本發(fā)明屬于精細(xì)化學(xué)品新材料領(lǐng)域,特別涉及一種紙用納米色漿分散劑及其制備方法及應(yīng)用。
背景技術(shù):
色紙是有顏色的紙品,染料能溶于水,與纖維有天然的親合性,能吸附在纖維表面及內(nèi)部,著色容易、染色效果明顯,因而在抄紙過(guò)程中被廣泛使用,但染料染色紙品色牢度低,易褪色,不耐久,色紙檔次較低。有機(jī)顏料比染料的優(yōu)越之處是有極強(qiáng)的抗日曬牢度,色彩鮮艷持久,是高檔色紙青睞的品種。但有機(jī)顏料不溶于水,不能與纖維直接結(jié)合,著色困難。水性色漿的優(yōu)異色彩鮮艷度和耐久性在油墨和涂料中得到越來(lái)越多應(yīng)用,但油墨用色漿或涂料用色漿采用直接與基材接觸后干燥,工藝相對(duì)簡(jiǎn)單,著色容易,色漿制備所用分散劑制備相對(duì)較容易。紙用色漿需要在抄紙漿料中的防止水體沖洗和機(jī)械力干擾,需要增強(qiáng)色漿在纖維上吸附力。目前有關(guān)紙用納米色漿制備及抄紙著色的技術(shù)文獻(xiàn)暫沒(méi)有報(bào)導(dǎo)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的首要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足,提供一種紙用納米色漿分散劑的制備方法。
本發(fā)明的另一目的在于提供通過(guò)上述制備方法得到的紙用納米色漿分散劑及其應(yīng)用。
本發(fā)明的再一目的在于提供一種含有上述紙用納米色漿分散劑的紙用納米色漿,及其制備方法與應(yīng)用。
本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種紙用納米色漿分散劑的制備方法,包括如下步驟:
(1)先用水和乳化劑混勻,用ph值調(diào)節(jié)劑將ph值調(diào)節(jié)為8~9,得到乳化液;
(2)接著加入疏水性單體和親水性單體,乳化至成均一狀態(tài),然后升溫至60~80℃,加入引發(fā)劑水溶液進(jìn)行反應(yīng);
(3)再加入穩(wěn)定劑,得到分散劑,得到紙用納米色漿分散劑;
其中,各成分按質(zhì)量份數(shù)計(jì),如下:疏水性單體1~10份、親水性單體5~30份、穩(wěn)定劑1~5份、乳化劑1~10份、引發(fā)劑1~5份、水適量、ph調(diào)節(jié)劑適量。
所述的疏水性單體優(yōu)選為苯乙烯、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯中的一種或至少兩種。
所述的丙烯酸酯優(yōu)選為丙烯酸丁酯。
所述的疏水性單體的含量?jī)?yōu)選為4質(zhì)量份。
所述的親水性單體優(yōu)選為丙烯酸、甲基丙烯酸、亞甲基丁二酸、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和馬來(lái)酸酐中的一種或至少兩種。
所述的親水性單體的含量?jī)?yōu)選為20質(zhì)量份。
所述的穩(wěn)定劑優(yōu)選為含有羥基、胺基和羧基中的至少一種基團(tuán)的水溶性聚合物,譬如淀粉、聚乙烯醇、殼聚糖、羧甲基纖維素鈉和聚丙烯酰胺等等。
所述的聚乙烯醇優(yōu)選為聚乙烯醇1799。
所述的穩(wěn)定劑的含量?jī)?yōu)選為2質(zhì)量份。
所述的乳化劑為陰離子型乳化劑;優(yōu)選為十二烷基磺酸鈉。
所述的乳化劑的含量?jī)?yōu)選為2質(zhì)量份。
所述的引發(fā)劑為自由基引發(fā)劑;優(yōu)選為過(guò)硫酸銨、過(guò)硫酸鉀、過(guò)氧化氫、過(guò)硫酸銨/亞硫酸氫鈉、過(guò)硫酸銨/硫酸亞鐵、過(guò)氧化氫/硫酸亞鐵、過(guò)硫酸鉀/硝酸銀、過(guò)硫酸鉀/氯化亞鐵、或過(guò)氧化氫/氯化亞鐵。
