g聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單油酸酯(吐溫80)、0. 4g過(guò)硫酸鉀溶解于45g去離子水。備用。c)將0. 5g對(duì)甲基芐基三甲基氯化銨溶解于20去離子水。備用。d)將80ga)步驟中的混合單體加入0. 4g失水山梨醇三油酸酯、0. Ig聚氧化乙烯 (20)失水山梨醇單油酸酯(吐溫80)、0. 2g過(guò)硫酸鉀和50g去離子水溶解成水溶液，攪拌 30分鐘。備用。e)將20ga)步驟中的混合單體加入0. 05g失水山梨醇三油酸酯，0. 05g聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單油酸酯(吐溫80)、0. Ig過(guò)硫酸鉀和23. 6g去離子水的水溶液中，70 件下反應(yīng)40分鐘，然后滴加d)步驟中的混合液3小時(shí)。50°C同時(shí)滴加b)步驟中的混合液和c)步驟中的混合液。f) 50°C保溫2小時(shí)。降溫至25°C，用20g氫氧化鈉水溶液中和，繼續(xù)攪拌10分鐘。 經(jīng)325過(guò)濾，得陽(yáng)離子苯丙乳液，固含量49. 8wt%，平均粒徑98nm(使用Malven粒徑儀測(cè)得)，pH = 9. 96 (使用PHS-3C精密pH計(jì)測(cè)得)。實(shí)施例3陽(yáng)離子苯丙乳液的合成a)將25g丙烯酸甲酯、70g苯乙烯和5g甲基丙烯酸混合制成混合單體。備用。b)將0. 07g聚氧化丙烯硬脂肪酸酯，0. 05g聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單硬脂肪酸酯(吐溫60)、0. Ig過(guò)硫酸鉀溶解于IOg去離子水。備用。c)將0. 7g對(duì)甲基芐基三甲基氯化銨溶解于20去離子水。備用。d)將80ga)步驟中的混合單體加入0. 4g聚氧化丙烯硬脂肪酸酯、0. Ig聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單硬脂肪酸酯(吐溫60)、0. 2g過(guò)硫酸鈉和50g去離子水溶解成水溶液， 攪拌30分鐘。備用。e)將20ga)步驟中的混合單體加入0. 05g聚氧化丙烯硬脂肪酸酯，0. 05g聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單硬脂肪酸酯(吐溫60)、0. Ig過(guò)硫酸鈉和23. 6g去離子水的水溶液中，70件下反應(yīng)40分鐘，然后滴加d)步驟中的混合液3小時(shí)。50°C同時(shí)滴加b)步驟中的混合液和c)步驟中的混合液。f) 50°C保溫2小時(shí)。降溫至25°C，用20g氫氧化鈉水溶液中和，繼續(xù)攪拌10分鐘。 經(jīng)325過(guò)濾，得陽(yáng)離子苯丙乳液，固含量44. 8wt%,平均粒徑138nm(使用Malven粒徑儀測(cè)得)，pH = 7. 25 (使用PHS-3C精密pH計(jì)測(cè)得)。實(shí)施例4陽(yáng)離子苯丙乳液的合成a)將35g丙烯酸甲酯、55g苯乙烯和IOg甲基丙烯酸混合制成混合單體。備用。b)將0. Sg聚氧化丙烯硬脂肪酸酯，0. 05g聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單硬脂肪酸酯(吐溫60)、0. Ig過(guò)硫酸鉀溶解于IOg去離子水。備用。c)將0. 6g對(duì)乙烯基芐基三甲基氯化銨溶解于20去離子水。備用。d)將80ga)步驟中的混合單體加入0. 4g聚氧化丙烯硬脂肪酸酯、0. Ig聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單硬脂肪酸酯(吐溫60)、0. 2g過(guò)硫酸鈉和50g去離子水溶解成水溶液， 攪拌30分鐘。備用。e)將20ga)步驟中的混合單體加入0. 05g聚氧化丙烯硬脂肪酸酯，0. 05g聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單硬脂肪酸酯(吐溫60)、0. Ig過(guò)硫酸鈉和23. 6g去離子水的水溶液中，70件下反應(yīng)40分鐘，然后滴加d)步驟中的混合液3小時(shí)。50°C同時(shí)滴加b)步驟中的混合液和c)步驟中的混合液。f) 50°C保溫2小時(shí)。降溫至25°C，用20g氫氧化鈉水溶液中和，繼續(xù)攪拌10分鐘。 經(jīng)325過(guò)濾，得陽(yáng)離子苯丙乳液，固含量48. 5wt%,平均粒徑179nm(使用Malven粒徑儀測(cè)得)，pH = 7. 05 (使用PHS-3C精密pH計(jì)測(cè)得)。實(shí)施例5陽(yáng)離子苯丙乳液的合成a)將35g甲基丙烯酸甲酯、55g苯乙烯和IOg甲基丙烯酸混合制成混合單體。備
用。
