專利名稱：一種紙張表面處理用施膠劑及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種紙張表面處理用施膠劑及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
紙張，特別是瓦楞紙、板紙的發(fā)展趨勢表現(xiàn)在1)正從高克重向低克重方向發(fā)展。
2)采用廢紙代替木漿，但成紙的強(qiáng)度差，吸水值高。
3)由于內(nèi)部施膠可變因素較多所導(dǎo)致的紙張質(zhì)量不穩(wěn)定、檔次很難提高的問題，使得生產(chǎn)廠家少用或放棄內(nèi)部施膠，采用表面施膠進(jìn)行彌補(bǔ)的工藝成為流行趨勢。
用于上述表面施膠的施膠劑要求a)提高環(huán)壓強(qiáng)度；b)大幅降低Cobb值(吸水值)；c)熟化速度快，要求下機(jī)就熟。
中國專利CN1610708A公開的一種施膠劑，雖然能降低Cobb值，但不能明顯提高環(huán)壓強(qiáng)度，熟化速度慢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種紙張表面處理用施膠劑及其制備方法和應(yīng)用，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷。
本發(fā)明的施膠劑pH＝2～6，固含量20％～40％，平均粒徑20nm～50nm，陽離子度0.02～0.2。
本發(fā)明的紙張表面處理用施膠劑的制備方法包括如下步驟將分散劑、乳化劑、引發(fā)劑、陽離子單體、(甲基)丙烯酸酯類單體和(甲基)苯乙烯進(jìn)行自由基乳液聚合，30℃～95℃條件下反應(yīng)時(shí)間為2～6小時(shí)；所說的分散劑為明膠，優(yōu)選重均分子量為10000～100000的明膠；乳化劑為陽離子與非離子復(fù)合的表面活性劑，優(yōu)選C12～18烷基聚氧乙烯(n)三甲基氯化銨(n＝5～20)中的至少一種，可采用市售產(chǎn)品，如河南道純化工技術(shù)有限公司生產(chǎn)的牌號為Gemini陽離子表面活性劑31551的產(chǎn)品；引發(fā)劑為過硫酸鹽，選自過硫酸鉀、過硫酸鈉或過硫酸銨中的至少一種；陽離子單體選自甲基丙烯酸二甲胺基乙酯一氯甲烷季銨、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯氯化芐季銨、丙烯酸二甲胺基乙酯一氯甲烷季銨、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至少一種；(甲基)丙烯酸酯類單體選自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸異辛酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸-2-羥乙酯、丙烯酸-2-羥丙酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸-2-羥乙酯或甲基丙烯酸-2-羥丙酯中的至少一種；上述技術(shù)方案中，以重量百分比計(jì)明膠的用量為2％～20％，(甲基)苯乙烯的用量為20％～70％，陽離子單體的用量為10％～30％，(甲基)丙烯酸酯類單體的用量為2％～30％，陽離子與非離子復(fù)合的表面活性劑的用量為0.2％～5％，過硫酸鹽的用量為0.1％～5％，合計(jì)重量為100％。
所述的紙張表面處理用施膠劑，可以用于制備瓦楞紙、板紙或白卡紙的表面處理。
眾所周知，加入聚乙烯醇能明顯提高的體系的穩(wěn)定性，但是本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在該體系中效果并不明顯，而引入明膠效果相當(dāng)明顯。從機(jī)理上講，陽離子度越大所制得的水分散體與纖維的結(jié)合力越強(qiáng)，但是本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)陽離子度超過0.2時(shí)與纖維的結(jié)合力反而降低，因此陽離子度須控制在0.02～0.2的范圍內(nèi)，陽離子度可通過調(diào)節(jié)陽離子單體用量的方法進(jìn)行控制；引入的陽離子與非離子復(fù)合的乳化劑比通常乳液聚合用乳化劑用量少，能明顯降低Cobb值。對于該水分散體平均粒徑，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在20nm～50nm熟化速度越快，超過此范圍熟化速度則會變慢。