所述的水的用途是溶劑作用,其用量是能使得其他成分充分混合。
所述的水的用量?jī)?yōu)選為50~150質(zhì)量份。
所述的水優(yōu)選為蒸餾水。
所述的ph調(diào)節(jié)劑優(yōu)選為氨水、氫氧化鈉和氫氧化鉀中的一種或至少兩種。
所述的ph調(diào)節(jié)劑的用量是使得乳化液的ph值為8~9。
步驟(2)中所述的升溫的溫度優(yōu)選為70~80℃。
步驟(2)中所述的反應(yīng)的時(shí)間優(yōu)選為2~3小時(shí)。
一種紙用納米色漿分散劑,通過(guò)上述制備方法得到。
所述的紙用納米色漿分散劑在制備紙用納米色漿中的應(yīng)用。
一種紙用納米色漿,包含上述紙用納米色漿分散劑。
所述的紙用納米色漿,包含a組分和b組分;a組分包含如下按質(zhì)量份數(shù)計(jì)算的成分:色粉60~70份、固含量為40%的紙用納米色漿分散劑8~12份、樹(shù)脂100份、潤(rùn)濕劑10份、水適量;b組分為紙用固色劑。
所述的色粉優(yōu)選為藍(lán)色系色粉,色粉為市售色粉。
所述的樹(shù)脂優(yōu)選為具有低(-40℃以下)玻璃化溫度、成膜性能強(qiáng)、固色性能好的乳液,這里尤指聚氨酯樹(shù)脂、聚丙烯酸酯樹(shù)脂等;最優(yōu)選為takelacws-6021。
所述的潤(rùn)濕劑指含三個(gè)羥基以上的醇,如甘油,三甘醇單丁醚。
所述的紙用固色劑優(yōu)選為明礬、聚酰胺環(huán)氧氯丙烷(pae)、陽(yáng)離子聚丙烯酰胺(cpam)、聚二甲基二烯丙基氯化銨(pdadmac)和殼聚糖中的一種或至少兩種。
所述的適量指的是水的用量能使得其他成分,如色粉、分散劑、樹(shù)脂、潤(rùn)濕劑充分濕潤(rùn)、不干結(jié)的量;優(yōu)選為50~300質(zhì)量份;更優(yōu)選為200質(zhì)量份。
所述的水優(yōu)選蒸餾水。
所述的紙用納米色漿的制備方法,包括如下步驟:
(1)色粉分散:先將所述的紙用納米色漿分散劑的固含量調(diào)整為40%,然后與水和色粉混合,研磨分散至色漿粒度d50范圍200~500納米;
(2)色漿配制:色漿包含a組分和b組分;將步驟(1)最終分散后得到的色粉加入樹(shù)脂和潤(rùn)濕劑,混合均勻,得到a組分;b組分為紙用固色劑。
所述的紙用納米色漿在制備色紙中的應(yīng)用。
所述的紙用納米色漿在制備色紙中的應(yīng)用,包括如下步驟:
1)在色紙成型前進(jìn)行色漿的調(diào)制:將所述的紙用納米色漿中a組分的濃度調(diào)節(jié)為固含量為30~40%;
2)抄紙固色:在抄紙過(guò)程中先加入步驟1)調(diào)制后的色漿,再加入紙用固色劑(b組分),混合充分后,進(jìn)行抄紙固色。
步驟2)中所述的抄紙固色過(guò)程中若還需添加加其它化學(xué)品,如增強(qiáng)劑、施膠劑、填料等,最好在添加固色劑后再添加。
步驟2)中所述調(diào)制后的色漿的用量按不同的紙品的要求添加量不同,優(yōu)選為每噸紙漿配比2kg固含量為30~40%的a組分。
步驟2)中所述的紙用固色劑的用量按不同的紙品的要求添加量不同,優(yōu)選為每噸紙漿配比0.5~2kg紙用固色劑;更優(yōu)選為每噸紙漿配比1~2kg紙用固色劑。
步驟2)中所述的混合的時(shí)間優(yōu)選為5~10min。
本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果:
(1)本發(fā)明提供的色漿分散劑分散效果好,有利于分散色粉,使其更為穩(wěn)定。
