專利名稱：改進(jìn)的紙張施膠劑及其制備方法以及紙張施膠方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在纖維素基產(chǎn)品，比如紙張，施膠方面的改進(jìn)。更具體說，本發(fā)明涉及一種施膠劑的制造方法，包括在水存在下將不飽和烯類單體混合物共聚形成施膠分散體，以及涉及由這種方法得到的施膠劑和用這種施膠劑給纖維素基產(chǎn)品施膠的方法。
背景技術(shù)：
合成聚合物廣泛地用作纖維素基產(chǎn)品如紙張、紙板等的施膠劑。當(dāng)在造紙的過程中或在造紙工藝結(jié)束時(shí)添加或施加時(shí)，一般施膠劑可以通過賦予紙張表面更大的疏水特性，借此避免或減少油墨流入或流過紙張表面從而改善紙張的性能，比如可印刷性。賦予紙張這些特性的聚合物一般具有疏水的性質(zhì)，因此在水溶液中可以是溶解的或不溶的，這取決于增加的疏水性的程度。當(dāng)它們是水溶性的時(shí)候，可以以水溶液的形式提供給用戶。當(dāng)它們不溶于水的時(shí)候，通?？梢砸运稚Ⅲw或乳液的形式提供給用戶，在這些形式中，施膠聚合物以小顆粒或液滴的形式分散在水溶液中。
這些水分散體或乳液一般是通過在水存在下由單體聚合或共聚而形成的。為了使分散體或乳液的形成更加容易，也為了避免形成的聚合物立即凝聚成為大塊，在聚合過程中經(jīng)常存在著乳化劑和表面活性劑，以幫助形成分散體和/或使最終產(chǎn)物穩(wěn)定化。比如，在WO97/37078中說明可以使用陰離子、陽(yáng)離子、兩性離子和非離子的乳化劑。然而，在某些情況下，在造紙過程中使用表面活性劑或乳化劑可能導(dǎo)致不希望有的起泡和降低施膠作用。
許多傳統(tǒng)的聚合施膠劑含有烯類不飽和共聚單體的重復(fù)單元，這包括羧酸或磺酸基團(tuán)或它們的鹽，見比如WO97/37078和US-5,240,771、5,231,145、5,139,614、5,138,004、4,115,331、4,030,970和4,001,193，所有這些在此都引作參考。然而，由于鹽和酸的形式經(jīng)常具有不同的溶解性，在表面施膠劑中包含這些重復(fù)單元可能具有增加施膠劑pH值敏感性的不希望的影響，在某些情況下影響之大使得極大地削弱了施膠劑發(fā)揮其預(yù)期作用的能力。
近年來，另外一些施膠劑被開發(fā)出來，比如苯乙烯/丙烯酸酯乳液，它不含有包括羧酸或磺酸基團(tuán)或它們的鹽在內(nèi)的烯類不飽和共聚單體的重復(fù)單元。然而，即使對(duì)于其中任選地包含這些單元的施膠劑(見US-4,835,212)，仍然存在著希望進(jìn)一步改善施膠穩(wěn)定性和/或分散體穩(wěn)定性問題。
因此，存在的問題是，在現(xiàn)有的施膠劑中經(jīng)常含有不希望含量的表面活性劑、乳化劑和/或酸性重復(fù)單元，見US-5,258,466。簡(jiǎn)單地從配方中除去這些組分是一個(gè)權(quán)宜之計(jì)，已被證實(shí)是不令人滿意的，因?yàn)槌ニ鼈兘?jīng)常引起施膠能力和/或分散體穩(wěn)定性的不希望降低。所以，由于需要保留或改進(jìn)施膠能力和分散體穩(wěn)定性就使降低施膠劑中表面活性劑、乳化劑和/或酸組分含量的問題復(fù)雜化。
現(xiàn)在令人意外地發(fā)現(xiàn)，可以在水存在下和不存在(a)烯類不飽和羧酸和磺酸和它們的鹽，(b)分子量小于約1,000的乳化劑或表面活性劑的情況下，通過使單體混合物的單體組分聚合來制備施膠劑，這里的混合物含有有效量的丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯或丙烯酸丙酯和穩(wěn)定劑，得到的分散體具有給纖維素基產(chǎn)品施膠的能力，它與含有酸性重復(fù)單元和/或乳化劑或表面活性劑和/或缺乏有效量丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯或丙烯酸丙酯的可比較產(chǎn)品相比，性能相當(dāng)或更好。令人意外地是，不使用這些組分，本發(fā)明的施膠分散體也顯示出經(jīng)常與烯類不飽和羧酸和磺酸及它們的鹽和/或乳化劑或表面活性劑有關(guān)的改善物理穩(wěn)定性。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及一種制備施膠劑的方法，該方法包括(Ⅰ)形成一種混合物，其包含(A)基于總重量5～40wt％的包括下面單體的烯類不飽和單體(1)基于單體總摩爾數(shù)20～80％摩爾的至少一種選自苯乙烯、C1～C4烷基取代的苯乙烯、α-甲基苯乙烯和在環(huán)上鹵代的苯乙烯的單體；(2)基于單體總摩爾數(shù)0～80％摩爾的至少一種(甲基)丙烯酸C4～C12烷基酯單體；(3)基于單體總摩爾數(shù)5～50％摩爾的至少一種選自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸丙酯的單體，以及
(B)一種選自多糖和重均分子量為1,000或更高的合成水溶性聚合物的穩(wěn)定劑，其中，在所述混合物中，所述(A)和所述(B)的比例為約0.6∶1～約1.7∶1，而且其中所述混合物基本不含有(ⅰ)烯類不飽和羧酸和磺酸和它們的鹽，(ⅱ)分子量小于1,000的乳化劑或表面活性劑，以及(Ⅱ)在水存在下將所述烯類不飽和單體共聚形成分散體。
本發(fā)明還涉及包含下面成分的施膠劑(A)基于總重量5～40wt％的包括下面重復(fù)單元的合成聚合物(1)基于重復(fù)單元總摩爾數(shù)20～80％摩爾的至少一種選自苯乙烯、C1～C4烷基取代的苯乙烯、α-甲基苯乙烯和在環(huán)上鹵代的苯乙烯的重復(fù)單元；(2)基于重復(fù)單元總摩爾數(shù)0～80％摩爾的至少一種(甲基)丙烯酸C4～C12烷基酯重復(fù)單元；(3)基于重復(fù)單元總摩爾數(shù)5～50％摩爾的至少一種選自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸丙酯的重復(fù)單元，以及(B)一種選自多糖和重均分子量為1,000或更高的合成水溶性聚合物的穩(wěn)定劑，其中，在所述施膠劑中，所述(A)和所述(B)的重量比例為約0.6∶1～約1.7∶1，而且其中所述施膠劑基本不含有分子量小于1,000的乳化劑或表面活性劑，以及其中所述合成聚合物基本不含有酸性重復(fù)單元。
