專(zhuān)利名稱(chēng)：陽(yáng)離子叔碳酸苯丙乳液及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于瓦楞紙表面施膠的陽(yáng)離子叔碳酸苯丙乳液。
背景技術(shù)：
乳液被廣泛的用于紙張表面施膠，在應(yīng)用過(guò)程中，對(duì)乳液的性能要求越來(lái)越高。隨著乳液應(yīng)用工藝技術(shù)的改進(jìn)和發(fā)展，要求乳液具有良好的工藝適用性，其中，最重要還是苯丙乳液的粘結(jié)性。乳液應(yīng)用于紙張涂料中能明顯提高紙張的表面強(qiáng)度，顯著降瓦楞板紙的Cobb 值。目前，隨著二次纖維在制漿造紙?jiān)现斜壤闹饾u增大，以及紙機(jī)白水循環(huán)封閉程度增高，濕部的抄造環(huán)境日益惡劣，陽(yáng)離子型表面施膠劑日益受到人們的青睞，當(dāng)前工廠采用弱陰離子苯丙型表面施膠劑作為一種專(zhuān)門(mén)提高抗水性的表面施膠劑，使用過(guò)程中需要添加硫酸鋁增加表面施膠劑的留著率，操作比較麻煩，

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種陽(yáng)離子叔碳酸苯丙乳液及其制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷。本發(fā)明的陽(yáng)離子叔碳酸苯丙乳液的制備方法，其特征在于，包括以下步驟a)將(甲基)丙烯酸酯、(甲基)苯乙烯和叔碳酸乙烯酯混合，獲得混合單體；重量份數(shù)為(甲基)丙烯酸，20 70份、(甲基)苯乙烯30 60份，叔碳酸乙烯酯10 20份；b)將0. 2 0. 6份乳化劑、0. 2 0. 6份引發(fā)劑和5份水混合，獲得水溶液A ；c)將0. 7 I. 8份陽(yáng)離子單體和10份水混合，獲得水溶液B ；d)將所述的混合單體、乳化劑、引發(fā)劑和水混合，獲得水溶液C ;重量份數(shù)為混合單體70 95份，乳化劑0. 3 I. 5份、引發(fā)劑0. 2 2. 5份、水60份；e)將5 20份a)步驟中的混合單體加入0. I 2份乳化劑、0. I 2份引發(fā)劑和30 100份水的水溶液中，60°C 90°C、條件下反應(yīng)20 50分鐘，然后滴加d)步驟中的30 60份水溶液C，滴加I. 5 3小時(shí)，同時(shí)滴加3 9份的b)步驟中的水溶液A和10 30份c)步驟中的水溶液B ；f)60 90°C保溫2 4小時(shí)，降溫至25°C，用堿性溶液中和至pH=6 9，用325目篩網(wǎng)過(guò)濾，獲得所述的陽(yáng)離子叔碳酸苯丙乳液。所說(shuō)的乳化劑選自失水山梨醇三油酸酯、失水山梨醇三硬脂酸酯(斯盤(pán)65)、乙二醇脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯、失水山梨醇單硬脂肪酸酯(斯盤(pán)60)、失水山梨醇單油酸酯(斯盤(pán)80)、二乙二醇脂肪酸酯、失水山梨醇單棕櫚酸酯(斯盤(pán)40)、聚氧化丙烯硬脂肪酸酯、失水山梨醇單月桂酸酯(斯盤(pán)20)、聚氧化乙烯硬脂肪酸酯、月桂酸聚氧乙烯酯、聚氧化乙烯
(4)失水山梨醇單硬脂肪酸酯(吐溫61)、聚氧化乙烯(5)失水山梨醇單油酸酯(吐溫81)、聚氧化乙烯(20 )失水山梨醇三硬脂酸酯(吐溫65 )、聚氧化乙烯(20 )失水山梨醇三油酸酯(吐溫85)、聚氧化乙烯單油酸酯、脂肪醇胺聚氧化乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧化乙烯單月桂酸酯、聚氧化乙烯蓖麻油、聚氧化乙烯(4)失水山梨醇單月桂酸酯(吐溫21)、聚氧化乙烯(20 )失水山梨醇單硬脂肪酸酯(吐溫60 )、聚氧化乙烯(20 )失水山梨醇單油酸酯(吐溫80 )、聚氧化乙烯(20 )失水 山梨醇單棕櫚酸酯(吐溫40 )或聚氧化乙烯(20 )失水山梨醇單月桂酸酯(吐溫20)中的至少一種；所說(shuō)的引發(fā)劑選自過(guò)硫酸鉀、過(guò)硫酸鈉或過(guò)硫酸銨中的至少一種；所說(shuō)的(甲基)丙烯酸酯選自丙烯腈、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、中的至少一種；所說(shuō)的交聯(lián)單體選自丙烯酸-2-羥乙酯、丙烯酸-2-羥丙酯、甲基丙烯酸-2-羥乙酯、甲基丙烯酸-2-羥丙酯中的至少一種；所說(shuō)的促進(jìn)劑選自甲基丙烯酰胺乙基乙撐脲或雙丙酮丙烯酰胺中的至少一種；叔碳酸乙烯酯是三個(gè)牌號(hào)，即VeoVa9、VeoValO、VeoVall的至少一種；所說(shuō)陽(yáng)離子單體為(2，3)環(huán)氧丙基三甲基氯化銨(ETA)；所說(shuō)的堿性溶液選自氫氧化鈉水溶液、氫氧化鉀水溶液、氫氧化銨水溶液中的至少一種，重量濃度為10 25% ；本發(fā)明的陽(yáng)離子叔碳酸苯丙乳液，可應(yīng)用于瓦楞紙表面施膠。本發(fā)明的基本特征是，乳膠粒引進(jìn)了具有強(qiáng)親水性的季銨鹽基團(tuán)，使其分子鏈上具有許多正電荷中心，無(wú)需添加硫酸鋁就能與纖維上的負(fù)電荷結(jié)合生成離子鍵，并同時(shí)增加了氫鍵中心，和纖維上的非離子表面生成氫鍵，改善了乳液的水溶性，改善了乳液在紙張表面纖維吸附留著，明顯地增強(qiáng)紙張的表面強(qiáng)度，顯著降低瓦楞紙的Cobb值，且叔碳酸乙烯酯鏈節(jié)上龐大的叔烷基就定位于涂膜的表面上，起隔離屏蔽作用，顯著地提高乳液聚合物的耐水性、耐堿性等性能。本發(fā)明涉及瓦楞紙用表面施膠劑及其制備方法。由(甲基)丙烯酸、(甲基)苯乙烯、(甲基)丙烯酸酯、交聯(lián)單體、陽(yáng)離子單體通過(guò)種子乳液聚合方式獲得，應(yīng)用于紙張表面施膠，與普通乳液相比，乳膠粒表面或聚合物本身帶正電荷，可以直接與纖維吸附留在紙張表面，無(wú)需添加硫酸鋁，能明顯提高紙張的表面強(qiáng)度，并能顯著降低灰底白板紙的Cobb值。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I陽(yáng)離子叔碳酸苯丙乳液的合成a)將30g丙烯酸正丁酯、65g苯乙烯、5g丙烯酸和IOg VeoVa9混合制成混合單體，備用;b)將0. Ig乙二醇脂肪酸酯，0. 06g聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單油酸酯(吐溫80),0. 2g過(guò)硫酸鉀溶解于IOg去離子水，備用；c)將0.9g (2，3)環(huán)氧丙基三甲基氯化銨(ETA)溶解于20去離子水中，備用；d)將80ga)步驟中的混合單體加入0. 5g乙二醇脂肪酸酯、0. 2g聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單油酸酯(吐溫80)、0. 3g過(guò)硫酸鉀和40g去離子水溶解成水溶液，攪拌30分鐘，備用；e)將30ga)步驟中的混合單體加入0. 06g乙二醇脂肪酸酯，0. 07g聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單油酸酯(吐溫80)、0. 2g過(guò)硫酸鉀和23. 6g去離子水的水溶液中，70件下反應(yīng)40分鐘，然后滴加d)步驟中的混合液3小時(shí)。50°C同時(shí)滴加b)步驟中的混合液和c)步驟中的混合液。f)50°C保溫2小時(shí)。降溫至25°C，用重量濃度為10%的氫氧化鈉水溶液中和至pH=8. 01，繼續(xù)攪拌10分鐘。經(jīng)325過(guò)濾，得陽(yáng)離子叔碳酸苯丙乳液，固含量45wt%，平均粒徑IOOnm (使用Malven粒徑儀測(cè)得)，pH=8. 01 (使用PHS-3C精密pH計(jì)測(cè)得)。實(shí)施例2陽(yáng)離子叔碳酸苯丙乳液的合成a)將20g丙烯酸正丁酯、75g苯乙烯、5g丙烯酸和5g VeoVa9混合制成混合單體備
用。b)將0. 12g乙二醇脂肪酸酯，0. 16g聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單油酸酯(吐溫80)、0. 25g過(guò)硫酸鉀溶解于IOg去離子水。備用。c)將0.75g (2，3)環(huán)氧丙基三甲基氯化銨(ETA)溶解于20去離子水中。備用。d)將80ga)步驟中的混合單體加入0. 6g乙二醇脂肪酸酯、0. 3g聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單油酸酯(吐溫80)、0. 3g過(guò)硫酸鉀和40g去離子水溶解成水溶液，攪拌30分
