專利名稱：：鈉基膨潤土改性的丁苯乳液及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種粘結(jié)劑，具體涉及一種丁苯乳液及其制備方法。
背景技術(shù)：
：丁苯乳液廣泛用于紙張涂料的粘結(jié)，隨著乳液應(yīng)用工藝技術(shù)的改進(jìn)和發(fā)展，對乳液的性能要求越來越高，要求乳液具有良好的工藝適用性，其中，最重要還是丁苯乳液的粘結(jié)性。中國專利CN101077卯2A公開了一種丁苯乳液及其制備方法，采用反應(yīng)性乳化劑，制成乳液具有優(yōu)異的耐水性和附著力，但其乳液粘結(jié)性有所不足。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提出一種鈉基膨潤土改性的丁苯乳液及其制備方法和應(yīng)用，以克服已有技術(shù)的缺陷。本發(fā)明所述的鈉基膨潤土改性的丁苯乳液，各組分及重量份數(shù)如下丁苯乳液基料IOO份鈉基膨潤土分散液5~10份其制備方法包括如下步驟將丁苯乳液基料、鈉基膨潤土分散液和適量去離子水混合，獲得丁苯乳液。所得丁苯乳液的重量固含量為40%60%，pH=710。所述丁苯乳液基料的制備方法包括以下步驟將羧酸單體、丁二烯單體、(甲基)苯乙烯單體、分子量調(diào)節(jié)劑、乳化劑和引發(fā)劑的混合物的水溶液進(jìn)行自由基乳液共聚，反應(yīng)溫度4(TC90。C、反應(yīng)壓力0.6MPa1.0Mpa、反應(yīng)時間310小時，將反應(yīng)產(chǎn)物用堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)pH-710,經(jīng)過濾得到所述丁苯乳液基料。所得丁苯乳液基料重量固含量40%60%，pH=710。所述的丁苯乳液基料，在反應(yīng)體系中，組分和重量份數(shù)如下:羧酸單體15份丁二烯單體20400份(甲基)苯乙烯單體100份分子量調(diào)節(jié)劑0.22份乳化劑0.55份引發(fā)劑0.55份堿性物質(zhì)15份水82785份所說的羧酸單體選自丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸、富馬酸或衣康酸中的至少一種;所說的乳化劑，選自烯丙基聚氧乙烯醚硫酸銨、烯丙基聚氧乙烯醚或乙烯基聚氧乙烯醚中的至少一種；所說的分子量調(diào)節(jié)劑為正十二硫醇、叔十二硫醇或正丁硫醇中的至少一種；所說的引發(fā)劑選自過硫酸鉀、過硫酸鈉或過硫酸銨中的至少一種；所說的堿性物質(zhì)選自堿金屬的氫氧化物，優(yōu)選氫氧化鈉，最好采用重量含量為10%40%的氫氧化鈉水溶液。所說的鈉基膨潤土分散液是通過如下方法制備的將聚丙烯酸鈉水溶液、鈉基膨潤土和水，在研磨介質(zhì)存在下進(jìn)行研磨分散，得到鈉基膨潤土分散液；所說的鈉基膨潤土分散液中，各組分和重量分?jǐn)?shù)如下-鈉基膨潤土100份聚丙烯酸鈉水溶液0.21份水66152份所說的聚丙烯酸鈉水溶液固含量為2050wt%，pH=79，分子量20004000g/mol?？蛇x用市售產(chǎn)品，例如上海東升新材料有限公司牌號為DS-FS551B的分散劑。所說的研磨介質(zhì)為氧化鋯珠，研磨介質(zhì)的加入量和鈉基膨潤土的重量比為1:1，研磨分散時間為46小時。所述的丁苯乳液可以用于造紙涂料配方中。眾所周知，在丁苯乳液中加入膨潤土?xí)档腿橐旱恼辰Y(jié)性。但本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在本發(fā)明中加入510wtn/。鈉基膨潤土分散液不但不會降低丁苯乳液的粘結(jié)性，相反還會有所提高。這可能是由于鈉基膨潤土中具有大量的鋁鎂離子，能夠與丁苯乳液基料中羧基等活性基團(tuán)起螯合作用而增強(qiáng)其粘結(jié)性。同時，當(dāng)此丁苯乳液配制成造紙涂料涂布后，其中的鋁鎂離子能與紙張表面的羥基等活性基團(tuán)起反應(yīng)而增強(qiáng)紙張的表面強(qiáng)度，即涂料中所用丁苯乳液的粘結(jié)性得到增強(qiáng)。