專利名稱：一種納米TiO₂苯丙膠乳表面施膠劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米TiO2苯丙膠乳表面施膠劑的制備方法，屬于表面施膠劑制備的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
表面施膠是紙張或紙板加工過程中的一個(gè)工序，通常位于紙機(jī)的烘干部末端，使紙頁在未完全干燥卻具有一定的強(qiáng)度時(shí)噴涂一層膠液，經(jīng)后續(xù)的干燥在紙和紙板表面形成一層膠膜，從而達(dá)到改變紙或紙板表面性能的目的。從造紙工業(yè)的發(fā)展來看，造紙表面施膠是不可或缺的過程之一，通過表面施膠可加人改善紙頁性能或增加紙或紙板抗水性的表面添加劑。隨著造紙工業(yè)技術(shù)水平的提高，紙張的表面施膠已經(jīng)成為一種常規(guī)的紙張?zhí)幚砉ば颍绕涫墙陙硪蛴∷?、?fù)印、傳真的普及對(duì)文化紙、包裝紙和瓦楞紙的表面性能、強(qiáng)度及抗水性提出了更高的要求。 表面施膠劑是造紙表面施膠過程中必不可少的原料，通過表面施膠能夠提高紙張或紙板的抗水性及環(huán)壓強(qiáng)度。中國(guó)專利文獻(xiàn)CN100529258C (200710113910. O)公開了一種殼聚糖苯丙膠乳表面施膠劑及其制備方法，將殼聚糖與功能性單體DM和DMC反應(yīng)改性后，再與N-羥甲基丙烯酰胺和丙烯酸、苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯的混合單體反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物中添加施膠增效劑PAE即得。但該殼聚糖苯丙膠乳表面施膠劑原料復(fù)雜繁多，制備方法繁瑣，制備成本高。目前，利用納米二氧化鈦來制備表面施膠劑未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種納米TiO2苯丙膠乳表面施膠劑的制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種納米TiO2苯丙膠乳表面施膠劑的制備方法，包括步驟如下，原料用量均為重量份(I)將5 30份的納米二氧化鈦顆粒溶于20 95份體積分?jǐn)?shù)為99 100%的乙醇中攪拌均勻，加入2 50份的硅烷偶聯(lián)劑并用濃度為5 25wt%的氨水溶液調(diào)pH至6 10，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)O. 5 2h得乳液A ；(2)將5 40份的陽離子淀粉溶于30 90份的水中攪拌均勻，加入O. Γ20份冰醋酸并在6(T95°C攪拌10 20分鐘，加入O. 0Γ0. 2份催化劑、10 50份苯乙烯和5 30份丙烯酸丁酯，在6(T95°C溫度下進(jìn)行第一階段反應(yīng)5(Γ70分鐘，再加入O. 0Γ0. 3份催化劑在6(T95°C溫度下進(jìn)行第二階段反應(yīng)2(Γ60分鐘，得乳液B ；(3)將I 3份的乳液B，在6(T70°C溫度下加入到2 5份的乳液A中，攪拌反應(yīng)30 60分鐘，即得本發(fā)明納米TiO2苯丙膠乳表面施膠劑。步驟(I)中所述的納米二氧化鈦顆粒粒徑范圍為5 400nm ;進(jìn)一步優(yōu)選的,所述的步驟(I)中納米二氧化鈦顆粒粒徑范圍為100 300nm。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的步驟(I)中硅烷偶聯(lián)劑型號(hào)為KH-550、KH-560或KH-570。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的步驟(2)中陽離子淀粉為叔氨基陽離子淀粉或季銨基陽離子淀粉，取代度為O. 01、.1。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的步驟(2)中催化劑為固體FeS04、H2O2或過硫酸鹽；特別優(yōu)選的過硫酸鹽催化劑為過硫酸鉀、過硫酸鈉或過硫酸銨。本發(fā)明步驟(2)中所述的苯乙烯優(yōu)選的加入速率控制在O. Orikg/min ;所述的丙烯酸丁酯優(yōu)選的加入速率控制在O. Ol"O. 8kg/min ；本發(fā)明制備的納米TiO2苯丙膠乳表面施膠劑在紙機(jī)表面施膠過程中根據(jù)不同要求用量不同，用量大的紙張質(zhì)量更好；條件相同的情況下本發(fā)明納米TiO2苯丙膠乳表面施膠劑的用量較少。本發(fā)明有如下有益效果1、本發(fā)明制備方法所采用的原料較少，制備成本低，制備過程簡(jiǎn)單。2、本發(fā)明方法制備出的納米TiO2苯丙膠乳表面施膠劑抗水性能強(qiáng)，單位紙張的施膠過程所用表面施膠劑的量少，應(yīng)用于板紙及書寫紙的表面施膠過程的效果好。3、本發(fā)明制備環(huán)境友好。
