CN101328236B - 阳离子表面施胶剂乳液 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种阳离子表面施胶剂乳液，它按质量计组分含有：高分子胶体稳定剂100份、水100-900份以及阳离子醚化剂1-100份混合得到的混合物A；向混合物A中加入调pH值至7-14的碱量，再加入调pH值至1-6的酸量，得到的改性高分子胶体稳定剂B；改性高分子胶体稳定剂B100份与水80-5000份混合得到的溶液E。还含有：乙烯基单体1份与自交联单体0.01-1份混合得到的溶液C；水1份与水溶性引发剂0.002-1份混合所得引发剂水溶液D；阳离子单体0.01-1份。本发明解决了背景技术不能兼顾聚合物的表面强度、耐折性以及耐溶剂性能，使二次纤维的应用范围受到限制的技术问题。本发明可完全消除小分子乳化剂和有机溶剂对产品应用性能和环境保护的不利影响，原料选用灵活、方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚合物表面施胶剂，尤其涉及一种阳离子表面施胶剂乳液。
背景技术
目前，聚合物表面施胶剂主要有苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)、苯乙烯-丙烯酸共聚物水溶液(SAA)、苯乙烯-丙烯酸酯乳液共聚物(SAE)、水性聚氨酯胶乳(PUD)等几类。聚合物表面施胶剂的在制备过程中需要有机溶剂或表面活性剂，起泡性较高。例如苯乙烯-马来酸酐共聚物和苯乙烯-丙烯酸共聚物水溶液，即是通过有机溶剂聚合法制备的，其对制造环境和应用环境都会造成一定的污染，影响操作、使用者的身体健康。现有的聚合物表面施胶剂不能兼顾纸产品的表面强度、耐折性以及耐溶剂性能等。虽然可以减少浆内添加剂的用量，但由于其分子主链多为直链，不存在活性基团，仍抑制了表面施胶完全代替浆内施胶，使二次纤维的应用范围受到限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种阳离子表面施胶剂乳液，其解决了常规聚合物表面施胶剂不能兼顾表面强度、耐折性及耐溶剂性能，抑制了表面施胶完全代替浆内施胶，使二次纤维应用范围受到限制的技术问题。
本发明的技术方案如下：
一种阳离子表面施胶剂乳液，它按质量计组分含有：
(I)溶液E：(i)高分子胶体稳定剂100份、水100-900份以及阳离子醚化剂1-100份混合得到的混合物A，所述的高分子胶体稳定剂为聚乙烯醇或羟甲基纤维素；所述阳离子醚化剂为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵或2，3-环氧丙基三甲基氯化铵；(ii)向混合物A中加入调pH值至7-14的碱量，再加入调pH值至1-6的酸量，得到的改性高分子胶体稳定剂B；(iii)改性高分子胶体稳定剂B 100份与水80-5000份混合得到的溶液E；
(II)溶液C：乙烯基单体1份与自交联单体0.01-1份混合得到的溶液C，所述的乙烯基单体是由通式①表示的丙烯酸酯类单体：
①式中的R1代表氢原子或甲基，M1代表烷基；
或所述的乙烯基单体是由通式②表示的苯乙烯类单体：
②式中的R2代表氢原子或甲基；
(III)引发剂水溶液D：水1份与水溶性引发剂0.002-1份混合所得引发剂水溶液D；
(IV)阳离子单体0.01-1份，所述阳离子单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、对-乙烯基苄基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯氯化苄季铵或二烯丙基二甲基氯化铵中的一种或其中二至多种以任意比例的混合。
上述阳离子表面施胶剂乳液，按质量计较适宜的组分含有：
(I)溶液E：(i)高分子胶体稳定剂100份、水500-900份以及阳离子醚化剂1-50份混合得到的混合物A；(ii)向混合物A中加入调pH值至9-14的碱量，再加入调pH值至4-6的酸量，得到的改性高分子胶体稳定剂B；(iii)改性高分子胶体稳定剂B100份与水80-5000份混合得到的溶液E；
(II)溶液C：乙烯基单体1份与自交联单体0.05-0.5份混合得到的溶液C；
