CN100419158C - 一种涂布耐水剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涂布耐水剂及其制备方法，该涂布耐水剂为带有见右式基团的聚酰胺聚脲缩水甘油酯的水溶液，重量固含量为45-55%。本发明的涂布耐水剂克服了现有抗水剂有甲醛释放，成纸下机后还需熟化等缺陷，可大大提高成纸的抗湿摩擦性能和表面强度。

Description

一种涂布耐水剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂布纸生产所用涂料用耐水剂，以及该涂布耐水剂的制备方法。

背景技术

在造纸技术中所用的耐水剂，一般都是氨基树脂，最为典型的是三聚氰胺甲醛树脂。这类树脂作为耐水剂使用，能提高涂布纸的抗湿摩擦和湿拉毛强度，改善涂布纸的印刷适性，减少涂布纸的掉毛、掉粉现象。但是这类耐水剂在储存和使用过程中，会有一定量的甲醛释放出来，对环境造成污染，危害人体健康。此外，使用这类耐水剂产品生产出来的纸和纸板在下机后，需要一定的时间进行熟化。这是由于氨基树脂，尤其是三聚氰胺甲醛树脂与涂料中的胶粘剂彻底交联固化需要较长的时间，从而使得生产的纸和纸板不利于立即用以印刷。这一过程大大的影响了生产效率。目前广为使用的聚酰胺聚脲环氧氯丙烷，在使用时不需要熟化期，无甲醛释放，可以提高抗湿摩擦性能、表面强度和印刷性能，但产品中有氯离子的存在，对环境也造成了不利影响。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种涂布耐水剂及其制备方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。

本发明所提供的涂布耐水剂，其特征是，该涂布耐水剂为带有

基团的聚酰胺聚脲缩水甘油酯的水溶液，带有

基团的聚酰胺聚脲缩水甘油酯的结构通式为：

重量固含量为45-55％，pH＝6～8，粘度为100～220mpa.s(25℃)。

本发明所说的涂布耐水剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)在多乙烯多胺的水溶液中，加入二元羧酸，而后于170-250℃进行缩聚反应2-8个小时，反应过程中不断分离出体系中反应生成的水份；

所说的多乙烯多胺选自二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺等中的一种以上；

所说的二元羧酸选自乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、葵二酸等中的一种以上；

多乙烯多胺与二元羧酸的摩尔比为：多乙烯多胺∶二元羧酸＝1～2∶1；

多乙烯多胺的水溶液的重量浓度为70～85％；

(2)将步骤(1)的产物降温至125～140℃，加入脲类化合物，于100-190℃进行脱胺化反应，反应时间为3-8个小时，获得聚酰胺聚脲的水溶液；

所说的脲类化合物优选硫脲；

二元羧酸∶硫脲＝1.1.2～2.5；

(3)将步骤(2)的聚酰胺聚脲的水溶液加水稀释至重量浓度为40-50％的聚酰胺聚脲的水溶液，加入环氧化试剂异氰尿酸三缩水甘油酯，在55-75℃反应1-4个小时；

二元酸∶异氰尿酸三缩水甘油酯＝1∶0.1-1.0；

(4)用酸性物质调pH值至6-8，冷却到10～30℃，得到重量固含量为45-55％的聚酰胺聚脲缩水甘油酯水溶液；

酸性物质选自硫酸、盐酸、醋酸或对甲基苯磺酸；

本发明所用的脲类化合物和环氧化试剂加入量是可以调节的，以此来控制聚酰胺聚脲缩水甘油酯的平均分子量，加入量大则平均分子量高，具体体现在产品的粘度高，反之则平均分子量低，产品的粘度则随之下降，在本发明取值范围内所制备的产品均能达到满意的效果。在加入量低于本发明取值范围时，会使产品的平均分子量过低而导致使用效果差；反之在加入量高于本发明取值范围时，会使产品的平均分子量过高，从而导致产品出现凝胶而不能用作涂布纸涂料耐水剂。

本发明所提供的涂布耐水剂，其抗水作用由分子链上的环氧基和两种基团决定的，环氧基是可以与胶粘剂产生化学共价键，

基团中的硫原子有较强的给电子能力，具有较高的活性，能与胶粘剂(如羧酸丁苯胶乳、苯丙胶乳、大豆蛋白和淀粉等)产生离子键结合，从而使其成为各种胶粘剂涂料配方的耐水剂。

本发明涂布耐水剂聚酰胺聚脲缩水甘油酯，在贮存时，性态稳定，没有有害物质释放；在涂布作业时，随着干燥工序的完成，他们将与胶粘剂和纤维交联固化形成化学性质稳定的物质，并且在干燥过程中也不会造成它们分解。

本发明制备的聚酰胺聚脲缩水甘油酯涂布耐水剂带有

基团，与传统以尿素制备的带有

基团的聚酰胺聚脲环氧氯丙烷相比有着更强的反应活性；这是由于硫原子有着更强的给电子能力，使得本发明制备的涂布耐水剂与涂料中的胶粘剂交联固化更快，结合更牢固，使纸张的湿强度大大提高，而且这种产品被用于生产后，下机的纸和纸板不需要熟化期，与聚酰胺聚脲环氧氯丙烷相比环氧值增加一倍可大大提高成纸的抗湿摩擦性能和表面强度，从而赋予涂布纸和纸板更好的抗湿摩擦性能、表面强度、光泽和平滑度，使得纸和纸板的印刷适性更强。

