造紙面涂用高平滑苯丙乳液的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種造紙面涂用高平滑苯丙乳液的制備方法，包括如下步驟：將全部功能性單體和部分引發(fā)劑、乳化劑、水、混合單體混合均勻，得到均相乳液A；混合單體由（甲基）丙烯酸酯、（甲基）苯乙烯、（甲基）丙烯酸組成；將聚氨酯預(yù)聚體、余量的引發(fā)劑、乳化劑、混合單體和余量的水加入反應(yīng)釜，在60～80℃反應(yīng)0.5～2.0小時(shí)，然后滴加均相乳液A進(jìn)行反應(yīng)，用堿性物質(zhì)中和至pH為6～9，獲得所述的造紙面涂用高平滑改進(jìn)型苯丙乳液。本發(fā)明高平滑苯丙乳液能夠有效地克服現(xiàn)有工藝的缺點(diǎn)，使苯丙乳液的應(yīng)用性能大大提高，使紙張的平滑度、表面強(qiáng)度、附著力和光澤度都得到明顯改善。
【專(zhuān)利說(shuō)明】造紙面涂用高平滑苯丙乳液的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種改進(jìn)型面涂用高平滑苯丙乳液的制備方法。
【背景技術(shù)】[0002]隨著印刷工藝飛速發(fā)展，人們對(duì)涂布紙的質(zhì)量要求越來(lái)越高，涂布紙作為高檔材料用紙，其精美的外觀質(zhì)量也成為人們的追求目標(biāo)。苯丙乳液由于其工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，被廣泛用于紙張涂料的粘結(jié)劑，紙制品涂層等領(lǐng)域，市場(chǎng)需求也越來(lái)越大。
[0003]苯丙乳液具有耐熱性、耐候性好等特點(diǎn)，但也存在一些明顯的缺點(diǎn)，如聚丙烯酸酯乳液存在低溫成膜性、抗回粘性、平滑度不夠好等問(wèn)題，所以為了克服以上缺點(diǎn)，我們需要對(duì)其進(jìn)行性能改進(jìn)。
[0004] 申請(qǐng)人:曾公開(kāi)了一種苯丙乳液的制備方法(CN201210088383.3)，制備得到的乳液應(yīng)用于紙張涂料，使面涂后紙張表面強(qiáng)度略有增強(qiáng)，儲(chǔ)藏穩(wěn)定性提高，但平滑度還不夠。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種造紙面涂用高平滑苯丙乳液的制備方法及應(yīng)用，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0007]本發(fā)明造紙面涂用高平滑苯丙乳液的制備方法，包括如下步驟:
[0008](I)將全部功能性單體和部分引發(fā)劑、乳化劑、水、混合單體混合均勻，得到均相乳液A ;混合單體由(甲基)丙烯酸酯、(甲基)苯乙烯、(甲基)丙烯酸組成；
[0009](2)將聚氨酯預(yù)聚體、余量的引發(fā)劑、乳化劑、混合單體和余量的水加入反應(yīng)釜，在60~80°C反應(yīng)0.5~2.0小時(shí)，然后滴加步驟(1)的均相乳液A進(jìn)行反應(yīng)，用堿性物質(zhì)中和至pH為6~9，獲得所述的造紙面涂用高平滑改進(jìn)型苯丙乳液。
[0010]作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述混合單體，以所述混合單體的總重量為基準(zhǔn)，重量份數(shù)配比為:
[0011](甲基)丙烯酸酯20-50份、
[0012](甲基)苯乙烯45-75份、
[0013](甲基)丙烯酸3-10份。
[0014]所述步驟(2)中，將聚氨酯預(yù)聚體、余量的引發(fā)劑、余量的乳化劑、余量的混合單體和余量的水在60~80°C反應(yīng)0.5~2.0小時(shí)，然后滴加步驟(1)的均相乳液A，在1.0~
2.5小時(shí)內(nèi)加完，然后在70~90°C反應(yīng)1.0~2.0小時(shí)，降溫至20~40°C，用堿性物質(zhì)中和至pH為6~9。
[0015]所述的功能性單體選自N-乙烯基吡咯烷酮、烯丙基-N-乙基-β -(1-乙烯脲)-氨基甲酸酯、烯丙基-Ν-2- (2-氧-1-咪唑烷基)-乙基琥珀酸酯中的至少一種。
[0016]所述功能性單體用量為混合單體總重量的0.5-3.0%。