具體實(shí)施例方式下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但不限于此。實(shí)施例中所用原料均為常規(guī)市售產(chǎn)品，其中納米二氧化鈦顆粒上海百森延令納米科技有限公司有售。硅烷偶聯(lián)劑(KH-550、KH-560、KH-570):南京辰工有機(jī)硅材料有限公司有售。(季銨基/叔氨基)陽離子淀粉無錫金陵塔淀粉有限公司有售。冰醋酸河南省新鄉(xiāng)市中原有機(jī)化工有限責(zé)任公司有售。苯乙烯天津當(dāng)代化工貿(mào)易有限公司有售。丙烯酸丁酯萊陽經(jīng)濟(jì)技術(shù)開區(qū)精細(xì)化工廠有售。實(shí)施例1 :一種納米TiO2苯丙膠乳表面施膠劑的制備方法，包括步驟如下(I)將5kg粒徑范圍為10(T200nm的納米二氧化鈦顆粒溶于20kg體積分?jǐn)?shù)為99%的乙醇中攪拌均勻，加入2kg的硅烷偶聯(lián)劑KH-550并用濃度為25wt%的氨水溶液調(diào)pH至9^10,室溫?cái)嚢璺磻?yīng)O. 5h得乳液A ；(2)將40kg取代度為O. Ol的季銨基陽離子淀粉溶于90kg的水中攪拌均勻，加入O.1kg冰醋酸并在60°C攪拌10分鐘，加入O. 02kg固體FeSO4催化劑、IOkg苯乙烯和5kg丙烯酸丁酯，在60°C溫度下進(jìn)行第一階段反應(yīng)50分鐘，再加入O. Olkg固體FeSO4催化劑在60°C溫度下進(jìn)行第二階段反應(yīng)20分鐘，得乳液B ;所述的苯乙烯的加入速率控制在O. 5kg/min ;所述的丙烯酸丁酯的加入速率控制在O. 2kg/min ；(3)將Ikg的乳液B，在60°C溫度下加入到2kg的乳液A中，攪拌反應(yīng)30分鐘，即得本發(fā)明納米TiO2苯丙膠乳表面施膠劑。實(shí)施例2 : —種納米TiO2苯丙膠乳表面施膠劑的制備方法，包括步驟如下(I)將30kg粒徑范圍為10(T200nm的納米二氧化鈦顆粒溶于95kg體積分?jǐn)?shù)為99%的乙醇中攪拌均勻，加入50kg的硅烷偶聯(lián)劑KH-550并用濃度為25wt%的氨水溶液調(diào)pH至9^10,室溫?cái)嚢璺磻?yīng)2h得乳液A ；(2)將40kg取代度為O. 01的季銨基陽離子淀粉溶于30kg的水中攪拌均勻，加入20kg冰醋酸并在95°C攪拌10分鐘，加入O.1kg固體FeSCUt化劑、50kg苯乙烯和30kg丙烯酸丁酯，在60°C溫度下進(jìn)行第一階段反應(yīng)50分鐘，再加入O. 2kg固體FeSO4催化劑在60°C溫度下進(jìn)行第二階段反應(yīng)20分鐘，得乳液B ;所述的苯乙烯的加入速率控制在lkg/min ;所述的丙烯酸丁酯的加入速率控制在O. 8kg/min ；(3)將3kg的乳液B，在60°C溫度下加入到5kg的乳液A中，攪拌反應(yīng)30分鐘，即得本發(fā)明納米TiO2苯丙膠乳表面施膠劑。實(shí)施例3 : —種納米TiO2苯丙膠乳表面施膠劑的制備方法，包括步驟如下(I)將20kg粒徑范圍為20(T300nm的納米二氧化鈦顆粒溶于60kg純乙醇中攪拌 均勻，加入30kg的硅烷偶聯(lián)劑KH-560并用濃度為20wt%的氨水溶液調(diào)pH至7 8，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)Ih得乳液A ；(2)將30kg取代度為O.1的季銨基陽離子淀粉溶于60kg的水中攪拌均勻，加入IOkg冰醋酸并在80°C攪拌20分鐘，加入O. 05kg固體FeSO4催化劑、20kg苯乙烯和15kg丙烯酸丁酯，在80°C溫度下進(jìn)行第一階段反應(yīng)60分鐘，再加入O.1kg固體FeSO4催化劑在80°C溫度下進(jìn)行第二階段反應(yīng)60分鐘，得乳液B ;所述的苯乙烯的加入速率控制在O. 6kg/min ;所述的丙烯酸丁酯的加入速率控制在O. 4kg/min ；(3)將3kg的乳液B，在60°C溫度下加入到3kg的乳液A中，攪拌反應(yīng)60分鐘，即得本發(fā)明納米TiO2苯丙膠乳表面施膠劑。