本發(fā)明在丁苯乳液中加入一種鈉基膨潤土分散液，與普通丁苯乳液相比，具有優(yōu)異的粘結(jié)性，是一種能滿足造紙涂料用高性能、環(huán)保的產(chǎn)品。該產(chǎn)品在造紙涂料中使用，能明顯提高涂料涂層的粘結(jié)性。具體實(shí)施例方式實(shí)施例11、丁苯乳液基料的制備在1000ml加壓反應(yīng)釜中加入l克烯丙基聚氧乙烯醚硫酸銨(羅地亞公司的RhodapexCL910)，1克過硫酸鉀，156,3克蒸餾水，完全溶解成水溶液。再加入丙烯酸2克，丁二烯40克，苯乙烯200克，正十二硫醇0.4克。在0.6MPa條件下進(jìn)行攪拌加熱，加熱溫度40'C，時間10小時，進(jìn)行聚合反應(yīng)。冷卻至25'C，用10克20wt。/。氫氧化鈉水溶液中和。經(jīng)100目篩網(wǎng)過濾，得到丁苯乳液基料，固含量59.8wt%，pH-7.1(使用PHS-3C精密pH計(jì)測得)。2、鈉基膨潤土分散液的制備將200g鋯珠(日本TOSOH氧化鋯珠，上海茂倉貿(mào)易有限公司)、0.4g聚丙烯酸鈉水溶液(上海東升新材料有限公司，DS-FS551B分散劑)和133.2g去離子水加入lL研磨罐中，將研磨罐裝好，開動研磨機(jī)，轉(zhuǎn)磨轉(zhuǎn)速600轉(zhuǎn)/分鐘，再向研磨罐中加入200g鈉基膨潤土，研磨分散4小時。采用200目不銹鋼篩網(wǎng)過濾，得到鈉基膨潤土分散液，固含量60.2wt%。3、丁苯乳液的制備將步驟1制備的丁苯乳液基料200g和步驟2制備的鈉基膨潤土分散液20g加入1000ml四口燒瓶中混合，攪拌10分鐘。制得丁苯乳液，固含量60.05wtn/。，pl^7.05(使用PHS-3C精密pH計(jì)測得)。實(shí)施例21、丁苯乳液基料的制備在2000ml加壓反應(yīng)釜中加入2克烯丙基聚氧乙烯醚硫酸銨(瑞士Clariant公司的EmulsogenAPG2019)和3克乙烯基聚氧乙烯醚(瑞士Clariant公司的EmulsogenR208)，5克過硫酸鈉，775.5克蒸餾水，完全溶解成水溶液。再加入甲基丙烯酸5克，丁二烯400克，甲基苯乙烯100克，叔十二硫醇2克。在l.OMPa條件下進(jìn)行攪拌加熱，加熱溫度卯'C,時間3小時，進(jìn)行聚合反應(yīng)。冷卻至25'C，用12.5克40wt。/。氫氧化鈉水溶液中和。經(jīng)100目篩網(wǎng)過濾，得到丁苯乳液基料，固含量40.3wt%，pP^9.97(使用PHS-3C精密pH計(jì)測得)。2、鈉基膨潤土分散液的制備將200g鋯珠(氧化鋯珠ZIRSTAR⑧，圣戈班集團(tuán)西普公司)、2g聚丙烯酸鈉水溶液(上海東升新材料有限公司，DS-FS551B分散劑)和301g去離子水加入lL研磨罐中，將研磨罐裝好，開動研磨機(jī)，轉(zhuǎn)磨轉(zhuǎn)速800轉(zhuǎn)/分鐘，再向研磨罐中加入200g鈉基膨潤土，研磨分散6小時。采用200目不銹鋼篩網(wǎng)過濾，得到鈉基膨潤土分散液，固含量39.8wt%。3、丁苯乳液的制備將步驟1制備的丁苯乳液基料200g和步驟2制備的鈉基膨潤土分散液10g加入1000ml四口燒瓶中混合，攪拌10分鐘。制得丁苯乳液，固含量40.03wt。/。，pHN9.95(使用PHS-3C精密pH計(jì)測得)。實(shí)施例31、丁苯乳液基料的制備在1000ml加壓反應(yīng)釜中加入4克烯丙基聚氧乙烯醚(羅地亞公司的RhodasurfAAE-IO)，2克過硫酸銨，206克蒸餾水，完全溶解成水溶液。再加入衣康酸3克，丁二烯100克，苯乙烯100克，正丁硫醇1克。在0.8MPa條件下進(jìn)行攪拌加熱，加熱溫度7(TC，時間6小時，進(jìn)行聚合反應(yīng)。冷卻至25'C，用10克30wt。/。氫氧化鈉水溶液中和。經(jīng)100目篩網(wǎng)過濾，得到丁苯乳液基料，固含量49.6wt。/。，pF^8.3(使用PHS-3C精密pH計(jì)測得)。