專利名稱：：一種核殼無皂型表面施膠劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及造紙表面處理助劑領(lǐng)域，特別涉及一種核殼無皂型表面施膠劑的制備方法。
背景技術(shù)：
：表面施膠是造紙工業(yè)的重要組成部分，通過表面施膠可以改進紙張產(chǎn)品的性能、降低生產(chǎn)成本、減少抄造工藝環(huán)境污染。表面施膠劑的性能優(yōu)劣直接影響到表面施膠的效果，目前表面施膠劑主要包括兩大類天然高分子類和合成聚合物類表面施膠劑，其中合成聚合物表面施膠劑作為近年來出現(xiàn)的新產(chǎn)品以其獨特的優(yōu)勢得到了迅速發(fā)展，它可以賦予紙張眾多優(yōu)異性能，滿足多種紙類產(chǎn)品的生產(chǎn)需求，尤其是為高檔紙張和特種紙的開發(fā)提供了強有力的保障。當(dāng)前，合成聚合物表面施膠劑產(chǎn)品主要包括苯乙烯馬來酸酐聚合物(SMA)、苯乙烯丙烯酸聚合物(SAA)、聚氨酯(PUD)和苯乙烯丙烯酸酯聚合物(SAE)。其中，SMA和SAA采用溶液聚合工藝，介質(zhì)為有機溶劑，對操作工人及其環(huán)境有不利影響。SAE和PUD采用乳液或水溶液聚合方式生產(chǎn)，以水作介質(zhì)，符合當(dāng)今綠色產(chǎn)品開發(fā)的要求和趨勢。但是，PUD原料價格昂貴、生產(chǎn)工藝操作復(fù)雜、應(yīng)用影響因素較多，使其大范圍推廣存在較大難度。SAE采用小分子表面活性劑作為乳化劑或添加少量有機溶劑參與聚合反應(yīng)，對產(chǎn)品的施膠性能存在明顯不利影響。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點，提供一種環(huán)境友好、穩(wěn)定性好、熟化快的核殼無皂型表面施膠劑的制備方法。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)一種核殼無皂型表面施膠劑的制備方法，包括下述步驟(1)首先，將水、高分子聚合物和單體按質(zhì)量比8.5:1.56.5:3.5混合，再入適量的分子量調(diào)節(jié)劑，攪拌均勻；所述單體包括功能單體、丙烯酸酯類軟單體、硬單體和離子單體；(2)在攪拌狀態(tài)下，先加入占丙烯酸酯類軟單體、硬單體和離子單體的混合物總質(zhì)量的10%~60%的部分混合物，升溫到7375。C，再加入占全部引發(fā)劑總量20%~50%的引發(fā)劑溶液，2060分鐘后，再升溫到7682。C;(3)然后再分別加入剩余的丙烯酸酯類軟單體、硬單體和離子單體的混合物，和剩余的引發(fā)劑溶液；(4)再將溫度升到8082'C下保溫反應(yīng)23h，然后冷卻到室溫，過濾，得到核殼無皂型表面施膠劑。所述高分子聚合物為分散劑，優(yōu)選優(yōu)選聚丙烯酸鈉、改性淀粉、聚乙烯醇或羧甲基纖維素中的一種或一種以上混合物，分散劑的用量占單體總質(zhì)量的26%。所述功能單體優(yōu)選乙烯基磺酸鈉、丙烯酰胺甲基丙磺酸鈉或丙烯酸羥乙酯中的一種或一種以上混合物。所述軟單體優(yōu)選丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸乙己酯或丙烯酸叔丁酯中的一種或一種以上混合物。所述硬單體優(yōu)選苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈或丙烯酰胺中的一種或一種以上混合物。所述離子單體優(yōu)選丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸酐、衣康酸或富馬酸中的一種或一種以上混合物。所述分子量調(diào)節(jié)劑優(yōu)選正十二烷基硫醇、叔十二垸基硫醇或巰基乙醇中的一種或一種以上混合物，占總單體質(zhì)量的0.2%0.5%。