(2)本發(fā)明提供的紙用有機(jī)顏料色漿固色容易,在抄紙過(guò)程中使用,易于與纖維結(jié)合,且附著牢固。
(3)使用本發(fā)明提供的紙用有機(jī)顏料色漿得到的色紙具有極強(qiáng)的抗日曬牢度,達(dá)6級(jí),色彩鮮艷持久。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述,但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
實(shí)施例1
以下各物質(zhì)成分均按質(zhì)量份計(jì)。
(1)將水100份和十二烷基磺酸鈉2份混合后,氨水調(diào)節(jié)ph8~9;再加入苯乙烯單體3份、丙烯酸丁酯1份、甲基丙烯酸10份和丙烯酰胺10份,于100rpm的轉(zhuǎn)速乳化15分鐘后,為均一狀態(tài);升溫至75℃,滴加過(guò)硫酸銨2份(配成10%(w/w)水溶液,即20份),反應(yīng)3小時(shí),后加穩(wěn)定劑(聚乙烯醇1799)2份,混勻,得到分散劑。用水調(diào)整分散劑濃度40%。
(2)色粉分散:先將水200份、濃度為40%的分散劑8份、色粉(科萊恩藍(lán)色色粉,c.i.15:3藍(lán))60份,研磨分散至色漿粒度d50范圍200-500納米(通過(guò)激光粒度儀測(cè)量,最大粒度不超過(guò)500nm)。
(3)色漿配制:將步驟(2)分散后的色粉中加入100份樹(shù)脂劑(takelacws-6021)和10份潤(rùn)濕劑(甘油),混合10min,得到水性色漿。調(diào)整水性色漿的濃度為30%。
(4)抄紙固色:色紙成型前加入步驟(3)配制得到的水性色漿,水性色漿的用量是每噸紙漿配比2kg水性色漿計(jì);再加入固色劑明礬,固色劑的用量是每噸紙漿配比1kg固色劑計(jì);混合5min,抄紙。
抄紙后,采用愛(ài)色麗色密度計(jì)測(cè)量色紙顏色,藍(lán)色色密度1.2。通過(guò)分光光度計(jì)(600nm)檢測(cè),廢水吸光度0.086。
采用常規(guī)fbl藍(lán)色染料染色(采用fbl藍(lán)色染料的過(guò)程如下:色紙成型前在漿料中加入fbl藍(lán)色染料,再按1噸紙漿配比1份紙用固色劑加入固色劑(明礬),混合5min,進(jìn)行抄紙),相同染料(0.2%用量)用量下,色紙藍(lán)色密度0.9,廢水吸光度0.121。
實(shí)施例2
以下各物質(zhì)成分均按質(zhì)量份計(jì)。
(1)將水50份和十二烷基磺酸鈉2份混合后,氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)ph8-9;再加入苯乙烯單體3份、丙烯酸丁酯1份、丙烯酸10份、丙烯酰胺5份和馬來(lái)酸酐5份,于200rpm的轉(zhuǎn)速乳化15分鐘后,為均一狀態(tài);升溫至70℃,滴加過(guò)硫酸銨2份(配成10%(w/w)水溶液,即20份),反應(yīng)2.5小時(shí),后加穩(wěn)定劑(羧甲基纖維素鈉市售的,廣州道駿生物科技公司)2份,混勻,得到分散劑。用水調(diào)整分散劑濃度40%。
(2)色粉分散:先將水200份、濃度為40%的分散劑12份、色粉(basf藍(lán)色色粉(c.i.60藍(lán)))70份,研磨分散至色漿粒度d50范圍200-500納米。
(3)色漿配制:將步驟(2)分散后的色粉中加入100份樹(shù)脂劑(takelacws-6021)和10份潤(rùn)濕劑(甘油),混合10min,得到水性色漿。調(diào)整水性色漿的濃度為40%。
(4)抄紙固色:色紙成型前加入步驟(3)配制得到的水性色漿,水性色漿的用量是每噸紙漿配比2kg水性色漿計(jì);再加入固色劑明礬,固色劑的用量是每噸紙漿配比1kg固色劑計(jì);混合5min,抄紙。