本發(fā)明還涉及一種施膠方法，該方法包括(a)提供紙漿；(b)提供如上所述的施膠劑；(c)由所述紙漿形成紙幅；以及(d)將所述施膠劑與所述紙漿混合，或者將所述施膠劑涂布到所述紙幅上，其用量能有效地由所述紙幅形成的紙施膠。
詳細(xì)說明本發(fā)明的施膠劑一般是水不溶性聚合物在水溶液中的分散體?？梢酝ㄟ^在水存在下使相應(yīng)的單體聚合而得到分散的聚合物顆?；蛞旱巍Ｒ话阃ㄟ^形成包含水和基于分散體總重量的約5％～約40％，優(yōu)選約8％～約30％，更優(yōu)選約10％～約25％重量的烯類不飽和單體的混合物，讓此混合物經(jīng)受聚合的條件，優(yōu)選是攪拌和優(yōu)選在穩(wěn)定劑存在下來進(jìn)行聚合反應(yīng)。作為在本文中所使用的這些術(shù)語，得到的施膠分散體或施膠劑是在水溶液中，優(yōu)選含有穩(wěn)定劑的情況下包括了細(xì)分散水不溶性聚合物顆粒的水分散體。
烯類不飽和單體一般包括兩類或三類單體，在這里標(biāo)為(1)、(2)和(3)。烯類不飽和單體一般包括(1)基于單體總摩爾數(shù)約20％～約80％，優(yōu)選約30％～約75％，更優(yōu)選約40～約60％摩爾的至少一種選自苯乙烯、α-甲基苯乙烯、C1～C4烷基取代的苯乙烯，比如乙烯基甲苯和在環(huán)上鹵代的苯乙烯，如氯代苯乙烯的單體。優(yōu)選苯乙烯。
烯類不飽和單體還可以包括(2)基于單體總摩爾數(shù)約0％～約80％，優(yōu)選10％～約60％，更優(yōu)選約20％～約50％摩爾的至少一種(甲基)丙烯酸C4～C12烷基酯。適當(dāng)?shù)膯误w包括(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)丙烯酸新戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸環(huán)己酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸庚酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸棕櫚基酯、(甲基)丙烯酸硬脂基酯。優(yōu)選丙烯酸丁酯。
烯類不飽和單體一般還包括(3)基于單體總摩爾數(shù)約5％～約50％，優(yōu)選約8％～約30％，更優(yōu)選約10％～約20％摩爾的至少一種選自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸丙酯的單體，優(yōu)選丙烯酸甲酯和丙烯酸乙酯。意外的是，包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和/或丙烯酸丙酯在內(nèi)使得形成的施膠劑能夠提供滿意的或改善的施膠效果，而不需要烯類不飽和羧酸和磺酸和它們的鹽，或者分子量小于約1,000的乳化劑或表面活性劑。
除了(1)、(2)和(3)類烯類不飽和單體以外，也可以包括其他的烯類不飽和單體?？梢院?1)、(2)和(3)類烯類不飽和單體共聚的其它適當(dāng)單體的例子包括(甲基)丙烯酰胺、烷基(甲基)丙烯酰胺和具有羥基官能團(tuán)的單體，比如羥乙基甲基丙烯酸酯和羥乙基丙烯酸酯。優(yōu)選丙烯酰胺。這些其它烯類不飽和單體的加入量一般是基于單體總摩爾數(shù)的約20％摩爾或更少，優(yōu)選約10％摩爾或更少。就量而言，烯類不飽和單體(1)、(2)和(3)以及其它單體的摩爾百分?jǐn)?shù)總計(jì)為100。
一般是在水中通過攪拌或者攪動(dòng)單體，并使單體經(jīng)受聚合條件來進(jìn)行烯類不飽和單體的聚合。聚合反應(yīng)可以優(yōu)選在沒有氧的條件下和在惰性氣體比如氮?dú)獯嬖谙?，加入適當(dāng)?shù)木酆弦l(fā)劑來引發(fā)。引發(fā)劑包括常規(guī)的引發(fā)劑如過硫酸銨、過氧化氫、氫過氧化物、過氧化苯甲酰、有機(jī)過氧化物和偶氮類引發(fā)劑，如2,2’-偶氮二異丁腈(AIBN)，以及氧化還原體系如二氧化硫/過氧化氫、二氧化硫/叔丁基氫過氧化物、二氧化硫/溴酸鈉、鐵(Ⅱ)/過氧化氫、鐵(Ⅱ)/過硫酸鈉、鐵(Ⅱ)/過硫酸鉀、鐵(Ⅱ)/過硫酸銨、過硫酸銨/偏亞硫酸氫鈉、過硫酸鈉/偏亞硫酸氫鈉、過硫酸鉀/偏亞硫酸氫鈉和過氧化氧化還原引發(fā)劑。優(yōu)選鐵(Ⅱ)/過氧化氫。紫外線輻射也可以用來引發(fā)聚合反應(yīng)。根據(jù)引發(fā)劑類型不同，聚合溫度一般是約20℃～約100℃，雖然更高或者更低的溫度偶然也可以是適當(dāng)?shù)摹１热缈梢哉{(diào)節(jié)聚合溫度以防止在聚合過程中發(fā)生單體不希望的揮發(fā)。在聚合結(jié)束或接近結(jié)束時(shí)，優(yōu)選加入常規(guī)的引發(fā)劑，更優(yōu)選加入過氧化氫以降低得到的水分散體中殘留的單體含量。
可以以間歇的方式，或者以連續(xù)加單體或分步驟加單體的方式，或者以這些方式結(jié)合的方式進(jìn)行聚合過程。也可以在聚合過程中任何時(shí)間加入水，以及附加的等分引發(fā)劑或其它聚合助劑。優(yōu)選在能夠穩(wěn)定最終產(chǎn)物的穩(wěn)定劑存在下進(jìn)行烯類不飽和單體的聚合。比如可以制備包括單體、適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定劑和水的混合物，然后如本文中所述進(jìn)行單體聚合，形成施膠分散體?；诜稚Ⅲw的總重量，穩(wěn)定劑的用量?jī)?yōu)選是約8％～約30％，更優(yōu)選約10％～約20％重量。在混合物中烯類不飽和單體與穩(wěn)定劑的重量比一般是約0.6∶1～約1.7∶1，優(yōu)選約0.8∶1～約1.5∶1，更優(yōu)選約0.9∶1～約1.2∶1。因?yàn)橥ㄟ^實(shí)施本發(fā)明一般完全將單體轉(zhuǎn)化為聚合物，混合物中烯類不飽和單體與穩(wěn)定劑的重量比一般等于在得到的施膠分散體中形成的聚合物與穩(wěn)定劑的重量比。