所述弓I發(fā)劑優(yōu)選過硫酸銨或過硫酸鉀。所述步驟3中，剩余的丙烯酸酯類軟單體、硬單體和離子單體的混合物的滴加時間控制在2~4小時，剩余的引發(fā)劑溶液的滴加時間控制在2.54小時。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點和效果(1)本發(fā)明制備的核殼無皂型表面施膠劑乳液顆粒具有規(guī)則的核殼球形結(jié)構(gòu)、粒徑分布均勻，粒徑大在100nm800nm之間，平均粒徑小于300nm。(2)產(chǎn)品施膠性能優(yōu)異，貯存穩(wěn)定性好，常溫下超過l年性能不變。(3)合成工藝及產(chǎn)品環(huán)保，沒有添加任何有機溶劑，單體轉(zhuǎn)化率高達99.6%，無廢棄物產(chǎn)生，對環(huán)境無污染。(4)制備方法簡單、成本低廉，使用的原料是常見的石化副產(chǎn)物。具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。實施例1(1)向帶有調(diào)速攪拌器、溫度控制器及冷凝回流器的反應(yīng)裝置中添加去離子水、5份(按質(zhì)量份數(shù))聚丙烯酸鈉(粘均相對分子量5600)和4份乙烯基磺酸鈉，充分攪拌，至體系均勻。(2)在上述溶液中，攪拌狀態(tài)下依次加入占全部丙烯酸酯類軟單體、硬單體和離子單體的混合物(由42份苯乙烯、8份甲基丙烯酸甲酯、47份丙烯酸丁酯、1份馬來酸酐和2份丙烯酸、0.5份叔十二垸基硫醇組成)總質(zhì)量20%的部分混合物，加熱體系，升溫到75'C，然后加入占全部過硫酸銨溶液(由1份過硫酸銨溶入19份去離子水中)總質(zhì)量30%的部分溶液，20分種后，再升溫到78'C。(3)向上述反應(yīng)體系中，分別滴加剩余80%的丙烯酸酯類軟單體、硬單體和離子單體的混合物和剩余70%的過硫酸銨溶液，混合單體滴加時間控制在3小時，過硫酸銨溶液滴加時間控制在3.25小時。(4)滴加完畢后，再將溫度升至82'C下保溫反應(yīng)2.5小時，冷卻至室溫，200目網(wǎng)過濾，得到乳液型產(chǎn)品即核殼無皂型表面施膠劑。實施例2(1)向帶有調(diào)速攪拌器、溫度控制器及冷凝回流器的反應(yīng)裝置中添加去離子水、7份質(zhì)量份數(shù)的聚丙烯酸鈉(粘均相對分子量6200)和3份乙烯基磺酸鈉，充分攪拌，至體系均勻。(2)在上述溶液中，攪拌狀態(tài)下依次加入占全部丙烯酸酯類軟單體、硬單體和離子單體的混合物(由39份苯乙烯、50份丙烯酸丁酯、8份甲基丙烯酸甲酯、0.2份叔十二烷基硫醇、1份馬來酸酐和2份丙烯酸組成)總量20%的部分混合物，加熱體系，升溫到75"C，然后加入占全部過硫酸銨溶液(由1.份過硫酸銨溶入19份去離子水中)總量30%的部分溶液，20分種后，再升溫到78t:。(3)向上述反應(yīng)體系中，分別滴加剩余80%的丙烯酸酯類軟單體、硬單體和離子單體的混合物和剩余70%的過硫酸銨溶液，混合單體滴加時間控制在3小時，過硫酸銨溶液滴加時間控制在3.25小時。(4)滴加完畢后，再將溫度升至82匸下保溫反應(yīng)2.5小時，冷卻至室溫，200目網(wǎng)過濾，得到乳液型產(chǎn)品即核殼無皂型表面施膠劑。實施例3(1)向帶有調(diào)速攪拌器、溫度控制器及冷凝回流器的反應(yīng)裝置中添加去離子水、3份質(zhì)量份數(shù)的聚丙烯酸鈉(粘均相對分子量5600)和4份乙烯基磺酸鈉，充分攪拌，至體系均勻。(2)在上述溶液中，攪拌狀態(tài)下依次加入占全部丙烯酸酯類軟單體、硬單體和離子單體的混合物(由42份苯乙烯、47份丙烯酸丁酯、8份甲基丙烯酸甲酯、0.5份叔十二垸基硫醇、1份馬來酸酐和4份丙烯酸組成)總量20%的部分混合物，加熱體系，升溫到75t:，然后加入占全部過硫酸銨溶液(由1份過硫酸銨溶入19份去離子水中)總量30%的部分溶液，20分種后，再升溫到78X:。