[0017]作為進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，上述各組份的重量份數(shù)如下:[0018]
混合聯(lián)100份、
臟麵雛(軒)1.0~3.0份、
引發(fā)劑0.5-3.0份、
乳化劑0.6~3.0份、
水85~200份。
[0019]其中絕干是指不含水的重量。
[0020]所述聚氨酯預(yù)聚體選自二亞甲基二苯基二異氰酸酯基預(yù)聚體、4，4 一二苯甲烷二異氰酸酯基預(yù)聚體、2，4 -甲苯二異氰酸酯基預(yù)聚體中的至少一種。
[0021]所述(甲基)丙烯酸酯類(lèi)單體選自丙烯酸異辛酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯中的至少一種。
[0022]所述乳化劑選自陰離子表面活性劑或非離子表面活性劑中的至少一種。
[0023]所述非離子表面活性劑選自失水梨醇三油酸酯、聚氧化乙烯蓖麻油、乙二醇脂肪酸酯、壬基酚聚氧乙烯醚、松香酸聚氧乙烯酯、聚氧化乙烯單油酸酯、月桂酸聚氧乙烯酯或甘油聚氧乙烯醚聚氧丙烯醚脂肪酸酯、二芐基異丙苯基酚聚氧乙烯醚中的至少一種；
[0024]所述陰離子表面活性劑選自十二烷基二苯醚二磺酸鈉、丁二酸磺酸鈉、油酸鈉、ClO~C20烷基硫酸鈉、二環(huán)己基-2-磺基琥珀酸鈉、ClO~C20烷基萘磺酸鈉或油酸鉀中的至少一種。
[0025]所述堿性物質(zhì)選自氫氧化鈉水溶液、氫氧化銨水溶液、氫氧化鉀水溶液中的至少一種，重量濃度為10~25% ;所述的引發(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。
[0026]本發(fā)明制備的改進(jìn)型面涂用高平滑苯丙乳液對(duì)CN 201210088383.3進(jìn)行了改進(jìn)，我們通過(guò)采用加入功能性單體和在釜底加入聚氨酯預(yù)聚體的方法，使苯丙乳液的應(yīng)用性能大大提高，使紙張的平滑度、表面強(qiáng)度、附著力以及光澤度都得到明顯改善，適用于造紙涂布用面涂涂料。
[0027]發(fā)明人推測(cè)，加入的聚氨酯預(yù)聚體分子鏈中的末端基團(tuán)和丙烯酸樹(shù)脂分子鏈之間形成化學(xué)鍵交聯(lián)，可使聚合物結(jié)合緊密，而且兩種聚合物相容性的改善可以使聚氨酯的粘結(jié)性能更充分地發(fā)揮，這樣極大地改善了面涂紙的表面強(qiáng)度。此外，加入的功能性單體是一種帶有未配對(duì)電子的氮的化合物，而且是具有未配對(duì)電子的環(huán)狀化合物，此類(lèi)單體與丙烯酸單體共聚時(shí)，可改變高分子空間構(gòu)型，明顯改善附著力；另外空間構(gòu)型的改變，可使涂料中各物質(zhì)結(jié)合緊密，在紙張纖維表面形成立體環(huán)狀膜層，從而使涂料膜層得到部分封閉，提高了涂布紙的平滑度 。另外，此類(lèi)單體與苯乙烯上的苯環(huán)易形成p-η共軛體系，由于這種相互之間的共軛作用，使面涂后紙張的光澤度得到較大提高。
[0028]本發(fā)明制備的改進(jìn)型苯丙乳液，重量固含量為35~55%，pH值為6~9，平均粒徑為80~170nm。能夠有效地克服現(xiàn)有工藝的缺點(diǎn)，使苯丙乳液的應(yīng)用性能大大提高，使紙張的平滑度、表面強(qiáng)度、附著力和光澤度都得到明顯改善。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面給出本發(fā)明較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0030]實(shí)施例1
[0031]將0.09克過(guò)硫酸鉀、0.10克二環(huán)己基-2-磺基琥珀酸鈉、0.05克壬基酚聚氧乙烯醚、50克水以及75克混合單體(35份丙烯酸異辛酯、62份苯乙烯、3份丙烯酸)和4克烯丙基-N-乙基-β - (1-乙烯脲)-氨基甲酸酯，攪拌得到均相乳液Α，待用。