一種適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定劑是多糖。多糖可以是水溶性的藻酸鹽(鈉鹽或鉀鹽)、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素或淀粉，優(yōu)選淀粉。適當(dāng)?shù)牡矸郯ㄑ帑?、小麥、馬鈴薯、谷物、含蠟玉米、稻米、木薯淀粉、高粱、小麥，優(yōu)選含蠟玉米。淀粉可以被比如酶、酸、熱化學(xué)轉(zhuǎn)化和氧化，優(yōu)選氧化。淀粉也可以被改性比如酸改性和預(yù)凝膠化。淀粉還可以被化學(xué)處理，比如醚化、酯化、交聯(lián)、離子化，比如陽(yáng)離子化、陰離子化和兩性離子化，優(yōu)選陽(yáng)離子化。也可以使用被前面所述處理聯(lián)合處理的淀粉，以及上述淀粉的混合物。優(yōu)選的淀粉是陽(yáng)離子化的，最優(yōu)選的是氧化的陽(yáng)離子化含蠟玉米淀粉。
另一種適當(dāng)?shù)?，雖然不那么優(yōu)選的穩(wěn)定劑是重均分子量約1,000或更高的，優(yōu)選約5,000或更高的，甚至更優(yōu)選大于約15,000，最優(yōu)選約20,000或更高的水溶性合成聚合物。分子量是重均分子量，用常規(guī)的高壓篩析色譜技術(shù)，以適當(dāng)分子量的標(biāo)準(zhǔn)物如標(biāo)準(zhǔn)支鏈淀粉(Pullulan)多糖為標(biāo)準(zhǔn)。適當(dāng)?shù)乃苄院铣删酆衔锇ㄈ缇垡蚁┐己途郾０分惖木酆衔铩＿@樣的水溶性合成聚合物優(yōu)選是不含酸的共聚物，比如基本不合含酸單體重復(fù)單元的聚合物。
優(yōu)選在穩(wěn)定劑存在下，以及基于總重量，一般在約30％～約85％重量，優(yōu)選在約55％～約80％重量的水存在下進(jìn)行烯類不飽和單體的聚合，形成施膠分散體。單體混合物優(yōu)選基本不含有丙烯酸、甲基丙烯酸和其它烯類不飽和羧酸、磺酸和它們的鹽。令人意外的是發(fā)現(xiàn)，甚至當(dāng)聚合體系中不包括這些酸性單體時(shí)可以得到改善的施膠劑。該混合物一般還基本不含有乳化劑和表面活性劑。在本文中，乳化劑或表面活性劑一般是非聚合的，優(yōu)選分子量小于約1,000，更優(yōu)選小于約800。
因此如本文所述制備的施膠分散體一般含有分散在水溶液中的水不溶性聚合物，該溶液優(yōu)選含有穩(wěn)定劑。雖然在理論上可以通過其它方法制備水不溶性聚合物，然后分散在水中，提供本施膠劑，但是更優(yōu)選的是通過如本文所述的相應(yīng)單體聚合而制備這些施膠劑。因此，本發(fā)明的施膠分散體一般含有的本文所述的各個(gè)組分的量就是在聚合過程中存在的量，或者是形成聚合物的單體的量。比如因?yàn)橐话阌捎趯?shí)施本發(fā)明而實(shí)現(xiàn)單體完全轉(zhuǎn)化為聚合物，該水不溶性聚合物一般含有的重復(fù)單元的量和在聚合混合物中所述相應(yīng)單體的量相同。因此，在水不溶性聚合物中重復(fù)單元的類型和量用相應(yīng)的單體來敘述，比如該水不溶性聚合物一般含有如在本文中所述的單體(1)、(2)和(3)的重復(fù)單元以及任選的其它重復(fù)單元。類似地，該水不溶性聚合物優(yōu)選基本不含有如上所述的酸性重復(fù)單元，因?yàn)橐话阌脕硇纬删酆衔锏膯误w混合物本身就優(yōu)選不含有烯類不飽和羧酸、磺酸和它們的鹽。本施膠劑一般基本不含有分子量小于1,000的乳化劑和表面活性劑，優(yōu)選含有如上所述的穩(wěn)定劑，施膠劑中水不溶性聚合物與穩(wěn)定劑的重量比一般在與上面所規(guī)定的相同范圍內(nèi)，比如為約0.6∶1～約1.7∶1，優(yōu)選為約0.8∶1～約1.5∶1，最優(yōu)選為約0.9∶1～約1.2∶1。類似地，如在本文中所述，水分散體中水的量一般是基于總重量的約30％～約85％，優(yōu)選為約55％～約80％重量。
本發(fā)明的施膠分散體一般顯示出良好的物理穩(wěn)定性。雖然有一些情況并不需要良好的物理穩(wěn)定性，比如當(dāng)施膠分散體制備之后立即使用的時(shí)候，但是在大多數(shù)情況下良好的物理穩(wěn)定性還是優(yōu)選的。對(duì)于本發(fā)明的目的，當(dāng)聚合物的分散顆粒或液滴在使用前不沉降和/或凝聚時(shí)，這種施膠分散體就是穩(wěn)定的。優(yōu)選地，從制備該分散體時(shí)算起，經(jīng)過約1周，更優(yōu)選約一個(gè)月，最優(yōu)選約3個(gè)月，分散的聚合物顆?；蛞旱尾话l(fā)生沉降和/或凝聚。
本發(fā)明的施膠劑一般用來給纖維素基的產(chǎn)品施膠。比如本發(fā)明的施膠劑可以與紙漿混合，可以把此紙漿形成紙幅，由紙幅可以形成紙張。本發(fā)明的施膠劑還可以涂布在紙漿形成的紙幅上，由施膠的紙幅形成紙張。一般說來，施膠劑的量要有效地給由紙幅形成的紙張施膠。施膠劑的適當(dāng)量是基于干纖維素基產(chǎn)品總重量的約0.05％～5％重量，優(yōu)選0.1～0.4％重量的干聚合物?？梢杂帽绢I(lǐng)域中傳統(tǒng)的手段在纖維素基產(chǎn)品上涂布施膠劑。比如可以將施膠劑噴涂在紙幅上，或者使用施膠壓機(jī)將施膠劑涂布在紙張上，或者作為轉(zhuǎn)化過程的一部分，用傳統(tǒng)的涂布技術(shù)將其涂布。本發(fā)明施膠劑可以與制造纖維素基產(chǎn)品時(shí)經(jīng)常使用的其它添加劑一起使用或依次使用。