(3)向上述反應(yīng)體系中，分別滴加剩余80%的丙烯酸酯類軟單體、硬單體和離子單體的混合物和剩余70%的過硫酸銨溶液，混合單體滴加時間控制在3小時，過硫酸銨溶液滴加時間控制在3.25小時。(4)滴加完畢后，再將溫度升至82r下保溫反應(yīng)2.5小時，冷卻至室溫，200目網(wǎng)過濾，得到乳液型產(chǎn)品即核殼無皂型表面施膠劑。實施例4(1)向帶有調(diào)速攪拌器、溫度控制器及冷凝回流器的反應(yīng)裝置中添加去離子水、5份質(zhì)量份數(shù)的聚丙烯酸鈉(粘均相對分子量5600)和4份乙烯基磺酸鈉，充分攪拌，至體系均勻。(2)在上述溶液中，攪拌狀態(tài)下依次加入占全部丙烯酸酯類軟單體、硬單體和離子單體的混合物(由39份苯乙烯、50份丙烯酸丁酯、8份甲基丙烯酸甲酯、1.0份叔十二烷基硫醇、1份馬來酸酐和2份丙烯酸組成)總量10%的部分混合物，加熱體系，升溫到75'C，然后加入占全部過硫酸銨溶液(由1份過硫酸銨溶入19份去離子水中)總量30%的部分溶液，20分種后，再升溫到8(TC。(3)向上述反應(yīng)體系中，分別滴加剩余卯％的丙烯酸酯類軟單體、硬單體和離子單體的混合物和剩余70%的過硫酸銨溶液，混合單體滴加時間控制在3.5小時，過硫酸銨溶液滴加時間控制在4小時。(4)滴加完畢后，再將溫度升至82'C下保溫反應(yīng)2小時，冷卻至室溫，200目網(wǎng)過濾，得到乳液型產(chǎn)品即核殼無皂型表面施膠劑。測試例l:核殼無皂型表面施膠劑的應(yīng)用在山東白紙板公司2700mm紙機上，本發(fā)明制備的核殼無皂型表面施膠劑(SSTOP)與國產(chǎn)表面施膠劑DZ-25和進品表面施膠劑BK-632進行性能對比測試。三種表面施膠劑的絕干用量均為0.15kg/t紙板，表面施膠液濃度為6%，施膠溫度為55"C，測試結(jié)果列于表l。表l三種樣品在白紙板上的應(yīng)用結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>由表1可知，本發(fā)明制備的核殼無皂型表面施膠劑SSTOP用量為0.15kg/t紙板時，紙板正反面Cobb值可降到26.5g/m2和31.5g/m2，表面強度達到16級，其施膠效果與進口產(chǎn)品BK-632相當(dāng)，優(yōu)于國產(chǎn)DZ-25。測試例2:核殼無皂型表面施膠劑的應(yīng)用在山東白紙板公司1760mm紙機上，本發(fā)明制備的核殼無皂型表面施膠劑(SSTOP)與國產(chǎn)表面施膠劑DZ-25進行性能對比測試。兩種表面施膠劑的絕干用量均為0.75kg/t紙板，表面施膠液濃度為4.5%，施膠溫度為7(TC，測試結(jié)果列于表2。表2兩種樣品在雙膠紙上的應(yīng)用結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>由表2可知，本發(fā)明制備的核殼無皂型表面施膠劑SSTOP用量為0.75kg/t紙時，雙膠紙正反面Cobb值分別達到22g/m2和24g/m2，表面強度分別為2.9m/s和2.3m/s，效果優(yōu)于DZ-25。權(quán)利要求1、一種核殼無皂型表面施膠劑的制備方法，其特征在于包括下述步驟(1)首先，將水、高分子聚合物和單體按質(zhì)量比8.5∶1.5～6.5∶3.5混合，再入適量的分子量調(diào)節(jié)劑，攪拌均勻；所述單體包括功能單體、丙烯酸酯類軟單體、硬單體和離子單體；(2)在攪拌狀態(tài)下，先加入占丙烯酸酯類軟單體、硬單體和離子單體的混合物總質(zhì)量的10％～60％的部分混合物，升溫到73～75℃，再加入占全部引發(fā)劑總量20％～50％的引發(fā)劑溶液，20～60分鐘后，再升溫到76～82℃；(3)然后再分別加入剩余的丙烯酸酯類軟單體、硬單體和離子單體的混合物，和剩余的引發(fā)劑溶液；(4)再將溫度升到80～82℃下保溫反應(yīng)2～3h，然后冷卻到室溫，過濾，得到核殼無皂型表面施膠劑。