[0032]將0.5克2，4 —甲苯二異氰酸酯基預(yù)聚體、2.91克過(guò)硫酸鉀、1.90克二環(huán)己基-2-磺基琥珀酸鈉、0.95克壬基酚聚氧乙烯醚、25克混合單體(35份丙烯酸異辛酯、62份苯乙烯、3份丙烯酸)和150克水加入帶有冷凝器、攪拌器、溫度計(jì)和滴加裝置的1000mL四口燒瓶中，攪拌升溫至80°C，反應(yīng)2小時(shí)；然后將均相乳液A在2.5小時(shí)內(nèi)加完，在85°C下保溫I小時(shí)，降溫至25°C，再用重量濃度10%的氫氧化鈉水溶液中和，調(diào)節(jié)pH，經(jīng)100目篩網(wǎng)過(guò)濾得改進(jìn)型苯丙乳液。重量固含量為35.1%，平均粒徑為81nm (使用Malvern粒徑儀測(cè)得)，pH值為8.99 (使用PHS-3C精密pH計(jì)測(cè)得)。
[0033]實(shí)施例2
[0034]將0.3克 過(guò)硫酸銨、0.4克丁二酸磺酸鈉、0.2克月桂酸聚氧乙烯酯、19克水以及65克混合單體(50份甲基丙烯酸乙酯、45份苯乙烯、5份丙烯酸)和2克烯丙基-N-2- (2-氧-1-咪唑烷基)-乙基琥珀酸酯，攪拌得到均相乳液A，待用。
[0035]將2.2克2，4 一甲苯二異氰酸酯基預(yù)聚體、0.7克過(guò)硫酸銨、0.93克丁二酸磺酸鈉、0.467克月桂酸聚氧乙烯酯、35克混合單體(50份甲基丙烯酸乙酯、45份苯乙烯、5份丙烯酸)和133克水加入帶有冷凝器、攪拌器、溫度計(jì)和滴加裝置的1000mL四口燒瓶中，攪拌升溫至70°C，反應(yīng)0.5小時(shí)；然后將均相乳液A在2小時(shí)內(nèi)加完，在70°C下保溫2.0小時(shí)，降溫至30°C，再用20%的氫氧化鉀水溶液中和，調(diào)節(jié)pH，經(jīng)100目篩網(wǎng)過(guò)濾得改進(jìn)型苯丙乳液。重量固含量為41.2%，平均粒徑為139nm (使用Malvern粒徑儀測(cè)得)，pH值為7.76 (使用PHS-3C精密pH計(jì)測(cè)得)。
[0036]實(shí)施例3
[0037]將0.2克過(guò)硫酸銨、0.3克十二烷基硫酸鈉、0.1克失水梨醇三油酸酯、20克水以及55克混合單體(40份甲基丙烯酸丁酯、50份苯乙烯、10份丙烯酸)和3克烯丙基-N-2- (2-氧-1-咪唑烷基)-乙基琥珀酸酯，攪拌得到均相乳液A，待用。
[0038]將1.8克4，4 一二苯甲烷二異氰酸酯基預(yù)聚體、1.8克過(guò)硫酸銨、0.45克十二烷基硫酸鈉、0.15克失水梨醇三油酸酯、45克混合單體(55份甲基丙烯酸丁酯、39份苯乙烯、10份丙烯酸)和100克水加入帶有冷凝器、攪拌器、溫度計(jì)和滴加裝置的1000mL四口燒瓶中，攪拌升溫至80°C，反應(yīng)1.5小時(shí)；然后將均相乳液A在1.5小時(shí)內(nèi)加完，在70°C下保溫2小時(shí)，降溫至25°C，再用15%的氫氧化鈉水溶液中和，調(diào)節(jié)pH，經(jīng)100目篩網(wǎng)過(guò)濾得改進(jìn)型苯丙乳液。重量固含量為47.3%，平均粒徑為124nm(使用Malvern粒徑儀測(cè)得)，pH值為6.02(使用PHS-3C精密pH計(jì)測(cè)得)。
[0039]實(shí)施例4[0040]將0.1克過(guò)硫酸鈉、0.05克十二烷基萘磺酸鈉、0.05克二芐基異丙苯基酚聚氧乙烯醚、20克水以及85克混合單體(20份丙烯酸丁酯、75份苯乙烯、5份甲基丙烯酸)和I克N-乙烯基吡咯烷酮，攪拌得到均相乳液A，待用；
[0041]將3.0克二亞甲基二苯基二異氰酸酯基預(yù)聚體、0.4克過(guò)硫酸鈉、0.25克十二烷基萘磺酸鈉、0.25克二芐基異丙苯基酚聚氧乙烯醚、15克混合單體(20份丙烯酸丁酯、75份苯乙烯、5份甲基丙烯酸)和65克水加入帶有冷凝器、攪拌器、溫度計(jì)和滴加裝置的1000mL四口燒瓶中，攪拌升溫至60°C，反應(yīng)I小時(shí)；然后將均相乳液A在I小時(shí)內(nèi)滴加完，在70°C下保溫2.0小時(shí)，降溫至20°C，再用25%的氫氧化鈉水溶液中和，調(diào)節(jié)pH，經(jīng)100目篩網(wǎng)過(guò)濾得改進(jìn)型苯丙乳液。重量固含量為54.9%，平均粒徑為170nm (使用Malvern粒徑儀測(cè)得)，pH值為6.53 (使用PHS-3C精密pH計(jì)測(cè)得)。
[0042]實(shí)施例5
[0043]對(duì)比例:按照CN 201210088383.3的方法制備苯丙乳液。
[0044]使用實(shí)施例1~4，按照CN200910196765的制備方法配制涂料。