(III)引发剂水溶液D：水1份与水溶性引发剂0.2-0.6份混合所得引发剂水溶液D；
(IV)阳离子单体0.1-0.4份。
上述阳离子表面施胶剂乳液，按质量计优选的组分含有：
(I)溶液E：(i)高分子胶体稳定剂100份、水800-900份以及阳离子醚化剂10-30份混合得到的混合物A；(ii)向混合物A中加入调pH值至10-12的碱量，再加入调pH值至4.5-6的酸量，得到的改性高分子胶体稳定剂B；(iii)改性高分子胶体稳定剂B 100份与水80-5000份混合得到的溶液E；
(II)溶液C：乙烯基单体1份与自交联单体0.1-0.3份混合得到的溶液C；
(III)引发剂水溶液D：水1份与水溶性引发剂0.2-0.6份混合所得引发剂水溶液D；
(IV)阳离子单体0.1-0.4份。
上述自交联单体是由通式③表示的丙烯酸酯类单体和双丙酮丙烯酰胺之一种或两种以任意比例的混合：
③
③式中的R3代表氢原子或甲基，R4代表烷基。
上述聚乙烯醇以采用醇解度为10％-99％为宜；上述聚乙烯醇的牌号可采用0588，1099、1750、1788、1799、1899、2099、2488或2497等；上述碱可采用氨、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、三甲胺、三乙胺或三乙醇胺等之一种或其中二至多种以任意比例的混合；上述酸可采用盐酸、硫酸、硝酸、甲酸或乙酸等之一种或其中二至多种以任意比例的混合；上述乙烯基单体具体可采用丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、甲基丙烯酸己酯、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸十八酯、苯乙烯、甲基苯乙烯、丙烯酸羟乙酯或甲基丙烯酸羟乙酯等之一种或其中二至多种以任意比例的混合；上述水溶性引发剂可采用过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸铵-亚硫酸钠或过硫酸铵-亚硫酸氢钠、过硫酸钾-亚硫酸钠或过硫酸钾-亚硫酸氢钠、过硫酸铵-硫代硫酸钠或过硫酸钾-硫代硫酸钠等。
本发明具有以下优点：
具有良好的粘合性能和成膜性能。可以完全消除小分子乳化剂和有机溶剂对产品应用性能和环境保护的不利影响，能够根据纸张种类和要求，调整产品的疏水性能、粘合性能及成膜性能，实现以表面施胶代替浆内施胶，拓宽了表面施胶剂的应用范围。可提高纸张的性能指标，大幅度提高二次纤维纸的性能指标，扩大二次纤维的再利用，进一步提高轻克箱板纸、瓦楞纸多类纸种的强度等。本发明所用原料种类非常广泛，原料获取方便，选用灵活。
具体实施方式
本发明是以交联成膜组分改性聚乙烯醇作为高分子表面活性剂和分散剂，以自交联单体、乙烯基单体、阳离子单体为共聚单体，通过无皂乳液共聚合，得到反应性阳离子微乳液状反应性表面施胶剂。
本发明的组分按质量比计，主要含有：
(I)溶液E：(i)高分子胶体稳定剂100份、水100-900份以及阳离子醚化剂1-100份混合得到的混合物A；(ii)向混合物A中加入调pH值至7-14的碱量，再加入调pH值至1-6的酸量，得到的改性高分子胶体稳定剂B；(iii)改性高分子胶体稳定剂B 100份与水80-5000份混合得到的溶液E。
(II)溶液C：乙烯基单体1份与自交联单体0.01-1份混合得到的溶液C。
(III)引发剂水溶液D：水1份与水溶性引发剂0.002-1份混合所得引发剂水溶液D。
(IV)阳离子单体0.01-1份。
本发明较适宜的组分按质量比计，主要含有：
(I)溶液E：(i)高分子胶体稳定剂100份、水500-900份以及阳离子醚化剂1-50份混合得到的混合物A；(ii)向混合物A中加入调pH值至9-14的碱量，再加入调pH值至4-6的酸量，得到的改性高分子胶体稳定剂B；(iii)改性高分子胶体稳定剂B100份与水80-5000份混合得到的溶液E。
(II)溶液C：乙烯基单体1份与自交联单体0.05-0.5份混合得到的溶液C。
(III)引发剂水溶液D：水1份与水溶性引发剂0.2-0.6份混合所得引发剂水溶液D。
(IV)阳离子单体0.1-0.4份。
本发明的最优组分按质量比计，主要含有：