b)將0. 07g聚氧化丙烯硬脂肪酸酯，0. 05g聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單硬脂肪酸酯(吐溫60)、0. Ig過(guò)硫酸鉀溶解于IOg去離子水。備用。c)將0. 9g對(duì)乙烯基芐基三甲基氯化銨溶解于20去離子水。備用。d)將70ga)步驟中的混合單體加入0. 4g聚氧化丙烯硬脂肪酸酯、0. Ig聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單硬脂肪酸酯(吐溫60)、0. 2g過(guò)硫酸鈉和50g去離子水溶解成水溶液， 攪拌30分鐘。備用。e)將20ga)步驟中的混合單體加入0. 05g聚氧化丙烯硬脂肪酸酯，0. 05g聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單硬脂肪酸酯(吐溫60)、0. Ig過(guò)硫酸鈉和23. 6g去離子水的水溶液中，70件下反應(yīng)40分鐘，然后滴加d)步驟中的混合液3小時(shí)。50°C同時(shí)滴加b)步驟中的混合液和c)步驟中的混合液。f) 50°C保溫2小時(shí)。降溫至25°C，用20g氫氧化鈉水溶液中和，繼續(xù)攪拌10分鐘。 經(jīng)325過(guò)濾，得陽(yáng)離子苯丙乳液，固含量49. 3wt%,平均粒徑156nm(使用Malven粒徑儀測(cè)得)，pH = 7. 85 (使用PHS-3C精密pH計(jì)測(cè)得)。實(shí)施例6在灰底白板紙上表面施膠
7
對(duì)比例按中國(guó)專利CN101148842A方法制備的施膠劑，固含量為20wt%將實(shí)施例1 5配方制備的施膠劑，用去離子水稀釋至20wt%施膠液的配制配制500克10wt%氧化淀粉水溶液，升溫至90°C，糊化20分鐘， 降溫至40°C，再加入實(shí)施例1 5配方制備的施膠劑(氧化淀粉(干)施膠劑(濕)= 50 4)，再加水稀釋至6wt%。對(duì)比例施膠液的配制配制500克IOwt %氧化淀粉水溶液，升溫至90°C，糊化20 分鐘，降溫至40°C，再加入對(duì)比例配方制備的施膠劑(氧化淀粉(干)施膠劑(濕)= 50 4)，施膠液固含量控制在8wt%。Cobb 值測(cè)定采用杭州輕通博科自動(dòng)化技術(shù)有限公司的XSH型可勃吸收性測(cè)定儀按GB/T 1540-1989方法檢測(cè)待測(cè)紙樣。在灰底白板紙上表面施膠環(huán)壓強(qiáng)度測(cè)定采用杭州輕通博科自動(dòng)化技術(shù)有限公司的CT300A壓縮強(qiáng)度測(cè)試儀檢測(cè)待測(cè)紙樣。在紙張上表面施膠使用對(duì)比例配方配制的施膠液在120克瓦楞原紙上用10#涂布棒進(jìn)行涂布，涂布量為2g/m2，涂布后分別在110°C烘箱中烘30秒或120秒，取出，冷卻至室溫進(jìn)行測(cè)定。使用實(shí)施例1 5配方配制的施膠液在120克瓦楞原紙上用10#涂布棒進(jìn)行涂布，涂布量為1. 6g/m2，涂布后分別在110°C烘箱中烘30秒或120秒，取出，冷卻至室溫進(jìn)行測(cè)定。使用對(duì)比例配方配制的施膠液在120克原紙上用10#涂布棒進(jìn)行涂布，涂布量為 2g/m2，涂布后分別在110°C烘箱中烘30秒或120秒，取出，冷卻至室溫進(jìn)行測(cè)定。使用實(shí)施例1 5配方配制的施膠液在120克瓦楞原紙上用10#涂布棒進(jìn)行涂布，涂布量為1. 6g/m2，涂布后分別在110°C烘箱中烘30秒或120秒，取出，冷卻至室溫進(jìn)行測(cè)定。
權(quán)利要求
1.陽(yáng)離子苯丙乳液的制備方法，其特征在于，包括以下步驟a)將(甲基)丙烯酸酯、(甲基)苯乙烯和(甲基)丙烯酸混合，獲得混合單體a；b)將乳化劑、引發(fā)劑和水混合，獲得乳化劑和引發(fā)劑水溶液b；c)將陽(yáng)離子單體和水混合，獲得陽(yáng)離子單體水溶液c；d)將混合單體a加入乳化劑、引發(fā)劑和水中混合，獲得混合單體溶液d；e)將混合單體a加入乳化劑、引發(fā)劑和水中，反應(yīng)，然后同時(shí)滴加混合單體溶液d和乳化劑、引發(fā)劑水溶液b和陽(yáng)離子單體水溶液c，反應(yīng)，用堿性溶液中和至pH = 7 10，過(guò)濾， 獲得產(chǎn)品；所述陽(yáng)離子單體選自對(duì)乙烯基芐基三甲基氯化銨或?qū)谆S基三甲基氯化銨。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟a)中，將25 69重量份(甲基)丙烯酸酯、30 70重量份(甲基)苯乙烯和 1 5重量份(甲基)丙烯酸混合，獲得混合單體a ；步驟b)中，乳化劑的用量為總?cè)榛瘎┲亓康?. 5 45. 5% ；引發(fā)劑的用量為總引發(fā)劑重量的2. 5 62. 5% ；水的用量為總水重量的2. 5 38. 5% ； 步驟c)中，水的用量為水的總重量用量的2. 5 38. 5% ；步驟d)中，混合單體a的用量為總混合單體a重量的75 85% ；乳化劑的用量為總?cè)榛瘎┲亓康?6. 5 91%;引發(fā)劑的用量為總引發(fā)劑重量的7. 5 91%;水的用量為總水重量的13. 