抄紙后,采用愛(ài)色麗色密度計(jì)測(cè)量色紙顏色,藍(lán)色色密度1.2。廢水吸光度0.086。
采用常規(guī)fbl藍(lán)色染料染色(采用fbl藍(lán)色染料的過(guò)程如下:色紙成型前在漿料中加入fbl藍(lán)色染料,再按1噸紙漿配比1份紙用固色劑加入固色劑(明礬),混合5min,進(jìn)行抄紙),相同染料用量(0.2%用量)下,色紙藍(lán)色密度0.9,廢水吸光度0.121。
實(shí)施例3
以下各物質(zhì)成分均按質(zhì)量份計(jì)。
(1)將水150份和十二烷基磺酸鈉2份混合后,氨水調(diào)節(jié)ph8-9;再加入苯乙烯單體3份、丙烯酸丁酯1份、甲基丙烯酸10份、丙烯酰胺5份和丙烯酸羥丙酯5份,于150rpm的轉(zhuǎn)速乳化15分鐘后,為均一狀態(tài);升溫至80℃,滴加過(guò)硫酸銨2份(配成10%(w/w)水溶液,即20份),反應(yīng)2小時(shí),后加穩(wěn)定劑(聚乙烯醇1799)2份,混勻,得到分散劑。用水調(diào)整分散劑濃度40%。
(2)色粉分散:先將水200份、濃度為40%的分散劑10份、色粉(basf藍(lán)色色粉(c.i.60藍(lán)))63份,研磨分散至色漿粒度d50范圍200-500納米。
(3)色漿配制:將步驟(2)分散后的色粉中加入100份樹(shù)脂劑(takelacws-6021)和10份潤(rùn)濕劑(甘油),混合10min,得到水性色漿。調(diào)整水性色漿的濃度為35%。
(4)抄紙固色:色紙成型前加入步驟(3)配制得到的水性色漿,水性色漿的用量是每噸紙漿配比2kg水性色漿計(jì);再加入固色劑polydadmac(廣州卓高化工,分子量5萬(wàn)以上),固色劑的用量是每噸紙漿配比2kg固色劑計(jì);混合5min,抄紙。
抄紙后,采用愛(ài)色麗色密度計(jì)測(cè)量色紙顏色,藍(lán)色色密度1.12。廢水吸光度0.095。
采用常規(guī)fbl藍(lán)色染料染色(采用fbl藍(lán)色染料的過(guò)程如下:色紙成型前在漿料中加入fbl藍(lán)色染料,再按1噸紙漿配比1份紙用固色劑加入固色劑(polydadmac),混合5min,進(jìn)行抄紙),相同染料用量(0.2%用量)下,色紙藍(lán)色密度0.9,廢水吸光度0.121。
實(shí)施例4
以下各物質(zhì)成分均按質(zhì)量份計(jì)。
(1)將水100份和十二烷基磺酸鈉2份混合后,氨水調(diào)節(jié)ph8-9;再加入苯乙烯單體3份、丙烯酸丁酯1份、甲基丙烯酸5份、丙烯酰胺10份和馬來(lái)酸酐5份,于180rpm的轉(zhuǎn)速乳化15分鐘后,為均一狀態(tài);升溫至70℃,滴加過(guò)硫酸銨2份(配成10%(w/w)水溶液,即20份),反應(yīng)3小時(shí),后加穩(wěn)定劑(聚乙烯醇1799)2份,混勻,得到分散劑。用水調(diào)整分散劑濃度40%。
(2)色粉分散:先將水200份、濃度為40%的分散劑10份、色粉(basf藍(lán)色色粉(c.i.60藍(lán)))68份,研磨分散至色漿粒度d50范圍200-500納米。
(3)色漿配制:將步驟(2)分散后的色粉中加入100份樹(shù)脂劑(takelacws-6021)和10份潤(rùn)濕劑(甘油),混合10min,得到水性色漿。調(diào)整水性色漿的濃度為32%。
(4)抄紙固色:色紙成型前加入步驟(3)配制得到的水性色漿,水性色漿的用量是每噸紙漿配比2kg水性色漿計(jì);再加入固色劑cpam(駿能助留劑cpam,分子量300萬(wàn)),固色劑的用量是每噸紙漿配比1kg固色劑計(jì);混合5min,抄紙。
抄紙后,采用愛(ài)色麗色密度計(jì)測(cè)量色紙顏色,藍(lán)色色密度1.15。廢水吸光度0.091。