(I)溶液E：(i)高分子胶体稳定剂100份、水800-900份以及阳离子醚化剂10-30份混合得到的混合物A；(ii)向混合物A中加入调pH值至10-12的碱量，再加入调pH值至4.5-6的酸量，得到的改性高分子胶体稳定剂B；(iii)改性高分子胶体稳定剂B 100份与水80-5000份混合得到的溶液E；(II)溶液C：乙烯基单体1份与自交联单体0.1-0.3份混合得到的溶液C。
(III)引发剂水溶液D：水1份与水溶性引发剂0.2-0.6份混合所得引发剂水溶液D。
(IV)阳离子单体0.1-0.4份。
本发明组分中，高分子胶体稳定剂可采用聚乙烯醇或羟甲基纤维素。其中，聚乙烯醇的醇解度可为10％-99％。聚乙烯醇根据醇解度的不同具体可采用0588，1099、1750、1788、1799、1899、2099、2488或2497等牌号的。阳离子醚化剂可采用3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵或2，3-环氧丙基三甲基氯化铵等。碱可根据实际需要取氨、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、三甲胺、三乙胺或三乙醇胺等之一种或其中二至多种以任意比例的混合。酸可根据实际需要取盐酸、硫酸、硝酸、甲酸或乙酸等之一种或其中二至多种以任意比例的混合。乙烯基单体可根据实际需要取由通式①表示的丙烯酸酯类单体或由通式②表示的苯乙烯类单体：
①式中R1代表氢原子或甲基，M1代表烷基；②式中R2代表氢原子或甲基。
本发明组分中，乙烯基单体可根据实际需要具体选取丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、甲基丙烯酸己酯、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸十八酯、苯乙烯、甲基苯乙烯、丙烯酸羟乙酯或甲基丙烯酸羟乙酯等之一种或其中二至多种以任意比例的混合。自交联单体可根据实际需要取由通式③表示的丙烯酸酯类单体和甲基丙烯酸缩水甘油酯之一种或两种以任意比例的混合。丙烯酸酯类单体具体可采用丙烯酸羟乙酯。
③式中R3代表氢原子或甲基，R4代表烷基。水溶性引发剂可根据实际需要取过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸铵-亚硫酸(氢)钠、过硫酸钾-亚硫酸(氢)钠、过硫酸铵-硫代硫酸钠或过硫酸钾-硫代硫酸钠等。阳离子单体可根据实际需要取甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、对-乙烯基苄基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯氯化苄季铵或二烯丙基二甲基氯化铵等之一种或其中二至多种以任意比例的混合。
本发明按质量比的实施例：将聚乙烯醇1099与水按1∶9混合均匀得到10％的聚乙烯醇溶液，即高分子胶体稳定剂溶液A。在80℃下向聚乙烯醇溶液中加入相对聚乙烯醇量的5％的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵。用氨将pH调至10，反应1小时。用盐酸将其pH调至5，制得改性聚乙烯醇溶液，即改性高分子胶体稳定剂B。将丙烯酸丁酯和苯乙烯以及羟甲基丙烯酰胺按1∶1∶0.4混合均匀，制得溶液C。将水与过硫酸钾按1∶0.06混合均匀，得到引发剂水溶液D。将改性聚乙烯醇溶液和水按100∶1000混合均匀，得到溶液E。在85℃下，将甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，溶液C和引发剂水溶液D滴加到溶液E中，滴加时间为10分钟，然后继续反应1小时，得种子乳液F；其中，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵质量占总量的10％，溶液C质量占总量的10％，引发剂水溶液D质量占总量的50％。在85℃下，向溶液F中滴加添加剩余的溶液C和引发剂水溶液D，3小时内滴完。保温2小时，即得到阳离子表面施胶剂乳液。
Claims (5)
1.一种阳离子表面施胶剂乳液，它按质量计含有：
(I)溶液E：