當(dāng)實(shí)施本發(fā)明時(shí)，由涂布了該施膠劑的紙幅形成的紙張其施膠度高于在使用不含選自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸丙酯等重復(fù)單元的施膠劑代替本發(fā)明施膠劑時(shí)的施膠度。通過對(duì)比如油墨洇紙減輕、字母形象更清晰、光學(xué)密度和/或?qū)Ρ榷雀?、顏色滲浸更少和/或調(diào)色劑的粘結(jié)更好、油墨滲透更少、干燥時(shí)間更短等方面的觀察，可以證明施膠性能的改善。本發(fā)明施膠劑的其它優(yōu)點(diǎn)包括使用時(shí)泡沫少、可以在很寬pH值范圍使用、玻璃化轉(zhuǎn)化溫度高，這經(jīng)?？梢钥醋魇钦持越档汀Ｏ╊惒伙柡蛦误w的聚合過程還傾向于進(jìn)行得更快，該方法的產(chǎn)品一般能夠以高聚合物固體含量和更小的顆粒度和更窄的粒徑分布來制備，提供成本更低和更均勻的產(chǎn)品。該方法還提供具有較低單體殘留量和較少凝聚的產(chǎn)品。
在許多情況下，在給定產(chǎn)品中可以同時(shí)獲得一個(gè)或幾個(gè)改善的性能，但在另一些情況下，為了經(jīng)濟(jì)的或其它的原因，可能希望得到在一個(gè)方面具有改善性能，而在另一方面具有相當(dāng)或甚至降低性能的產(chǎn)品。比如在制造紙板時(shí)，可能希望很高施膠程度，甚至是施膠程度開始對(duì)一般與良好的施膠有關(guān)性能如可印刷性有不利影響。因此，本領(lǐng)域的專業(yè)人員認(rèn)識(shí)到，在實(shí)際生產(chǎn)的環(huán)境下，經(jīng)常有必要或希望根據(jù)特定的環(huán)境來對(duì)各種改善帶來的好處與成本之間進(jìn)行平衡。
本發(fā)明在下面的實(shí)施例中得到進(jìn)一步說明，這些實(shí)施例并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明范圍的限制。除非另有說明，所有份數(shù)和百分比都是基于總重量的重量比。
通用槽法施膠工藝為了進(jìn)行施膠壓榨的操作，將典型的商品氧化淀粉以20wt％蒸煮20min，稀釋到3wt％，然后加入NaOH溶液，得到pH值7.1～7.8的淀粉溶液。在此淀粉溶液的試樣中加入不同量的施膠劑，得到淀粉含量稍低于3wt％的施膠溶液。將重量約70g/m2的內(nèi)施膠紙張稱重，切成適當(dāng)?shù)某叽纾礁鞣N施膠溶液中，在1.5磅的壓力下壓榨，并在240°F干燥30秒。干燥后再給紙張稱重，以磅/噸，即每噸干紙的干聚合物的磅數(shù)為單位記錄施膠量。
施膠效果試驗(yàn)通過對(duì)施膠的紙進(jìn)行油墨滲透、印刷質(zhì)量、色密度、光密度、干燥時(shí)間和調(diào)色劑粘接性試驗(yàn)，以不同方式確定施膠劑的效果。泡沫試驗(yàn)也被用來測(cè)量施膠劑在涂布過程中產(chǎn)生泡沫傾向的效果。下面提供這些試驗(yàn)的一般程序。
油墨滲透油墨滲透的試驗(yàn)方法與TAPPI方法T530pm-89類似，只是使用如US-5,483,078所述的儀器。該試驗(yàn)測(cè)量對(duì)于紙張?jiān)诮佑|油墨相反的一面的反光率降低到初始值的80％所需的時(shí)間(秒)。油墨是1.25％的Napthol Green B染料溶液，pH值緩沖到7。假設(shè)測(cè)量值隨著定量的立方而變化，把測(cè)量值對(duì)紙張的定量歸一化。結(jié)果在下面以秒為單位表示。時(shí)間越長(zhǎng)表示施膠越好。
印刷質(zhì)量印刷質(zhì)量(PQ)的試驗(yàn)方法是，首先用商用噴墨打印機(jī)在紙上印刷6個(gè)Courier體9號(hào)字母(e、o、j、m、v和d)，然后用裝有形態(tài)學(xué)應(yīng)用、帶CCD照相機(jī)的立體變焦顯微鏡和環(huán)狀光纖照明的商用影象分析系統(tǒng)測(cè)量這6個(gè)字母的面積，將這6個(gè)字母的影象求和得到字母總面積。字母面積越小一般表示表面施膠越好，因?yàn)檫@相當(dāng)于油墨印刷區(qū)散布或滲洇少。結(jié)果在下面以mm2單位表示。
色密度通過測(cè)量打印在黃色背景上復(fù)合黑色字母的面積來確定色密度(CD)。試驗(yàn)程序與印刷質(zhì)量試驗(yàn)中測(cè)量字母面積所用的程序類似，只是用彩色噴墨打印機(jī)將黃色字母打印在黑色背景上。結(jié)果在下面用倒數(shù)(inverse)mm2為單位表示。色密度值越高一般表示施膠越好。
光密度在待試驗(yàn)的紙張上打印實(shí)體黑色1mm2的面積。用商用Macbeth印刷車間密度計(jì)測(cè)量打印區(qū)的光密度(OD)。下面提供的數(shù)值是分別在兩個(gè)面積內(nèi)的四次測(cè)量的平均值，在下面以倒數(shù)mm2為單位表示。光密度越大一般表示施膠越好。
調(diào)色劑粘接性試驗(yàn)調(diào)色劑粘接性試驗(yàn)測(cè)量在纖維素基產(chǎn)品如紙張上印刷調(diào)色劑的粘接性。用商用影印機(jī)在試樣紙片上復(fù)印9個(gè)小黑方塊組成的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)色劑粘接性試驗(yàn)圖案進(jìn)行試驗(yàn)。然后折疊試樣，用5磅的輥滾壓，輕輕拂拭折縫除去多余的調(diào)色劑。然后使用印刷質(zhì)量試驗(yàn)使用的影象分析儀通過測(cè)量由于折疊而不接受影象所產(chǎn)生的白色的量進(jìn)行總對(duì)象面積試驗(yàn)。因?yàn)榇嗽囼?yàn)測(cè)量的是除去調(diào)色劑的面積，總對(duì)象面積值越小一般就越理想。結(jié)果在下面以mm2為單位表示。
干燥時(shí)間干燥時(shí)間是測(cè)量在纖維素基產(chǎn)品如紙張上涂布油墨以后干燥所需的時(shí)間。此測(cè)量方法是，首先在一張紙的左手側(cè)打印上格子，然后在紙張的右手側(cè)印上黑色的粗線條。然后迅速折疊此紙張并在紙張上用5磅的輥?zhàn)蛹訅?。如果油墨很快干燥，黑色粗線條就不會(huì)轉(zhuǎn)移到格子上?？墒牵绻湍稍锏寐?，至少一部分黑色粗線條將轉(zhuǎn)移到格子上。測(cè)量在格子上被轉(zhuǎn)移的黑線的長(zhǎng)度就確定了干燥時(shí)間，在下面用長(zhǎng)度單位(cm)表示結(jié)果。