鐘。備用。e)將30ga)步驟中的混合單體加入0. 16g乙二醇脂肪酸酯，0. 17g聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單油酸酯(吐溫80)、0. 2g過(guò)硫酸鉀和23. 6g去離子水的水溶液中，70件下反應(yīng)40分鐘，然后滴加d)步驟中的混合液3小時(shí)。50°C同時(shí)滴加b)步驟中的混合液和c)步驟中的混合液。f)50°C保溫2小時(shí)。降溫至25°C，用重量濃度為15%的氫氧化鈉水溶液中和至pH=8. 21，繼續(xù)攪拌10分鐘。經(jīng)325過(guò)濾，得陽(yáng)離子叔碳酸苯丙乳液，固含量45wt%，平均粒徑I IOnm (使用Malven粒徑儀測(cè)得)，pH=8. 21 (使用PHS-3C精密pH計(jì)測(cè)得)。實(shí)施例3陽(yáng)離子叔碳酸苯丙乳液的合成a)將20g丙烯酸正丁酯、75g苯乙烯、IOg丙烯酸和5g VeoVa9混合制成混合單體備用。b)將0. 15g乙二醇脂肪酸酯，0. Ig聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單油酸酯(吐溫80)、0. 25g過(guò)硫酸鉀溶解于IOg去離子水。備用。c)將0. 55g (2，3)環(huán)氧丙基三甲基氯化銨(ETA)溶解于20去離子水中。備用。d)將80ga)步驟中的混合單體加入0. 6g乙二醇脂肪酸酯、0. 3g聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單油酸酯(吐溫80)、0. 3g過(guò)硫酸鉀和40g去離子水溶解成水溶液，攪拌30分
鐘。備用。e)將30ga)步驟中的混合單體加入0. 16g乙二醇脂肪酸酯，0. 17g聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單油酸酯(吐溫80)、0. 2g過(guò)硫酸鉀和23. 6g去離子水的水溶液中，70件下反應(yīng)40分鐘，然后滴加d)步驟中的混合液3小時(shí)。50°C同時(shí)滴加b)步驟中的混合液和c)步驟中的混合液。f)50°C保溫2小時(shí)。降溫至25°C，用重量濃度為15%的氫氧化鈉水溶液中和pH=7. 93，繼續(xù)攪拌10分鐘。經(jīng)325過(guò)濾，得陽(yáng)離子叔碳酸苯丙乳液，固含量45wt%，平均粒徑105nm(使用Malven粒徑儀測(cè)得)，pH=7. 93 (使用PHS-3C精密pH計(jì)測(cè)得)。實(shí)施例4陽(yáng)離子叔碳酸苯丙乳液的合成a)將20g丙烯酸正丁酯、75g苯乙烯、5g丙烯酸和15g VeoVa9混合制成混合單體備用。b)將0. 12g乙二醇脂肪酸酯，0. 16g聚 氧化乙烯(20)失水山梨醇單油酸酯(吐溫80)、0. 25g過(guò)硫酸鉀溶解于IOg去離子水。備用。c)將0.75g (2，3)環(huán)氧丙基三甲基氯化銨(ETA)溶解于20去離子水中。備用。d)將80ga)步驟中的混合單體加入0. 6g乙二醇脂肪酸酯、0. 3g聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單油酸酯(吐溫80)、0. 3g過(guò)硫酸鉀和40g去離子水溶解成水溶液，攪拌30分
鐘。備用。e)將30ga)步驟中的混合單體加入0. 16g乙二醇脂肪酸酯，0. 17g聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單油酸酯(吐溫80)、0. 2g過(guò)硫酸鉀和23. 6g去離子水的水溶液中，70件下反應(yīng)40分鐘，然后滴加d)步驟中的混合液3小時(shí)。50°C同時(shí)滴加b)步驟中的混合液和c)步驟中的混合液。f)50°C保溫2小時(shí)。降溫至25°C，用重量濃度為12%的氫氧化鈉水溶液中和至pH=8. 11，繼續(xù)攪拌10分鐘。經(jīng)325過(guò)濾，得陽(yáng)離子叔碳酸苯丙乳液，固含量45wt%，平均粒徑105nm(使用Malven粒徑儀測(cè)得)，pH=8. 