(i)高分子胶体稳定剂100份、水100-900份以及阳离子醚化剂1-100份混合得到的混合物A，所述的高分子胶体稳定剂为聚乙烯醇或羟甲基纤维素；所述阳离子醚化剂为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵或2，3-环氧丙基三甲基氯化铵；
(ii)向混合物A中加入调pH值至7-14的碱量，再加入调pH值至1-6的酸量，得到的改性高分子胶体稳定剂B；
(iii)改性高分子胶体稳定剂B 100份与水80-5000份混合得到的溶液E；
(II)溶液C：乙烯基单体1份与自交联单体0.01-1份混合得到的溶液C，所述的乙烯基单体是由通式①表示的丙烯酸酯类单体：
①式中的R1代表氢原子或甲基，M1代表烷基；
或所述的乙烯基单体是由通式②表示的苯乙烯类单体：
②式中的R2代表氢原子或甲基；
(III)引发剂水溶液D：水1份与水溶性引发剂0.002-1份混合得到的引发剂水溶液D；
(IV)阳离子单体0.01-1份，所述阳离子单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、对-乙烯基苄基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯氯化苄季铵或二烯丙基二甲基氯化铵中的一种或其中二至多种以任意比例的混合。
2.根据权利要求1所述的阳离子表面施胶剂乳液，其特征在于，它按质量计含有：
(I)溶液E：
(i)高分子胶体稳定剂100份、水500-900份以及阳离子醚化剂1-50份混合得到的混合物A；
(ii)向混合物A中加入调pH值至9-14的碱量，再加入调pH值至4-6的酸量，得到的改性高分子胶体稳定剂B；
(iii)改性高分子胶体稳定剂B100份与水80-5000份混合得到的溶液E；
(II)溶液C：乙烯基单体1份与自交联单体0.05-0.5份混合得到的溶液C；
(III)引发剂水溶液D：水1份与水溶性引发剂0.2-0.6份混合得到的引发剂水溶液D；
(IV)阳离子单体0.1-0.4份。
3.根据权利要求1所述的阳离子表面施胶剂乳液，其特征在于，它按质量计含有：
(I)溶液E：
(i)高分子胶体稳定剂100份、水800-900份以及阳离子醚化剂10-30份混合得到的混合物A；
(ii)向混合物A中加入调pH值至10-12的碱量，再加入调pH值至4.5-6的酸量，得到的改生高分子胶体稳定剂B；
(iii)改生高分子胶体稳定剂B 100份与水80-5000份混合得到的溶液E；
(II)溶液C：乙烯基单体1份与自交联单体0.1-0.3份混合得到的溶液C；
(III)引发剂水溶液D：水1份与水溶性引发剂0.2-0.6份混合得到的引发剂水溶液D；
(IV)阳离子单体0.1-0.4份。
4.根据权利要求1或2或3所述的阳离子表面施胶剂乳液，其特征在于，
所述的自交联单体是由通式③表示的丙烯酸酯类单体和双丙酮丙烯酰胺之一种或两种以任意比例的混合：
③式中的R3代表氢原子或甲基，R4代表烷基。
5.根据权利要求4所述的阳离子表面施胶剂乳液，其特征在于，
所述聚乙烯醇的醇解度为10％-99％；
所述聚乙烯醇的牌号为0588，1099、1750、1788、1799、1899、2099、2488或2497；
所述的碱为氨、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、三甲胺、三乙胺或三乙醇胺中的一种或其中二至多种以任意比例的混合；
所述的酸为盐酸、硫酸、硝酸、甲酸或乙酸中的一种或其中二至多种以任意比例的混合；
所述的乙烯基单体是丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、甲基丙烯酸己酯、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸十八酯、苯乙烯或甲基苯乙烯中的一种或其中二至多种以任意比例的混合；
所述的水溶性引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸铵-亚硫酸钠或过硫酸铵-亚硫酸氢钠、过硫酸钾-亚硫酸钠或过硫酸钾-亚硫酸氢钠、过硫酸铵-硫代硫酸钠或过硫酸钾-硫代硫酸钠。
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