[0045]使用實(shí)施例1~4和對(duì)比例進(jìn)行應(yīng)用檢測(cè),結(jié)果見(jiàn)下表:
[0046]紙張涂布后平滑度檢測(cè)結(jié)果如下，平滑度按GB/T 456-2002方法檢測(cè)。
[0047]
【權(quán)利要求】
1.一種造紙面涂用高平滑苯丙乳液的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)將全部功能性單體和部分引發(fā)劑、乳化劑、水、混合單體混合均勻，得到均相乳液A;混合單體由(甲基)丙烯酸酯、(甲基)苯乙烯、(甲基)丙烯酸組成； (2)將聚氨酯預(yù)聚體、余量的引發(fā)劑、乳化劑、混合單體和余量的水加入反應(yīng)釜，在60~80°C反應(yīng)0.5~2.0小時(shí)，然后滴加步驟(1)的均相乳液A進(jìn)行反應(yīng)，用堿性物質(zhì)中和至pH為6~9，獲得所述的造紙面涂用高平滑改進(jìn)型苯丙乳液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，各組份的重量份數(shù)如下: 混合單體100份、mmmmmm (纏干)w-bm引麵0.5?3織乳化劑(16-3.0.、水85~200 億。 所述混合單體，以所述混合單體的總重量100份為基準(zhǔn)，重量份數(shù)配比為: (甲基)丙烯酸酯20-50份、 (甲基)苯乙烯 45-75份、 (甲基)丙烯酸 3-10份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)中，將聚氨酯預(yù)聚體、余量的引發(fā)劑、余量的乳化劑、余量的混合單體和余量的水在60~80°C反應(yīng)0.5~2.0小時(shí)，然后滴加步驟(1)的均相乳液A，在1.0~2.5小時(shí)內(nèi)加完，然后在70~90°C反應(yīng)1.0~2.0小時(shí)，降溫至20~40°C，用堿性物質(zhì)中和至pH為6~9。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述功能性單體選自N-乙烯基吡咯烷酮、烯丙基-N-乙基-β- (1-乙烯脲)-氨基甲酸酯、烯丙基-Ν-2- (2-氧-1-咪唑烷基)-乙基琥珀酸酯中的至少一種，所述功能性單體用量為混合單體總重量的0.5-3.0%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚氨酯預(yù)聚體選自二亞甲基二苯基二異氰酸酯基預(yù)聚體、4，4 一二苯甲烷二異氰酸酯基預(yù)聚體、2，4 一甲苯二異氰酸酯基預(yù)聚體中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述(甲基)丙烯酸酯類(lèi)單體選自丙烯酸異辛酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述乳化劑選自陰離子表面活性劑或非離子表面活性劑中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述非離子表面活性劑選自失水梨醇三油酸酯、聚氧化乙烯蓖麻油、乙二醇脂肪酸酯、壬基酚聚氧乙烯醚、松香酸聚氧乙烯酯、聚氧化乙烯單油酸酯、月桂酸聚氧乙烯酯或甘油聚氧乙烯醚聚氧丙烯醚脂肪酸酯、二芐基異丙苯基酚聚氧乙烯醚中的至少一種；所述陰離子表面活性劑選自十二烷基二苯醚二磺酸鈉、丁二酸磺酸鈉、油酸鈉、Cio~C20烷基硫酸鈉、二環(huán)己基-2-磺基琥珀酸鈉、ClO~C20烷基萘磺酸鈉或油酸鉀中的至少一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述堿性物質(zhì)選自氫氧化鈉水溶液、氫氧化銨水溶液、氫氧化鉀水溶液中的至少一種，重量濃度為10~25% ;所述的引發(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。
【文檔編號(hào)】C08F226/02GK103709848SQ201310750370
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】施曉旦, 周海波, 王養(yǎng)臣 申請(qǐng)人:上海東升新材料有限公司