11 (使用PHS-3C精密pH計(jì)測(cè)得)。實(shí)施例5陽(yáng)離子叔碳酸苯丙乳液的合成a)將IOg丙烯酸正丁酯、80g苯乙烯和5g VeoVa9混合制成混合單體備用。b)將0. 12g乙二醇脂肪酸酯，0. 16g聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單油酸酯(吐溫80)、0. 25g過(guò)硫酸鉀溶解于IOg去離子水。備用。c)將0.75g (2，3)環(huán)氧丙基三甲基氯化銨(ETA)溶解于20去離子水中。備用。d)將80ga)步驟中的混合單體加入0. 6g乙二醇脂肪酸酯、0. 3g聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單油酸酯(吐溫80)、0. 3g過(guò)硫酸鉀和40g去離子水溶解成水溶液，攪拌30分
鐘。備用。e)將30ga)步驟中的混合單體加入0. 16g乙二醇脂肪酸酯，0. 17g聚氧化乙烯
(20)失水山梨醇單油酸酯(吐溫80)、0. 2g過(guò)硫酸鉀和23. 6g去離子水的水溶液中，70件下反應(yīng)40分鐘，然后滴加d)步驟中的混合液3小時(shí)。50°C同時(shí)滴加b)步驟中的混合液和c)步驟中的混合液。f)50°C保溫2小時(shí)。降溫至25°C，用重量濃度為15%的氫氧化鈉水溶液中和至pH=8. 51，繼續(xù)攪拌10分鐘。經(jīng)325過(guò)濾，得陽(yáng)離子叔碳酸苯丙乳液，固含量45wt%，平均粒徑I IOnm (使用Malven粒徑儀測(cè)得)，pH=8. 51 (使用PHS-3C精密pH計(jì)測(cè)得)。在瓦楞紙上表面施膠對(duì)比例按中國(guó)專(zhuān)利CN102432731A方法制備陽(yáng)離子苯丙乳液，固含量為20wt%。將實(shí)施例I 5配方制備的陽(yáng)離子叔碳酸苯丙乳液,用去離子水稀釋至20wt%。施膠液的配制配制500克10wt%氧化淀粉水溶液，升溫至90°C，糊化20分鐘，降溫至40°C，再加入實(shí)施例I 5配方制備的陽(yáng)離子叔碳酸苯丙乳液(氧化淀粉(干):施膠劑(濕)=50 4),再加水稀釋至6wt%。對(duì)比例施膠液的配制配制500克10wt%氧化淀粉水溶液，升溫至90°C，糊化20分鐘，降溫至40°C，再加入對(duì)比例配方制備的陽(yáng)離子苯丙乳液(氧化淀粉(干)陽(yáng)離子苯丙乳液(濕)=50 :4)，施膠液固含量控制在8wt%。Cobb 值測(cè)定采用杭州輕通博科自動(dòng)化技術(shù)有限公司的XSH型可勃吸收性測(cè)
權(quán)利要求
1.陽(yáng)離子叔碳酸苯丙乳液的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 a)將(甲基)丙烯酸酯、(甲基)苯乙烯和叔碳酸乙烯酯混合，獲得混合單體； b)將乳化劑、弓I發(fā)劑和水混合，獲得水溶液A； c)將陽(yáng)離子單體和水混合，獲得水溶液B; d)將所述的混合單體、乳化劑、引發(fā)劑和水混合，獲得水溶液C； e)將a)步驟中的混合單體加入乳化劑、引發(fā)劑和水溶液中，60 90°C反應(yīng)20 50分鐘，然后滴加d)步驟的水溶液C，同時(shí)加入b)步驟中的水溶液A和c)步驟中的水溶液B ； f)60 90°C保溫2 4小時(shí)，降溫，用堿性溶液中和至pH=6 9，過(guò)濾，獲得所述的陽(yáng)離子叔碳酸苯丙乳液。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，混合單體的重量份數(shù)為(甲基)丙烯酸，20 70份、(甲基)苯乙烯30 60份，叔碳酸乙烯酯10 20份； 水溶液A的重量份數(shù)為乳化劑0. 2 0. 6份，引發(fā)劑0. 2 0. 6份，水5份； 水溶液B的重量份數(shù)為陽(yáng)離子單體0. 7 I. 8份，水10份； 水溶液C的重量份數(shù)為混合單體70 95份，乳化劑0. 3 I. 5份、引發(fā)劑0. 2 2. 5份、水60份。