泡沫試驗(yàn)用泡沫試驗(yàn)的結(jié)果作為在造紙過程中可以預(yù)期的發(fā)泡量的度量。此試驗(yàn)是這樣進(jìn)行的，在商用分刻度實(shí)驗(yàn)室摻混機(jī)中加入125份施膠溶液(如在前面提供的通用槽法施膠程序中所敘述，將施膠劑和淀粉混合而制成)和5滴中性藍(lán)油墨，以最高速度進(jìn)行摻混10秒，然后停止摻混。在停止摻混后立即記錄下泡沫高度，再記錄下此泡沫降低到規(guī)定高度所需的時(shí)間。結(jié)果以分和秒為單位表示。時(shí)間越短相當(dāng)于起泡越少。
顆粒度和粒徑分布測(cè)量顯微鏡用裝有自動(dòng)影象分析儀的商用透射電子顯微鏡來檢驗(yàn)施膠劑試樣，方法是用碳涂布柵板，在碳上放置稀釋的施膠劑液滴，然后讓溶液蒸發(fā)，將聚合物顆粒沉積到柵板上。在下面表示的結(jié)果是顆粒的平均直徑，單位是nm(表面-體積法)。
光散射使用商用光散射顆粒分析儀(Horiba)測(cè)定施膠劑試樣的顆粒度。下面記錄的結(jié)果是單位為μm的中值顆粒度，和直徑小于1微米的顆粒的百分?jǐn)?shù)。
實(shí)施例A-制備穩(wěn)定劑如下制備穩(wěn)定劑將約61.0份水加入到裝有攪拌器的適當(dāng)容器里，然后加入0.8份過硫酸銨和15.8份商品陽(yáng)離子含蠟玉米淀粉，使總量為77.6份。在90℃下加熱130min使淀粉氧化，然后冷卻。
實(shí)施例B-制備穩(wěn)定劑如下制備穩(wěn)定劑將約134.3份水加入到裝有攪拌器的適當(dāng)容器里，然后加入2.7份過硫酸銨和59.3份商品陽(yáng)離子含蠟玉米淀粉。在90℃下加熱130min使淀粉氧化，然后冷卻。
實(shí)施例C-制備穩(wěn)定劑如下制備穩(wěn)定劑將約165.0份水加入到裝有攪拌器的適當(dāng)容器里，然后加入2.2份過硫酸銨和45.2份商品陽(yáng)離子含蠟玉米淀粉，使總量為約212.5份。在90℃下加熱130min使淀粉氧化，然后冷卻。
實(shí)施例1如下制備施膠劑將約0.1份硫酸亞鐵七水合物加入到約76.4份如實(shí)施例A制備的穩(wěn)定劑中，然后加入7.4份苯乙烯、8.8份丙烯酸正丁酯和1.4份丙烯酸甲酯。在氮?dú)鈿夥障聦⒎磻?yīng)容器加熱到約57℃。在約2.5hr的時(shí)間內(nèi)加入約0.4份過氧化氫和約3.4份水，同時(shí)保持溫度58±2℃。然后加入約0.03份過氧化氫和0.27份水以降低殘留單體量，然后再加入0.3份氫氧化鈉和0.3份水。得到的施膠劑是含有基于總重量17.6％重量的所生成的聚合物固體和15.7％重量穩(wěn)定劑(比值1.12∶1)的水分散體。
實(shí)施例2C(對(duì)比)如下不使用丙烯酸甲酯制備對(duì)比的施膠劑將約0.1份硫酸亞鐵七水合物和0.3份水加入到約76.4份如實(shí)施例A制備的穩(wěn)定劑中，然后加入8.1份苯乙烯和9.5份丙烯酸正丁酯。在氮?dú)鈿夥障聦⒎磻?yīng)容器加熱到約57℃。在約2.5hr的時(shí)間內(nèi)加入約0.4份過氧化氫和約1.5份水，同時(shí)保持溫度約58±2℃。然后加入約0.03份過氧化氫和約0.13份水以降低殘留單體量，然后再加入約0.3份氫氧化鈉和0.8份水。得到的施膠劑是含有基于總重量17.6％重量的生成的聚合物固體和15.7％重量穩(wěn)定劑(比值1.12∶1)的水分散體。
實(shí)施例3使用如實(shí)施例1和2C制備的施膠劑用上述的通用槽法施膠程序給紙張施膠。用如上所述的印刷質(zhì)量試驗(yàn)(施膠量為2磅/噸和4磅/噸)和油墨滲透性試驗(yàn)(在施膠量4磅/噸)確定施膠效果。在下面表1提供結(jié)果，并表明本發(fā)明的施膠劑同時(shí)提供改善的印刷質(zhì)量和改善的油墨滲透性。
表1
實(shí)施例4如下制備施膠劑，將約0.1份硫酸亞鐵七水合物加入到約76.4份如實(shí)施例A制備的穩(wěn)定劑中，然后加入8.1份苯乙烯、6.9份丙烯酸正丁酯和2.6份丙烯酸甲酯。在氮?dú)鈿夥障聦⒎磻?yīng)容器加熱到約58℃。在約2.5hr的時(shí)間內(nèi)加入約0.4份過氧化氫和約3.4份水，同時(shí)保持溫度為58±2℃。然后加入約0.03份過氧化氫和0.27份水以降低殘留單體量，然后再加入0.3份氫氧化鈉和0.8份水。得到的施膠劑是含有基于總重量17.6％重量的生成的聚合物固體和15.7％重量穩(wěn)定劑(比值1.12∶1)的水分散體。
實(shí)施例5使用如實(shí)施例4和實(shí)施例2C制備的施膠劑用上述的通用槽法施膠以4磅/噸的施膠量給紙張施膠。用上述的干燥時(shí)間試驗(yàn)程序確定施膠紙張的干燥時(shí)間。在下面表2顯示的結(jié)果表明，本發(fā)明的施膠劑比對(duì)比施膠劑提供更快的干燥時(shí)間。
表2
實(shí)施例6如下制備施膠劑將約0.1份硫酸亞鐵七水合物加入到約76.4份如實(shí)施例A制備的穩(wěn)定劑中，然后加入8.7份苯乙烯、7.0份丙烯酸正丁酯和2.2份丙烯酸甲酯。在氮?dú)鈿夥障聦⒎磻?yīng)容器加熱到約58℃。在約2.5hr的時(shí)間內(nèi)加入約0.4份過氧化氫和約3.4份水，同時(shí)保持溫度為約60±3℃。然后加入約0.03份過氧化氫和0.27份水以降低殘留單體量，然后再加入0.3份氫氧化鈉和0.8份水。得到的施膠劑是含有基于總重量17.6％重量的生成的聚合物固體和15.7％重量穩(wěn)定劑(比值1.12∶1)的水分散體。
實(shí)施例7使用如實(shí)施例6和實(shí)施例2C制備的施膠劑用上述的通用槽法施膠以2磅/噸的施膠量給紙張施膠。用上述的調(diào)色劑粘接性試驗(yàn)(在施膠量2磅/噸)和泡沫試驗(yàn)(在施膠量4磅/噸)確定施膠效果。在下面表3顯示的結(jié)果表明，本發(fā)明的施膠劑比對(duì)比施膠劑提供更好的調(diào)色劑粘接性和發(fā)泡時(shí)間。