具体实施方式

实施例1

在一个装有冷凝器、温度计和搅拌的2L四口烧瓶中加入三乙烯四胺321.2克，在搅拌的情况下，加入60克去离子水，搅拌，加入己二酸292克，在190℃反应3个小时，当体系温度降至140℃时，加入硫脲304克，在160℃反应3个小时，加入去离子水955克，当体系温度降至40℃，加入异氰尿酸三缩水甘油酯98克，在65℃反应2个小时，调溶液pH值至6.0-8.0，冷却到30℃，得到固含量为51.6％聚酰胺聚脲缩水甘油酯水溶液。

该溶液为黄色透明粘性液体，PH＝7.5，粘度为215mpa.s(25℃，Brookfield，2#转子，60rpm)。

实施例2

在一个装有冷凝器、温度计和搅拌的四口烧瓶中加入二乙烯三胺227克，在搅拌的情况下，加入47克去离子水，搅拌均匀后，加入己二酸292克，在185℃反应4个小时，当体系温度降至140℃时，加入硫脲258.4克，在140℃反应4个小时，加入去离子水860克，当体系温度降至40℃，加入异氰尿酸三缩水甘油酯130克，在75℃反应1.5个小时，加入一定量的硫酸，调溶液PH值至6.0-8.0冷却到30℃，得到固含量为50.8％的聚酰胺聚脲缩水甘油酯水溶液。

该溶液为黄色透明粘性液体，PH＝6.8，粘度为180mpa.s(25℃，Brookfield，2#转子，60rpm)

实施例3

在一个装有冷凝器、温度计和搅拌的四口烧瓶中加入二乙烯三胺与四乙烯五胺的混合物321.2克(重量，1∶1)，在搅拌的情况下，加入56克去离子水，加入己二酸292克，在170℃反应5.5个小时。当体系温度降至140℃时，加入硫脲197.6克，在120℃反应5个小时，加入去离子水830克，当体系温度降至40℃，加入异氰尿酸三缩水甘油酯163克，在75℃反应1.5个小时，调溶液pH值至6.0-8.0，冷却到30℃，得到固含量为49.5％聚酰胺聚脲缩水甘油酯水溶液。

该溶液为黄色透明粘性液体，PH＝6.6，粘度为105mpa.s(25℃，Brookfield，2#转子，60rpm)

实施例4

测试涂布纸各性能指标

1)面涂涂料配制：

GCC-90为90级重质碳酸钙，上海东升新材料有限公司生产；

煅烧土为煅烧高岭土，上海东升新材料有限公司生产；

对比样为台湾聚益精细化工有限公司生产的抗水剂(聚酰胺聚脲环氧树脂)。

2)检测涂料指标

3)实验采用带中涂的白卡纸作涂布原纸，使用上述涂料进行面涂，涂布量10g/m²，放入105℃烘箱烘干。

4)涂布纸样压光条件：分别取上述涂布纸样用小型压光机硬压光两次(0.3Mpa，90℃)

5)恒温恒湿条件下纸样检测结果：

由试验结果可见，本发明所制备涂布用耐水剂应用效果无论从表面强度、平滑度还是涂布光泽度、印刷光泽度均好于对比样。

Claims (9)

1. 一种涂布耐水剂，其特征在于，该涂布耐水剂为带有

基团的聚酰胺聚脲缩水甘油酯的水溶液，重量固含量为45-55％；

带有

基团的聚酰胺聚脲缩水甘油酯的结构通式为：

2. 根据权利要求1所述的涂布耐水剂，其特征在于，pH＝6～8，25℃时粘度为100～220mpa.s。

3. 制备权利要求1或2所述的涂布耐水剂的方法，包括如下步骤：

(1)在多乙烯多胺的水溶液中，加入二元羧酸，而后于170-250℃进行缩聚反应2-8个小时，反应过程中不断分离出体系中反应生成的水份；

(2)将步骤(1)的产物降温至125～140℃，加入脲类化合物，于100-190℃进行脱氨化反应，反应时间为3-8个小时，获得聚酰胺聚脲的水溶液；

(3)将步骤(2)的聚酰胺聚脲的水溶液加水稀释至重量浓度为40-50％的聚酰胺聚脲的水溶液，加入环氧化试剂异氰尿酸三缩水甘油酯，在55-75℃反应1-4个小时；

(4)用酸性物质调pH值至6-8，冷却到10～30℃，得到重量固含量为45-55％的聚酰胺聚脲缩水甘油酯水溶液。

4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所说的多乙烯多胺选自二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或五乙烯六胺中的一种以上。

5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所说的二元羧酸选自乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、葵二酸中的一种以上。

6. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，多乙烯多胺与二元羧酸的摩尔比为：多乙烯多胺∶二元羧酸＝1～2∶1。

7. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所说的脲类化合物为硫脲；二元羧酸∶硫脲＝1.1.2～2.5。

8. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，二元羧酸∶异氰尿酸三缩水甘油酯＝1∶0.1-1.0。

9. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，酸性物质选自硫酸、盐酸醋酸或对甲基苯磺酸。