5 53% ；步驟e)中，將余量的混合單體a加入余量的乳化劑、余量的引發(fā)劑和余量的水中， 70°C 95°C、條件下反應(yīng)10 40分鐘，然后同時(shí)滴加混合單體溶液d和乳化劑、引發(fā)劑水溶液b和陽(yáng)離子單體水溶液c，滴加時(shí)間為1 3小時(shí)，50 80°C反應(yīng)1 2小時(shí)，降溫至室溫，用堿性溶液中和至pH = 7 10，過(guò)濾，獲得產(chǎn)品； 各個(gè)組分的重量份數(shù)用量為混合單體a 陽(yáng)離子單體乳化劑引發(fā)劑水100份 0.5 1.5份 0.7 7.0份 0.4—4.5 份 90 420份。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述(甲基)丙烯酸酯選自丙烯酸甲酯、 丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸或甲基丙烯酸C8 C16烷基酯中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述乳化劑選自失水山梨醇三油酸酯、失水山梨醇三硬脂酸酯(斯盤65)、乙二醇脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯、失水山梨醇單硬脂肪酸酯(斯盤60)、失水山梨醇單油酸酯(斯盤80)、二乙二醇脂肪酸酯、失水山梨醇單棕櫚酸酯(斯盤40)、聚氧化丙烯硬脂肪酸酯、失水山梨醇單月桂酸酯(斯盤20)、聚氧化乙烯硬脂肪酸酯、月桂酸聚氧乙烯酯、聚氧化乙烯(4)失水山梨醇單硬脂肪酸酯(吐溫61)、聚氧化乙烯(5)失水山梨醇單油酸酯(吐溫81)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇三硬脂酸酯(吐溫65)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇三油酸酯(吐溫85)、聚氧化乙烯單油酸酯、脂肪醇胺聚氧化乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧化乙烯單月桂酸酯、聚氧化乙烯蓖麻油、聚氧化乙烯(4)失水山梨醇單月桂酸酯(吐溫21)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單硬脂肪酸酯(吐溫60)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單油酸酯(吐溫80)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單棕櫚酸酯(吐溫40)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單月桂酸酯(吐溫20)中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述引發(fā)劑選自過(guò)硫酸鉀、過(guò)硫酸鈉或過(guò)硫酸銨中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所說(shuō)的堿性溶液選自氫氧化鈉水溶液、氫氧化鉀水溶液、氫氧化銨水溶液中的至少一種，重量固含量為10 25%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6任一項(xiàng)所述方法制備的陽(yáng)離子苯丙乳液。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的陽(yáng)離子苯丙乳液，其特征在于，乳液的重量固含量為25% 50%，平均粒徑為60nm 180nm，pH值7 10。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的陽(yáng)離子苯丙乳液的應(yīng)用，其特征在于用于灰底白板紙表面施膠。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種陽(yáng)離子苯丙乳液及其制備方法和應(yīng)用，制備方法包括以下步驟a)將(甲基)丙烯酸酯、(甲基)苯乙烯和(甲基)丙烯酸混合，獲得混合單體a；b)將乳化劑、引發(fā)劑和水混合，獲得水溶液b；c)將陽(yáng)離子單體和水混合，獲得水溶液c；d)將混合單體a加入乳化劑、引發(fā)劑和水中混合，獲得混合單體溶液d；e)將混合單體a加入乳化劑、引發(fā)劑和水中，反應(yīng)，滴加溶液d和乳化劑、水溶液b和水溶液c，反應(yīng)，用堿性溶液中和，獲得產(chǎn)品；所述陽(yáng)離子單體選自對(duì)乙烯基芐基三甲基氯化銨或?qū)谆S基三甲基氯化銨。本發(fā)明改善了乳液在紙張表面纖維吸附留著，明顯地增強(qiáng)紙張的表面強(qiáng)度，顯著降低灰底白板紙的Cobb值。
文檔編號(hào)C08F212/14GK102432731SQ201110375710
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月22日
發(fā)明者尹東華, 施曉旦, 李威, 王養(yǎng)臣 申請(qǐng)人:上海東升新材料有限公司