表3
實(shí)施例8如下制備施膠劑將約0.1份硫酸亞鐵七水合物加入到約76.4份如實(shí)施例A制備的穩(wěn)定劑中，然后加入8.9份苯乙烯、3.7份丙烯酸正丁酯和5.0份丙烯酸甲酯。在氮?dú)鈿夥障聦⒎磻?yīng)容器加熱到約58℃。在約2.5hr的時(shí)間內(nèi)加入約0.4份過氧化氫和約3.4份水，同時(shí)保持溫度為約60±3℃。然后加入約0.03份過氧化氫和0.27份水以降低殘留單體量，然后再加入0.3份氫氧化鈉和0.8份水。得到的施膠劑是含有基于總重量17.6％重量的生成的聚合物固體和15.7％重量穩(wěn)定劑(比值1.12∶1)的水分散體。
實(shí)施例9使用如實(shí)施例8和2C制備的施膠劑用上述的通用槽法施膠程序給紙張施膠。用如上所述的印刷質(zhì)量試驗(yàn)(施膠量為2磅/噸和4磅/噸)和油墨滲透性試驗(yàn)(在施膠量2磅/噸和4磅/噸)確定施膠效果。在下面表4提供的結(jié)果表明，本發(fā)明的施膠劑同時(shí)提供改善的印刷質(zhì)量和改善的油墨滲透性。
表4
實(shí)施例10如下不使用單體(2)制備施膠劑將約0.1份硫酸亞鐵七水合物加入到約76.4份如實(shí)施例A制備的穩(wěn)定劑中，然后加入9.6份苯乙烯和7.9份丙烯酸甲酯。在氮?dú)鈿夥障聦⒎磻?yīng)容器加熱到約58℃。在約2.5hr的時(shí)間內(nèi)加入約0.4份過氧化氫和約3.4份水，同時(shí)保持溫度為約60±3℃。然后加入約0.03份過氧化氫和0.27份水以降低殘留單體量，然后再加入0.3份氫氧化鈉和0.8份水。得到的施膠劑是含有基于總重量17.6％重量的生成的聚合物固體和15.7％重量穩(wěn)定劑(比值1.12∶1)的水分散體。
實(shí)施例11使用如實(shí)施例10和2C制備的施膠劑用上述的通用槽法施膠程序給紙張施膠。用如上所述的油墨滲透性試驗(yàn)(在施膠量2磅/噸和4磅/噸)確定施膠效果。在下面表5所提供的結(jié)果表明，本發(fā)明的施膠劑提供了改善的油墨滲透性。
表5
實(shí)施例12如下制備施膠劑將約0.1份硫酸亞鐵七水合物加入到約76.4份如實(shí)施例A制備的穩(wěn)定劑中，然后加入8.1份苯乙烯、8.6份丙烯酸正丁酯和0.9份丙烯酸乙酯。在氮?dú)鈿夥障聦⒎磻?yīng)容器加熱到約58℃。在約2.5hr的時(shí)間內(nèi)加入約0.4份過氧化氫和約3.4份水，同時(shí)保持溫度為約60±3℃。然后加入約0.03份過氧化氫和0.27份水以降低殘留單體量，然后再加入0.3份氫氧化鈉和0.8份水。得到的施膠劑是含有基于總重量17.6％重量的生成的聚合物固體和15.7％重量穩(wěn)定劑(比值1.12∶1)的水分散體。
實(shí)施例13使用如實(shí)施例12和2C制備的施膠劑用上述的通用槽法施膠程序給紙張施膠。用如上所述的印刷質(zhì)量試驗(yàn)(施膠量為2磅/噸和4磅/噸)和油墨滲透性試驗(yàn)(在施膠量4磅/噸)確定施膠效果。在下面表6所提供的結(jié)果表明，本發(fā)明的施膠劑同時(shí)提供改善的印刷質(zhì)量和改善的油墨滲透性。
表6
實(shí)施例14如下制備施膠劑將約0.1份硫酸亞鐵七水合物加入到約76.4份如實(shí)施例A制備的穩(wěn)定劑中，然后加入8.1份苯乙烯、7.3份丙烯酸丁酯和2.1份丙烯酸乙酯。在氮?dú)鈿夥障聦⒎磻?yīng)容器加熱到約58℃。在約2.5hr的時(shí)間內(nèi)加入約0.4份過氧化氫和約3.4份水，同時(shí)保持溫度為約60±3℃。然后加入約0.03份過氧化氫和0.27份水以降低殘留單體量，然后再加入0.3份氫氧化鈉和0.8份水。得到的施膠劑是含有基于總重量17.6％重量的生成的聚合物固體和15.7％重量穩(wěn)定劑(比值1.12∶1)的水分散體。
實(shí)施例15使用如實(shí)施例14和2C制備的施膠劑用上述的通用槽法施膠程序給紙張施膠。用如上所述的印刷質(zhì)量試驗(yàn)(施膠量為2磅/噸和4磅/噸)和油墨滲透性試驗(yàn)(在施膠量2磅/噸和4磅/噸)確定施膠效果。在下面表7提供的結(jié)果表明，本發(fā)明的施膠劑同時(shí)提供改善的印刷質(zhì)量和改善的油墨滲透性。
表7
實(shí)施例16如下制備施膠劑在約68℃下將約16.5份水和0.1份硫酸亞鐵七水合物加入到約52.9份如實(shí)施例B制備的穩(wěn)定劑中，然后加入18.0份苯乙烯、3.6份丙烯酸正丁酯和2.4份丙烯酸甲酯。保持反應(yīng)容器在約68℃，并放置在在氮?dú)鈿夥障?。在約2.5hr的時(shí)間內(nèi)加入約0.4份過氧化氫和約3.2份水，同時(shí)保持溫度為約68±3℃。然后加入約0.03份過氧化氫和0.3份水以降低殘留單體量，然后再加入0.4份氫氧化鈉和1.8份水。得到的施膠劑是含有基于總重量24％重量的生成的聚合物固體和16％重量穩(wěn)定劑(比值1.5∶1)的水分散體。
實(shí)施例17如下制備施膠劑在約65℃下將約0.1份硫酸亞鐵七水合物加入到約78.5份如實(shí)施例B制備的穩(wěn)定劑中，然后加入8.5份苯乙烯、6.9份丙烯酸正丁酯和2.1份丙烯酸甲酯。將反應(yīng)容器冷卻到約58℃并放置在氮?dú)鈿夥障隆Ｔ诩s2.5hr的時(shí)間內(nèi)加入約0.4份過氧化氫和約1.4份水，同時(shí)保持溫度為約60±3℃。然后加入約0.03份過氧化氫和0.3份水以降低殘留單體量，然后再加入0.3份氫氧化鈉和1.3份水。得到的施膠劑是含有基于總重量17.6％重量的生成的聚合物固體和15.7％重量穩(wěn)定劑(比值1.12∶1)的水分散體。
下面的實(shí)施例18～26說明如何可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)改變施膠劑的共聚單體含量、單體總含量和穩(wěn)定劑含量。