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟e)中，將5 20份a)步驟中的混合單體加入0. I 2份乳化劑、0. I 2份引發(fā)劑和30 100份水溶液中，60°C 90°C、條件下反應(yīng)20 50分鐘，然后滴加d)步驟中的30 60份水溶液C，滴加I. 5 3小時(shí)，同時(shí)加入3 9份的b)步驟中的水溶液A和10 30份c)步驟中的水溶液B。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所說(shuō)的乳化劑選自失水山梨醇三油酸酯、失水山梨醇三硬脂酸酯(斯盤(pán)65)、乙二醇脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯、失水山梨醇單硬脂肪酸酯(斯盤(pán)60)、失水山梨醇單油酸酯(斯盤(pán)80)、二乙二醇脂肪酸酯、失水山梨醇單棕櫚酸酯(斯盤(pán)40)、聚氧化丙烯硬脂肪酸酯、失水山梨醇單月桂酸酯(斯盤(pán)20)、聚氧化乙烯硬脂肪酸酯、月桂酸聚氧乙烯酯、聚氧化乙烯(4)失水山梨醇單硬脂肪酸酯(吐溫61)、聚氧化乙烯(5)失水山梨醇單油酸酯(吐溫81)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇三硬脂酸酯(吐溫65)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇三油酸酯(吐溫85)、聚氧化乙烯單油酸酯、脂肪醇胺聚氧化乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧化乙烯單月桂酸酯、聚氧化乙烯蓖麻油、聚氧化乙烯(4)失水山梨醇單月桂酸酯(吐溫21)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單硬脂肪酸酯(吐溫60)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單油酸酯(吐溫80)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單棕櫚酸酯(吐溫40)或聚氧化乙烯(20)失水山梨醇單月桂酸酯(吐溫20)中的至少一種； 所說(shuō)的(甲基)丙烯酸酯選自丙烯腈、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、中的至少一種；所說(shuō)的交聯(lián)單體選自丙烯酸-2-羥乙酯、丙烯酸-2-羥丙酯、甲基丙烯酸-2-羥乙酯、甲基丙烯酸-2-羥丙酯中的至少一種；所說(shuō)的促進(jìn)劑選自甲基丙烯酰胺乙基乙撐脲或雙丙酮丙烯酰胺中的至少一種； 所說(shuō)陽(yáng)離子單體為(2，3)環(huán)氧丙基三甲基氯化銨。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所說(shuō)的引發(fā)劑選自過(guò)硫酸鉀、過(guò)硫酸鈉或過(guò)硫酸銨中的至少一種；所說(shuō)的堿性溶液選自氫氧化鈉水溶液、氫氧化鉀水溶液、氫氧化銨 水溶液中的至少一種，重量濃度為10 25%。
6.權(quán)利要求I 5任一項(xiàng)所述的方法制備的陽(yáng)離子叔碳酸苯丙乳液。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種陽(yáng)離子叔碳酸苯丙乳液及其制備方法，制備方法包括以下步驟a)將(甲基)丙烯酸酯、(甲基)苯乙烯和叔碳酸乙烯酯混合，獲得混合單體；b)將乳化劑、引發(fā)劑和水混合，獲得水溶液A；c)將陽(yáng)離子單體和水混合，獲得水溶液B；d)將所述的混合單體、乳化劑、引發(fā)劑和水混合，獲得水溶液C；e)將混合單體加入乳化劑、引發(fā)劑和水溶液中，反應(yīng)，然后滴加水溶液C、水溶液A和水溶液B；f)保溫，中和至pH=6～9，獲得所述的陽(yáng)離子叔碳酸苯丙乳液。本發(fā)明無(wú)需添加硫酸鋁，能明顯提高紙張的表面強(qiáng)度，并能顯著降低灰底白板紙的Cobb值。
文檔編號(hào)C08F220/18GK102718913SQ20121022443
公開(kāi)日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月29日
發(fā)明者施曉旦, 李威 申請(qǐng)人:上海東升新材料有限公司