2、鈉基膨潤土分散液的制備將200g鋯珠(氧化鋯珠ZIRSTAR⑧，圣戈班集團(tuán)西普公司)、lg聚丙烯酸鈉水溶液(上海東升新材料有限公司，DS-FS551B分散劑)和200.05g去離子水加入1L研磨罐中，將研磨罐裝好，開動研磨機(jī)，轉(zhuǎn)磨轉(zhuǎn)速800轉(zhuǎn)/分鐘，再向研磨罐中加入200g鈉基膨潤土，研磨分散6小時。采用200目不銹鋼篩網(wǎng)過濾，得到鈉基膨潤土分散液，固含量50.05wt%。3、丁苯乳液的制備將步驟1制備的丁苯乳液基料200g和步驟2制備的鈉基膨潤土分散液15g加入1000ml四口燒瓶中混合，攪拌10分鐘。制得丁苯乳液，固含量49.87wt。/。，pl^8.95(使用PHS-3C精密pH計(jì)測得)。實(shí)施例41、丁苯乳液基料的制備在1000ml加壓反應(yīng)釜中加入1.5克烯丙基聚氧乙烯醚(羅地亞公司的RhodasurfAAE-10)和1.5克烯丙基聚氧乙烯醚硫酸銨(羅地亞公司的RhodapexCL910),3.5克過硫酸鉀，166.88克蒸餾水，完全溶解成水溶液。再加入馬來酸2克，富馬酸2克，丁二烯50克，苯乙烯100克，正十二硫醇1.5克。在0.9MPa條件下進(jìn)行攪拌加熱，加熱溫度55'C，時間8小時，進(jìn)行聚合反應(yīng)。冷卻至25'C，用40克10wt。/。氫氧化鈉水溶液中和。經(jīng)100目篩網(wǎng)過濾，得到丁苯乳液基料，固含量45.8wty。，pH二8.5(使用PHS-3C精密pH計(jì)測得)。2、鈉基膨潤土分散液的制備-將200g鋯珠(日本TOSOH氧化鋯珠，上海茂倉貿(mào)易有限公司)、l.Og聚丙烯酸鈉水溶液(上海東升新材料有限公司，DS-FS551B分散劑)和200.05g去離子水加入1L研磨罐中，將研磨罐裝好，開動研磨機(jī)，轉(zhuǎn)磨轉(zhuǎn)速800轉(zhuǎn)/分鐘，再向研磨罐中加入200g鈉基膨潤土，研磨分散6小時。采用200目不銹鋼篩網(wǎng)過濾，得到鈉基膨潤土分散液，固含量49.99wt°/o。3、丁苯乳液的制備將步驟1制備的丁苯乳液基料200g、步驟2制備的鈉基膨潤土分散液12g和去離子水1.3g加入1000m四口燒瓶中混合，攪拌10分鐘。制得丁苯乳液，固含量44.89wte/。，pl^8.69(使用PHS-3C精密pH計(jì)測得)。實(shí)施例51、丁苯乳液基料的制備在1000ml加壓反應(yīng)釜中加入1.5克烯丙基聚氧乙烯醚硫酸銨(瑞士Clariant公司的EmulsogenAPG2019)，1克過硫酸鈉，202.36克蒸餾水，完全溶解成水溶液。再加入丙烯酸1克，富馬酸1克，丁二烯150克，苯乙烯100克，正十二硫醇0.2克，叔十二硫醇0.4克。在0.7MPa條件下進(jìn)行攪拌加熱，加熱溫度55'C，時間8小時，進(jìn)行聚合反應(yīng)。冷卻至25'C，用10克20%氫氧化鉀水溶液中和。經(jīng)100目篩網(wǎng)過濾，得到丁苯乳液，固含量55.1%，平均粒徑265nm(使用Malven粒徑儀測得)，pH-7.85(使用PHS-3C精密pH計(jì)測得)。2、鈉基膨潤土分散液的制備將200g鋯珠(日本TOSOH氧化鋯珠，上海茂倉貿(mào)易有限公司)、1.2g聚丙烯酸鈉水溶液(上海東升新材料有限公司，DS-FS551B分散劑)和164.08g去離子水加入1L研磨罐中，將研磨罐裝好，開動研磨機(jī)，轉(zhuǎn)磨轉(zhuǎn)速800轉(zhuǎn)/分鐘，再向研磨罐中加入200g鈉基膨潤土，研磨分散6小時。采用200目不銹鋼篩網(wǎng)過濾，得到鈉基膨潤土分散液，固含量55.04wt%。3、丁苯乳液的制備將步驟1制備的丁苯乳液基料200g和步驟2制備的鈉基膨潤土分散液18g加入1000ml四口燒瓶中混合，攪拌10分鐘。制得丁苯乳液，固含量54.93wt％，pH=7.94(使用PHS-3C精密pH計(jì)測得)。實(shí)施例6對比例按CN101077902A的方法制備的丁苯乳液用實(shí)施例15和對比例，按下述配方制備涂料:<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>注90級是指成分中粒徑小于2微米的顆粒質(zhì)量占總質(zhì)量的90%。下同。將上述組分加入高速分散機(jī)，攪拌均勻后高速分散2030分鐘，至細(xì)度合格，低速下加入下述組分，攪拌均勻后，出料，過濾。