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的核殼無皂型表面施膠劑的制備方法，其特征在于所述高分子聚合物為聚丙烯酸鈉、改性淀粉、聚乙烯醇或羧甲基纖維素中的一種或一種以上混合物。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的核殼無皂型表面施膠劑的制備方法，其特征在于所述功能單體為乙烯基磺酸鈉、丙烯酰胺甲基丙磺酸鈉或丙烯酸羥乙酯中的一種或一種以上混合物。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的核殼無皂型表面施膠劑的制備方法，其特征在于所述丙烯酸酯類軟單體為丙烯酸丁酯、烯酸乙酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸乙己酯或丙烯酸叔丁酯中的一種或一種以上混合物。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的核殼無皂型表面施膠劑的制備方法，其特征在于所述硬單體為苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈或丙烯酰胺中的一種或一種以上混合物。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的核殼無皂型表面施膠劑的制備方法，其特征在于所述離子單體為丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸酐、衣康酸或富馬酸中的一種或一種以上混合物。7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的核殼無皂型表面施膠劑的制備方法，其特征在于所述分子量調(diào)節(jié)劑為正十二烷基硫醇、叔十二垸基硫醇或巰基乙醇中的一種或一種以上混合物。8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的核殼無皂型表面施膠劑的制備方法，其特征在于所述引發(fā)劑為過硫酸銨或過硫酸鉀。9、根據(jù)權(quán)利要求1所述的核殼無皂型表面施膠劑的制備方法，其特征在于所述步驟3中，剩余的丙烯酸酯類軟單體、硬單體和離子單體的混合物的滴加時間控制在24小時，剩余的引發(fā)劑溶液的滴加時間控制在2.54小時。全文摘要本發(fā)明公開了一種核殼無皂型表面施膠劑的制備方法，包括下述步驟(1)首先，將水、高分子聚合物和單體按質(zhì)量比8.5∶1.5～6.5∶3.5混合，再入適量的分子量調(diào)節(jié)劑，攪拌均勻；所述單體包括功能單體、丙烯酸酯類軟單體、硬單體和離子單體；(2)在攪拌狀態(tài)下，先加入占丙烯酸酯類軟單體、硬單體和離子單體的混合物總質(zhì)量的10％～60％的部分混合物，升溫到73～75℃，再加入占全部引發(fā)劑總量20％～50％的引發(fā)劑溶液，20～60分鐘后，再升溫到76～82℃；(3)然后再分別加入剩余的丙烯酸酯類軟單體、硬單體和離子單體的混合物，和剩余的引發(fā)劑溶液；(4)再將溫度升到80～82℃下保溫反應(yīng)2～3h，然后冷卻到室溫，過濾，得到核殼無皂型表面施膠劑。文檔編號D21H21/16GK101205696SQ200710032539公開日2008年6月25日申請日期2007年12月14日優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日發(fā)明者付時雨,李建文,詹懷宇申請人:華南理工大學(xué)