本發(fā)明的紙張表面處理用施膠劑是一種能滿足紙張表面施膠用的高性能、環(huán)保的產(chǎn)品。該產(chǎn)品與淀粉一起對紙張進(jìn)行表面施膠，可大幅度提高紙張的環(huán)壓強(qiáng)度、顯著改善Cobb值，明顯加快熟化速度。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1在帶有冷凝器、滴加裝置、攪拌器、溫度計(jì)的1000ml四口燒瓶中，加入5克分子量為10000的明膠，250克蒸餾水，升溫至85℃溶解。降溫至38℃。加入100克重量濃度為25％十八烷基聚氧乙烯(5)三甲基氯化銨的水溶液，加熱至95℃，加入25克重量濃度50％過硫酸銨水溶液，同時(shí)滴加50克重量濃度50％甲基丙烯酸二甲胺基乙酯一氯甲烷季銨水溶液和以下混合單體苯乙烯175克，丙烯酸正丁酯20克，1小時(shí)加完。于95℃維持反應(yīng)1小時(shí)，冷卻至35℃，pH＝2.0。經(jīng)100目濾網(wǎng)過濾，得紙張表面處理用施膠劑，固含量39.8％，平均粒徑20nm(使用Malven粒徑儀測得)，陽離子度0.13(采用GB12309-90方法測定)。
實(shí)施例2在帶有冷凝器、滴加裝置、攪拌器、溫度計(jì)的1000ml四口燒瓶中，加入20克分子量為20000的明膠，368.4克蒸餾水，升溫至85℃溶解。降溫至30℃。加入0.8克25％十二烷基聚氧乙烯(20)三甲基氯化銨的水溶液，加入2克重量濃度50％過硫酸鉀的水溶液，同時(shí)滴加60克重量濃度50％甲基丙烯酸二甲胺基乙酯氯化芐季銨水溶液和以下混合單體甲基苯乙烯20克，甲基丙烯酸異辛酯28.8克，4小時(shí)加完。于30℃維持反應(yīng)2小時(shí)，冷卻至25℃，pH＝5.0。經(jīng)100目濾網(wǎng)過濾，得紙張表面處理用施膠劑，固含量20.1％，平均粒徑29nm(使用Malven粒徑儀測得)，陽離子度0.2(采用GB12309-90方法測定)。
實(shí)施例3在帶有冷凝器、滴加裝置、攪拌器、溫度計(jì)的1000ml四口燒瓶中，加入15克分子量為50000的明膠，209.75克蒸餾水，升溫至85℃溶解。降溫至38℃。加入6克25％十六烷基聚氧乙烯(10)三甲基氯化銨水溶液，加熱至85℃，加入4.5克重量濃度50％過硫酸鈉水溶液，同時(shí)滴加陽離子單體水溶液和混合單體，2小時(shí)加完。其中，陽離子單體水溶液由20克重量濃度50％甲基丙烯酸二甲胺基乙酯一氯甲烷季銨水溶液和25克重量濃度50％丙烯酸二甲胺基乙酯一氯甲烷季銨水溶液組成；混合單體由63.75克苯乙烯和45克甲基丙烯酸甲酯組成。于85℃維持反應(yīng)1小時(shí)，冷卻至35℃，pH＝3.5。經(jīng)100目濾網(wǎng)過濾，得紙張表面處理用施膠劑，固含量29.9％，平均粒徑40nm(使用Malven粒徑儀測得)，陽離子度0.02(采用GB12309-90方法測定)。
實(shí)施例4在帶有冷凝器、滴加裝置、攪拌器、溫度計(jì)的1000ml四口燒瓶中，加入10克分子量為80000的明膠，330.63克蒸餾水，升溫至85℃溶解。降溫至35℃。加入6.4克重量濃度25％十四烷基聚氧乙烯(8)三甲基氯化銨水溶液，加熱至85℃，加入8克重量濃度50％過硫酸銨水溶液，同時(shí)滴加80克重量濃度50％二烯丙基二甲基氯化銨水溶液和以下混合單體甲基苯乙烯104.4克，甲基丙烯酸甲酯40克，2小時(shí)加完。于85℃維持反應(yīng)1小時(shí)，冷卻至35℃，pH＝3.5。經(jīng)100目濾網(wǎng)過濾，得紙張表面處理用施膠劑，固含量35.2％，平均粒徑42nm(使用Malven粒徑儀測得)，陽離子0.07(采用GB12309-90方法測定)。
實(shí)施例5
在帶有冷凝器、滴加裝置、攪拌器、溫度計(jì)的1000ml四口燒瓶中，加入15克分子量為100000的明膠，270克蒸餾水，升溫至75℃溶解。降溫至35℃。加入6克重量濃度25％十四烷基聚氧乙烯(15)三甲基氯化銨水溶液，加熱至75℃，加入1克重量濃度50％過硫酸鉀水溶液，同時(shí)滴加陽離子單體水溶液和混合單體，2小時(shí)加完。其中，陽離子單體水溶液由30克重量濃度50％二烯丙基二甲基氯化銨水溶液和20克重量濃度50％甲基丙烯酸二甲胺基乙酯一氯甲烷季銨水溶液組成；混合單體由56克苯乙烯和2克丙烯酸甲酯組成。于85℃維持反應(yīng)1小時(shí)，冷卻至35℃，pH＝3.5。經(jīng)100目濾網(wǎng)過濾，得紙張表面處理用施膠劑，固含量35.2％，平均粒徑47nm(使用Malven粒徑儀測得)，陽離子度0.12(采用GB12309-90方法測定)。
實(shí)施例6在紙張上表面施膠糊化液的配制配制500克重量濃度10％氧化淀粉水溶液，升溫至90℃，糊化20分鐘，降溫至40℃，再加入實(shí)施例1～5配方的施膠劑，再加水稀釋至8％。
Cobb值測定采用杭州輕通博科自動化技術(shù)有限公司的XSH型可勃吸收性測定儀按GB/T1540-1989方法檢測待測紙樣。
環(huán)壓強(qiáng)度測定采用杭州輕通博科自動化技術(shù)有限公司的CT300A壓縮強(qiáng)度測試儀檢測待測紙樣。