將采用實(shí)施例15和對比例乳液配制的涂料用1(W涂布棒在300g/n^灰底白板紙上進(jìn)行涂布，涂布量20g/m2，備用。將上述涂布紙采用IGT印刷適性儀(日本KRK)進(jìn)行檢測判定標(biāo)準(zhǔn)表面強(qiáng)度越大表明涂料中丁苯乳液的粘結(jié)性越強(qiáng)<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>從上述應(yīng)用結(jié)果可以看出使用本發(fā)明實(shí)施例15制備的丁苯乳液，與對比例相比，具有優(yōu)異的耐水性和粘結(jié)性。權(quán)利要求1.鈉基膨潤土改性的丁苯乳液，其特征在于，各組分及重量份數(shù)如下丁苯乳液基料100份鈉基膨潤土分散液5～10份所說的鈉基膨潤土分散液中，各組分和重量分?jǐn)?shù)如下鈉基膨潤土100份聚丙烯酸鈉水溶液0.2～1份水66～152份。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈉基膨潤土改性的丁苯乳液，其特征在于，所述丁苯乳液基料的制備方法包括以下步驟將羧酸單體、丁二烯單體、(甲基)苯乙烯單體、分子量調(diào)節(jié)劑、乳化劑和引發(fā)劑的混合物的水溶液進(jìn)行自由基乳液共聚，反應(yīng)溫度4(TC卯。C、反應(yīng)壓力0.6MPa1.0Mpa、反應(yīng)時間310小時，將反應(yīng)產(chǎn)物用堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)pH=710，獲得丁苯乳液基料。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈉基膨潤土改性的丁苯乳液，其特征在于，所述的丁苯乳液基料，在反應(yīng)體系中，組分和重量份數(shù)如下羧酸單體丁二烯單體(甲基)苯乙烯單體分子量調(diào)節(jié)劑乳化劑引發(fā)劑堿性物質(zhì)水15份20400份100份0.22份0.55份0.55份15份82785份。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈉基膨潤土改性的丁苯乳液，其特征在于，所說的羧酸單體選自丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸、富馬酸或衣康酸中的至少一種，所說的乳化劑選自烯丙基聚氧乙烯醚硫酸銨、烯丙基聚氧乙烯醚或乙烯基聚氧乙烯醚中的至少一種；所說的分子量調(diào)節(jié)劑為正十二硫醇、叔十二硫醇或正丁硫醇中的至少一種，所說的引發(fā)劑選自過硫酸鉀、過硫酸鈉或過硫酸銨中的至少一種，所說的堿性物質(zhì)選自堿金屬的氫氧化物。5.制備權(quán)利要求14任一項(xiàng)所述鈉基膨潤土改性的丁苯乳液的方法，其特征在于，方法包括如下步驟將丁苯乳液基料、鈉基膨潤土分散液和適量去離子水混合，獲得丁苯乳液。6.權(quán)利要求14任一項(xiàng)所述鈉基膨潤土改性的丁苯乳液的應(yīng)用，其特征在于，用于造紙涂料配方中。全文摘要本發(fā)明提供了一種鈉基膨潤土改性的丁苯乳液及其制備方法和應(yīng)用，鈉基膨潤土改性的丁苯乳液各組分及重量份數(shù)如下丁苯乳液基料100份，鈉基膨潤土分散液5～10份，鈉基膨潤土分散液中，各組分和重量分?jǐn)?shù)如下鈉基膨潤土100份，聚丙烯酸鈉水溶液0.2～1份，水66～152份。本發(fā)明在丁苯乳液中加入一種鈉基膨潤土分散液，與普通丁苯乳液相比，具有優(yōu)異的粘結(jié)性，是一種能滿足造紙涂料用高性能、環(huán)保的產(chǎn)品。該產(chǎn)品在造紙涂料中使用，能明顯提高涂料涂層的粘結(jié)性。文檔編號D21H19/44GK101381486SQ200810200760公開日2009年3月11日申請日期2008年9月27日優(yōu)先權(quán)日2008年9月27日發(fā)明者尹東華,施曉旦,王養(yǎng)臣,雨田申請人:上海東升新材料有限公司;兗州東升精細(xì)化工有限公司