實(shí)施例18用上述的通用槽法施膠程序，用如在實(shí)施例16和17制備的施膠劑給紙張施膠。通過印刷質(zhì)量試驗(yàn)、油墨滲透性試驗(yàn)、光密度試驗(yàn)和色密度試驗(yàn)確定施膠效果，每項(xiàng)測(cè)試都在施膠量2磅/噸和4磅/噸如上所述進(jìn)行，下面表8和表9所提供的結(jié)果顯示了共聚單體含量和單體總含量的改變對(duì)施膠效果的影響。
表8
表9
實(shí)施例19如下制備施膠劑在約48℃將約51.2份水和0.04份硫酸亞鐵七水合物加入到約37.7份如實(shí)施例B制備的穩(wěn)定劑中，然后加入3.5份苯乙烯、3.1份丙烯酸正丁酯和2.0份丙烯酸甲酯。保持反應(yīng)容器在約48℃的溫度并置于氮?dú)鈿夥障?。在約2.5hr的時(shí)間內(nèi)加入約0.1份過氧化氫和約1.2份水，同時(shí)保持溫度為約48±3℃。然后加入約0.03份過氧化氫和0.3份水以降低殘留單體量，然后再加入0.2份氫氧化鈉和0.6份水。得到的施膠劑是含有基于總重量8.6％重量的生成聚合物固體和11.4％重量穩(wěn)定劑(比值0.75∶1)的水分散體。
實(shí)施例20用上述的通用槽法施膠程序，用如在實(shí)施例17和19制備的施膠劑給紙張施膠。通過光密度試驗(yàn)和色密度試驗(yàn)確定施膠效果，每項(xiàng)測(cè)試都在施膠量2磅/噸和4磅/噸如上所述進(jìn)行，下面表10提供的結(jié)果顯示了改變共聚單體含量和單體總含量對(duì)施膠效果的影響。
表10
實(shí)施例21如下制備施膠劑在約58℃將約0.1份水和0.1份硫酸亞鐵七水合物加入到約75.3份如實(shí)施例B制備的穩(wěn)定劑中，然后加入6.9份苯乙烯、6.2份丙烯酸正丁酯和4.1份丙烯酸甲酯。將反應(yīng)容器冷卻到約48℃的溫度并置于氮?dú)鈿夥障?。在約2.5hr的時(shí)間內(nèi)加入約0.5份過氧化氫和約4.7份水，同時(shí)保持溫度為約51±3℃。然后加入約0.03份過氧化氫和0.3份水以降低殘留單體量，然后再加入0.3份氫氧化鈉和1.4份水。得到的施膠劑是含有基于總重量17.2％重量的生成的聚合物固體和22.8％重量穩(wěn)定劑(比值0.75∶1)的水分散體。
實(shí)施例22用上述的通用槽法施膠程序，用如在實(shí)施例21和17制備的施膠劑給紙張施膠。通過光密度試驗(yàn)和色密度試驗(yàn)確定施膠效果，每項(xiàng)測(cè)試都在施膠量2磅/噸如上所述進(jìn)行，下面表11提供的結(jié)果顯示了共聚單體含量和穩(wěn)定劑含量改變對(duì)施膠效果的影響。
表11
實(shí)施例23如下制備施膠劑在約68℃下將約56.6份水與0.1份硫酸亞鐵七水合物加入到約26.4份如實(shí)施例B制備的穩(wěn)定劑中，然后加入4.8份苯乙烯、4.3份丙烯酸正丁酯和2.9份丙烯酸甲酯。保持反應(yīng)容器溫度在約68℃并置于氮?dú)鈿夥障?。在約2.5hr的時(shí)間內(nèi)加入約0.4份過氧化氫和約3.2份水，同時(shí)保持溫度為約68±3℃。然后加入約0.03份過氧化氫和0.3份水以降低殘留單體量，然后再加入0.2份氫氧化鈉和0.8份水。得到的施膠劑是含有基于總重量12％重量的生成的聚合物固體和8％重量穩(wěn)定劑(比值1.5∶1)的水分散體。
實(shí)施例24用上述的通用槽法施膠程序，用如在實(shí)施例23和17制備的施膠劑給紙張施膠。通過印刷質(zhì)量試驗(yàn)、油墨滲透性試驗(yàn)、光密度試驗(yàn)和色密度試驗(yàn)確定施膠效果，每項(xiàng)測(cè)試都在施膠量2磅/噸和4磅/噸如上所述進(jìn)行，下面表12和表13所提供的結(jié)果顯示了改變共聚單體含量和穩(wěn)定劑含量對(duì)施膠效果的影響。
表12
表13
實(shí)施例25如下制備施膠劑在約58℃下將約10.2份水與0.1份硫酸亞鐵七水合物加入到約63.0份如實(shí)施例C制備的穩(wěn)定劑中，然后加入15.0份苯乙烯、3.9份丙烯酸正丁酯和1.2份丙烯酸甲酯。保持反應(yīng)容器溫度在約58℃并置于氮?dú)鈿夥障?。在約2.5hr的時(shí)間內(nèi)加入約0.4份過氧化氫和約3.9份水，同時(shí)保持溫度為約58±2℃。然后加入約0.04份過氧化氫和0.4份水以降低殘留單體量，然后再加入0.4份氫氧化鈉和1.2份水。得到的施膠劑是含有基于總重量20％重量的生成的聚合物固體和13.4％重量穩(wěn)定劑(比值1.5∶1)的水分散體。
實(shí)施例26用上述的通用槽法施膠程序，用如在實(shí)施例25和6制備的施膠劑給紙張施膠。如上所述通過印刷質(zhì)量試驗(yàn)(施膠量為2磅/噸和4磅/噸)和油墨滲透性試驗(yàn)(施膠量為2磅/噸和4磅/噸)確定施膠效果。下面表14所提供的結(jié)果顯示了改變共聚單體含量對(duì)施膠效果的影響。
表14
實(shí)施例27如上所述用透射電子顯微鏡和光散射測(cè)定實(shí)施例2C和17的施膠劑的顆粒度。表16提供了結(jié)果。這些結(jié)果顯示了實(shí)施例17施膠劑的顆粒度和粒徑分布小于實(shí)施例2C的對(duì)比施膠劑。
表16
實(shí)施例28C(對(duì)比)如下制備施膠劑在約58℃下將約0.4份硫酸亞鐵七水合物加入到約78.2份如實(shí)施例A制備的穩(wěn)定劑中，然后加入8.2份苯乙烯和9.5份丙烯酸正丁酯。保持反應(yīng)容器溫度在約58℃并置于氮?dú)鈿夥障?。在約150分鐘的時(shí)間內(nèi)加入約0.4份過氧化氫和約1.5份水，同時(shí)保持溫度為約60±3℃。然后加入約0.03份過氧化氫和0.1份水以降低殘留單體量，然后再加入0.3份氫氧化鈉和1.4份水。得到的施膠劑是含有基于總重量17.7％重量的生成的聚合物固體和15.8％重量穩(wěn)定劑(比值1.12∶1)的水分散體。