實(shí)施例4 :一種納米TiO2苯丙膠乳表面施膠劑的制備方法，制備步驟同實(shí)施例1，不同的是步驟(2)中用的是取代度為O. 04的叔氨基陽離子淀粉，催化劑為H202。實(shí)施例5 : —種納米TiO2苯丙膠乳表面施膠劑的制備方法，制備步驟同實(shí)施例2，不同的是步驟(I)中用的是硅烷偶聯(lián)劑KH-570 ;步驟(2)中的催化劑為過硫酸鉀。實(shí)施例6 : —種納米TiO2苯丙膠乳表面施膠劑的制備方法，制備步驟同實(shí)施例3，不同的是步驟(2)中用的是取代度為O. 06的叔氨基陽離子淀粉，催化劑為過硫酸銨。
權(quán)利要求
1.一種納米TiO2苯丙膠乳表面施膠劑的制備方法，其特征在于，包括步驟如下，原料用量均為重量份 (1)將5 30份的納米二氧化鈦顆粒溶于20 95份體積分?jǐn)?shù)為99 100%的乙醇中攪拌均勻，加入2 50份的硅烷偶聯(lián)劑并用濃度為5 25wt%的氨水溶液調(diào)pH至6 10，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)O.5 2h得乳液A ； (2)將5 40份的陽離子淀粉溶于3(Γ90份的水中攪拌均勻，加入O.Γ20份冰醋酸并在60 95°C攪拌1(Γ20分鐘，加入O. 0Γ0. 2份催化劑、10 50份苯乙烯和5 30份丙烯酸丁酯，在6(T95°C溫度下進(jìn)行第一階段反應(yīng)5(Γ70分鐘，再加入O. 0Γ0. 3份催化劑在6(T95°C溫度下進(jìn)行第二階段反應(yīng)2(Γ60分鐘，得乳液B ； (3)將廣3份的乳液B，在6(T70°C溫度下加入到2飛份的乳液A中，攪拌反應(yīng)3(Γ60分鐘，即得本發(fā)明納米TiO2苯丙膠乳表面施膠劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米TiO2苯丙膠乳表面施膠劑的制備方法，其特征在于，步驟(I)中所述的納米二氧化鈦顆粒粒徑范圍為5 400nm ;硅烷偶聯(lián)劑型號(hào)為ΚΗ_550、ΚΗ_560或 ΚΗ-570。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米TiO2苯丙膠乳表面施膠劑的制備方法，其特征在于，所述的步驟(2)中陽離子淀粉為叔氨基陽離子淀粉或季銨基陽離子淀粉，取代度為O. 01 O.1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米TiO2苯丙膠乳表面施膠劑的制備方法，其特征在于，所述的步驟(2)中催化劑為固體FeS04、H2O2或過硫酸鹽；特別優(yōu)選的過硫酸鹽催化劑為過硫酸鉀、過硫酸鈉或過硫酸銨。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米TiO2苯丙膠乳表面施膠劑的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述的苯乙烯加入速率控制在O. Orikg/min ;所述的丙烯酸丁酯加入速率控制在O.01 O. 8kg/min。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種納米TiO2苯丙膠乳表面施膠劑的制備方法。該方法包括將納米二氧化鈦顆粒溶于乙醇中攪拌均勻，加入硅烷偶聯(lián)劑并用氨水溶液調(diào)pH至6~10，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)得乳液A；將陽離子淀粉溶于水中攪拌均勻，加入冰醋酸并攪拌，加入催化劑、苯乙烯和丙烯酸丁酯，60~95℃進(jìn)行第一階段反應(yīng)50~70分鐘，再加入催化劑在60~95℃溫度下進(jìn)行第二階段反應(yīng)，得乳液B；將乳液B，在60~70℃溫度下加入到乳液A中，攪拌反應(yīng)30~60分鐘，即得。本發(fā)明原料較少，制備成本低，方法簡(jiǎn)單；制備出的納米TiO2苯丙膠乳表面施膠劑抗水性能強(qiáng)，單位紙張的施膠所用表面施膠劑的量少，應(yīng)用于板紙及書寫紙的表面施膠過程的效果好。
文檔編號(hào)C08F212/08GK103015262SQ20121058318
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月27日
發(fā)明者王正順 申請(qǐng)人:山東輕工業(yè)學(xué)院