A)在瓦楞紙上表面施膠使用實(shí)施例1～5配方配制的糊化液在120克瓦楞紙上用10#涂布棒進(jìn)行涂布，涂布量為2g/m2，涂布后分別在110℃烘箱中烘30秒或120秒，取出，冷卻至室溫進(jìn)行測定。

B)在板紙上表面施膠使用實(shí)施例1～5配方配制的糊化液在350克板紙上用10#涂布棒進(jìn)行涂布，涂布量為2g/m2，涂布后分別在110℃烘箱中烘30秒或120秒，取出，冷卻至室溫進(jìn)行測定。

從上述應(yīng)用結(jié)果可以看出使用本發(fā)明實(shí)施例1～5制備的施膠劑，與比較樣相比，能大幅度提高紙張的環(huán)壓強(qiáng)度、顯著改善Cobb值，明顯加快熟化速度。
權(quán)利要求
1.一種紙張表面處理用施膠劑的制備方法，包括如下步驟將分散劑、乳化劑、引發(fā)劑、陽離子單體、(甲基)丙烯酸酯類單體和(甲基)苯乙烯進(jìn)行自由基乳液聚合，30℃～95℃條件下反應(yīng)時(shí)間為2～6小時(shí)，即獲得產(chǎn)品；所說的分散劑為明膠，引發(fā)劑為過硫酸鹽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，明膠的重均分子量為10000～100000。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，乳化劑為陽離子與非離子復(fù)合的表面活性劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，乳化劑為C12～18烷基聚氧乙烯(n)三甲基氯化銨(n＝5～20)中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，陽離子單體選自甲基丙烯酸二甲胺基乙酯一氯甲烷季銨、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯氯化芐季銨、丙烯酸二甲胺基乙酯一氯甲烷季銨、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至少一種；(甲基)丙烯酸酯類單體選自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸異辛酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸-2-羥乙酯、丙烯酸-2-羥丙酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸-2-羥乙酯或甲基丙烯酸-2-羥丙酯中的至少一種；
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，以重量百分比計(jì)分散劑用量為2％～20％，(甲基)苯乙烯的用量為20％～70％，陽離子單體的用量為10％～30％，(甲基)丙烯酸酯類單體的用量為2％～30％，陽離子與非離子復(fù)合的表面活性劑的用量為0.2％～5％，引發(fā)劑用量為0.1％～5％，合計(jì)重量為100％。
7.權(quán)利要求1～6任一項(xiàng)所述的方法制備的紙張表面處理用施膠劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的紙張表面處理用施膠劑，其特征在于，產(chǎn)物pH＝2～6，固含量20％～40％，平均粒徑20nm～50nm，陽離子度0.02～0.2。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的紙張表面處理用施膠劑的應(yīng)用，其特征在于，用于制備瓦楞紙、板紙或白卡紙的表面處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種紙張表面處理用施膠劑及其制備方法和應(yīng)用，制備方法，包括如下步驟將分散劑、乳化劑、引發(fā)劑、陽離子單體、(甲基)丙烯酸酯類單體和(甲基)苯乙烯進(jìn)行自由基乳液聚合，30℃～95℃條件下反應(yīng)時(shí)間為2～6小時(shí)，即獲得產(chǎn)品；所說的分散劑為明膠，引發(fā)劑為過硫酸鹽。本發(fā)明的紙張表面處理用施膠劑是一種能滿足紙張表面施膠用的高性能、環(huán)保的產(chǎn)品。該產(chǎn)品與淀粉一起對紙張進(jìn)行表面施膠，可大幅度提高紙張的環(huán)壓強(qiáng)度、顯著改善Cobb值，明顯加快熟化速度。
文檔編號D21H21/16GK1944792SQ2006101170
公開日2007年4月11日 申請日期2006年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月11日
發(fā)明者施曉旦, 王養(yǎng)臣, 田久旺, 尹東華 申請人:上海東升新材料有限公司, 兗州東升精細(xì)化工有限公司