采用常規(guī)fbl藍(lán)色染料染色(采用fbl藍(lán)色染料的過(guò)程如下:色紙成型前在漿料中加入fbl藍(lán)色染料,再按1噸紙漿配比1份紙用固色劑加入固色劑(cpam),混合5min,進(jìn)行抄紙),相同染料用量下,色紙藍(lán)色密度0.9,廢水吸光度0.121。
對(duì)比例1使用其他分散劑制備色漿
以下各物質(zhì)成分均按質(zhì)量份計(jì)。
(1)色粉分散:將水200份、色粉(科萊恩藍(lán)色色粉,c.i.15:3藍(lán))60份,和10份色漿分散劑聚羧酸酯聚合物高分子分散劑demolp,加入研磨機(jī)中,研磨分散至研磨色漿粒度同實(shí)施例1。
(2)色漿配制:將步驟(1)分散后的色粉中加入100份樹(shù)脂劑(takelacws-6021)和10份潤(rùn)濕劑(甘油),混合10min,得到水性色漿。調(diào)整水性色漿的濃度為30%。
(3)抄紙固色:色紙成型前在漿料中按1噸紙漿配比2kg濃度為固含量30%的色漿加入色漿,再按1噸紙漿配比1kg紙用固色劑加入固色劑(明礬),混合5min,進(jìn)行抄紙。
抄紙后,采用愛(ài)色麗色密度計(jì)測(cè)量色紙顏色,藍(lán)色色密度0.92。廢水吸光度0.122。
對(duì)比例2乳化劑和其他成分共同混合
以下各物質(zhì)成分均按質(zhì)量份計(jì)。
(1)將水100份、十二烷基磺酸鈉2份、苯乙烯單體3份、丙烯酸丁酯1份、甲基丙烯酸10份和丙烯酰胺10份混合后,氨水調(diào)節(jié)ph8~9,接著于100rpm的轉(zhuǎn)速乳化15分鐘后,為均一狀態(tài);升溫至75℃,滴加過(guò)硫酸銨2份(配成10%(w/w)水溶液,即20份),反應(yīng)3小時(shí),后加穩(wěn)定劑(聚乙烯醇1799)2份,混勻,得到分散劑。用水調(diào)整分散劑濃度40%。
(2)色粉分散:同實(shí)施例1步驟(2)。
(3)色漿配制:同實(shí)施例1步驟(3)。
(4)抄紙固色:同實(shí)施例1步驟(4)。
抄紙后,采用愛(ài)色麗色密度計(jì)測(cè)量色紙顏色,藍(lán)色色密度1.0。廢水吸光度0.105。
對(duì)比例3缺少乳化劑
以下各物質(zhì)成分均按質(zhì)量份計(jì)。
(1)將水100份、苯乙烯單體3份、丙烯酸丁酯1份、甲基丙烯酸10份和丙烯酰胺10份,氨水調(diào)節(jié)ph8~9,攪拌混勻后;升溫至75℃,滴加過(guò)硫酸銨2份(配成10%(w/w)水溶液,即20份),反應(yīng)3小時(shí),后加穩(wěn)定劑(聚乙烯醇1799)2份,混勻,得到分散劑。用水調(diào)整分散劑濃度40%。
(2)色粉分散:同實(shí)施例1步驟(2)。
(3)色漿配制:同實(shí)施例1步驟(3)。
(4)抄紙固色:色紙成型前加入步驟(3)配制得到的水性色漿,水性色漿的用量是每噸紙漿配比2kg水性色漿計(jì);再加入固色劑明礬,固色劑的用量是每噸紙漿配比1kg固色劑計(jì);混合5min,抄紙。
抄紙后,采用愛(ài)色麗色密度計(jì)測(cè)量色紙顏色,藍(lán)色色密度0.98。廢水吸光度0.086。
上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式,但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制,其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化,均應(yīng)為等效的置換方式,都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。