實(shí)施例29如上所述制備如實(shí)施例6、8、10、12、13和28C的施膠劑。在制備過程中，通過測(cè)量從引發(fā)劑開始加入到插入反應(yīng)混合物中的熱電偶所記錄的溫度開始上升的時(shí)間來確定引發(fā)時(shí)間。測(cè)量從溫度開始上升到溫度達(dá)到最高值所需時(shí)間確定到最高溫度的時(shí)間。下面表17提供了引發(fā)時(shí)間和到最高溫度的時(shí)間。這些結(jié)果顯示實(shí)施本發(fā)明所達(dá)到生產(chǎn)率的改善。
表17
實(shí)施例30在制備實(shí)施例17和2C的施膠劑的過程中，如表19所示監(jiān)測(cè)單體轉(zhuǎn)化率作為時(shí)間的函數(shù)。這些結(jié)果顯示實(shí)施例17比對(duì)比實(shí)施例2C轉(zhuǎn)化更快也更完全。
表19
權(quán)利要求
1．制造施膠劑的方法，該方法包括(Ⅰ)形成一種混合物，其包含(A)基于總重量5～40wt％的包括下面單體的烯類不飽和單體(1)基于單體總摩爾數(shù)20～80％摩爾的至少一種選自苯乙烯、C1～C4烷基取代的苯乙烯、α-甲基苯乙烯和在環(huán)上鹵代的苯乙烯的單體；(2)基于單體總摩爾數(shù)0～80％摩爾的至少一種(甲基)丙烯酸C4～C12烷基酯單體；(3)基于單體總摩爾數(shù)5～50％摩爾的至少一種選自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸丙酯的單體，以及(B)一種選自多糖和重均分子量為1,000或更高的合成水溶性聚合物的穩(wěn)定劑，其中，在所述混合物中，所述(A)和所述(B)的重量比例為約0.6∶1～約1.7∶1，而且其中所述混合物基本不含有(ⅰ)烯類不飽和羧酸和磺酸和它們的鹽，(ⅱ)分子量小于1,000的乳化劑或表面活性劑，以及(Ⅱ)在水存在下使所述烯類不飽和單體共聚形成分散體。
2．如權(quán)利要求1的方法，其中所述(1)是苯乙烯，所述(2)是丙烯酸丁酯，所述(3)是丙烯酸甲酯。
3．如權(quán)利要求1的方法，其中在所述混合物中所述(A)和所述(B)的所述重量比是約0.8∶1～約1.5∶1。
4．如權(quán)利要求1的方法，其中基于單體的總摩爾數(shù)，所述(1)的量是40～60mol％，所述(2)的量是20～50mol％，而所述(3)的量是10～20mol％。
5．如權(quán)利要求1的方法，其中所述穩(wěn)定劑是多糖。
6．如權(quán)利要求1的方法，其進(jìn)一步包括在所述共聚合結(jié)束時(shí)或接近共聚合結(jié)束時(shí)加入聚合引發(fā)劑以降低所述水分散體的殘留單體含量。
7．用權(quán)利要求1的方法得到的施膠劑，該施膠劑含有(A)基于總重量5～40wt％的包括下面重復(fù)單元的水不溶性聚合物(1)基于重復(fù)單元總摩爾數(shù)20～80％摩爾的至少一種選自苯乙烯、C1-C4烷基取代的苯乙烯、α-甲基苯乙烯和在環(huán)上鹵代的苯乙烯的重復(fù)單元；(2)基于重復(fù)單元總摩爾數(shù)0～80％摩爾的至少一種(甲基)丙烯酸C4～C12烷基酯重復(fù)單元；(3)基于重復(fù)單元總摩爾數(shù)5～50％摩爾的至少一種選自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸丙酯的重復(fù)單元，以及(B)一種選自多糖和重均分子量為1,000或更高的合成水溶性聚合物的穩(wěn)定劑，其中，在所述施膠劑中，所述(A)和所述(B)的重量比例為約0.6∶1～約1.7∶1，而且其中所述施膠劑基本不合有分子量小于1,000的乳化劑或表面活性劑，以及其中所述水不溶聚合物基本不含有酸性重復(fù)單元。
8．如權(quán)利要求7的施膠劑，其中所述(1)是苯乙烯，所述(2)是丙烯酸丁酯，而所述(3)是丙烯酸甲酯。
9．如權(quán)利要求7的施膠劑，其中所述穩(wěn)定劑是陽(yáng)離子含蠟玉米淀粉。
10．如權(quán)利要求7的施膠劑，其中所述施膠劑中所述(A)和所述(B)的所述重量比為約0.9∶1～約1.2∶1。
11．如權(quán)利要求7的施膠劑，其中基于單體的總摩爾數(shù)，所述(1)的量是30～75mol％，所述(2)的量是10～60mol％，而所述(3)的量是8～30mol％。
12．如權(quán)利要求7的施膠劑，其中所述施膠劑中所述(A)和所述(B)的所述重量比為約0.8∶1～約1.5∶1；而且基于重復(fù)單元的總摩爾數(shù)，其中所述(1)的量是40～60mol％，所述(2)的量是20～50mol％，而所述(3)的量是10～20mol％。
13．給紙張施膠的方法，該方法包括(a)提供紙漿；(b)提供如權(quán)利要求7所述的施膠劑；(c)由所述紙漿形成紙幅；以及(d)將所述施膠劑與所述紙漿混合，或者將所述施膠劑涂布到所述紙幅上，其用量能夠有效地給由所述紙幅形成的紙施膠。
14．如權(quán)利要求13所要求的方法，其中用選自噴涂或施膠壓榨的方法將所述施膠劑涂布到所述紙幅上。
15．如權(quán)利要求13所要求的方法，其中從所述紙幅形成的紙張的施膠度大于用不含有選自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸丙酯重復(fù)單元的施膠劑代替權(quán)利要求17的施膠劑時(shí)所得到的施膠度。
全文摘要
提供包含在水溶液中分散的合成聚合物的施膠劑,以及這種施膠劑的制備方法和使用這種施膠劑給紙張施膠的方法。該聚合物是通過在穩(wěn)定劑存在下,讓可以任選取代的苯乙烯和某些丙烯酸酯共聚而制備的。通過在合成聚合物中包含丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和/或丙烯酸丙酯重復(fù)單元而得到了改善的施膠性能。
文檔編號(hào)C08F2/12GK1323318SQ99812232
公開日2001年11月21日 申請(qǐng)日期1999年9月22日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月16日
發(fā)明者M·P·奧托勒, O·S·德皮爾尼 申請(qǐng)人:美國(guó)拜爾公司