CN101649580B - 一种阳离子松香/akd中性施胶剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种阳离子松香/AKD中性施胶剂的制备方法,在可与水互溶的有机溶剂作用下,以苯乙烯、丙烯酸酯类单体、丙烯酰胺及其衍生物、阳离子单体等乙烯基单体为共聚单体,通过无皂乳液聚合制得阳离子无皂苯丙乳液。以其作为阳离子高分子表面活性剂,将松香、长链烷基烯酮多聚体(AKD)乳化分散,经高压均质后即可制得具有良好稳定性和施胶性能的阳离子松香/AKD乳液。本发明产品制备过程中不使用小分子乳化剂和阳离子淀粉,克服了传统AKD乳液易气泡、稳定性差、施胶效果不好等缺点。本发明制备的阳离子松香/AKD乳液具有较强的阳离子性能,颗粒带有阳电荷,有助于留着并与纸纤维结合,且阳离子高分子表面活性剂本身亦具有一定的施胶增效作用,因此大大提高乳液稳定性能和施胶性能。

Description

一种阳离子松香/AKD中性施胶剂的制备方法
技术领域
本发明属于化学领域,特别涉及一种阳离子松香/AKD中性施胶剂的制备方法。
背景技术
随着胶版印刷技术的现代化,对纸张的质量要求日益提高,中碱性纸张的需求量亦逐渐增加。与酸性施胶相比,中性施胶不论在提高纸张白度、改善印刷适应性、降低综合成本,还是市场和用户的青睐程度来讲,其优势愈加明显。
烷基烯酮二聚物(AKD)是一种反应性较强的中碱性施胶剂,已在国内纸厂得到广泛使用。AKD的反应官能基与纸张纤维羟基发生酯化反应生成β-酮基酯,并与纤维架键结合,而憎水性长链烷基转向纸面,形成疏水层,使纸张具有防水性和施胶效果。传统AKD乳液基本以阳离子淀粉和一些小分子表面活性剂作为乳化剂,由此制得的AKD乳液都存在多泡及稳定性差等缺点。
松香是一种丰富的可再生型资源。松香含有非极性的三环菲骨架和极性羧基,可赋予纸张耐水耐油性,故一直被用作浆内施胶剂,常用于酸性造纸。松香胶类施胶剂价格低、施胶效果好,且松香类施胶剂的纸张回收较非松香胶类容易,目前仍被国内多数纸厂使用。但是,酸性造纸产生的三废污染严重,对环境影响巨大。
发明内容
本发明目的是克服现有技术的不足之处,提供一种阳离子松香/AKD中性施胶剂的制备方法。本制备方法得到的中性施胶剂具有优良的稳定性、施胶效果好,而且提高了纸张施胶度,降低了胶料成本。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:
1)将苯乙烯、丙烯酸酯类单体、丙烯酰胺及其衍生物、阳离子单体和助溶剂按(1-2)∶(1-2)∶(1-4)∶(1-2)∶(2-5)的质量比混合制得体系A;
所述的丙烯酰胺及其衍生物为丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺中的一种或一种以上任意比例的混合物
2)在50-85℃下,向体系A中加入油溶性引发剂,其中油溶性引发剂与乙烯基共聚单体的质量比为1-10∶100,继续保温反应3-6小时,得到体系B,所述的乙烯基共聚单体为苯乙烯、丙烯酸酯类单体、丙烯酰胺及其衍生物和阳离子单体;
3)然后向体系B中加水,调节体系固含量至15-20%,既得阳离子高分子表面活性剂C;
4)于反应器中加入阳离子高分子表面活性剂C、松香、AKD,其中阳离子高分子表面活性剂C与松香、AKD的质量比为(5-20)∶(2-10)∶(1-4),升高温度至80-100℃,待松香、AKD熔融后,搅拌15-40分钟,在搅拌下加入80-100℃的热水分散调节固含量至30-40%,即制得阳离子松香/AKD亚稳定乳液D,将亚稳定乳液D经20-30MPa均质后,冷却至30℃以下,即制得固含量为30-40%的稳定的阳离子松香/AKD中性施胶剂。
本发明的丙烯酸酯类单体为(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸十八酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯和(甲基)丙烯酸羟丙酯中的一种或一种以上任意比例的混合物;
所述的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、二烯丙基二甲基氯化铵或甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯中的一种或一种以上任意比例的混合物;
所述的助溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮;
所述的油溶性引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈或过氧化二苯甲酰。
本发明制备过程中不使用小分子表面活性剂和阳离子淀粉,有利于环境保护和应用效果的提高。阳离子高分子表面活性剂带有即亲油又亲水的双亲结构,阳离子高分子表面活性剂在油-水界面上吸附形成牢固的双亲膜,有利于提高乳液的稳定性。本发明制备的阳离子松香/AKD中性施胶剂具有较强的阳离子性能,颗粒带有阳电荷,有助于留着并与纸纤维结合,且阳离子高分子表面活性剂本身亦具有一定的施胶增效作用,因此大大提高乳液稳定性能和施胶性能。
具体实施方式
实施例1:
1)将苯乙烯、丙烯酸甲酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和N,N-二甲基甲酰胺按1∶2∶1∶2∶5的质量比混合制得体系A;
2)在50℃下,向体系A中加入偶氮二异丁腈,其中偶氮二异丁腈与乙烯基共聚单体的质量比为1∶100,继续保温反应5小时,得到体系B,所述的乙烯基共聚单体为苯乙烯、丙烯酸甲酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵;
3)然后向体系B中加水,调节体系固含量至15%,既得阳离子高分子表面活性剂C;
4)于反应器中加入阳离子高分子表面活性剂C、松香、AKD,其中阳离子高分子表面活性剂C与松香、AKD的质量比为20∶10∶4,升高温度至100℃,待松香、AKD熔融后,搅拌15分钟,在搅拌下加入100℃的热水分散调节固含量至30%,即制得阳离子松香/AKD亚稳定乳液D,将亚稳定乳液D经30MPa均质后,冷却至30℃以下,即制得固含量为30%的稳定的阳离子松香/AKD中性施胶剂。
实施例2:
1)将苯乙烯、甲基丙烯酸乙酯、羟甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵和N,N-二甲基乙酰胺按1.5∶1∶2∶1∶2的质量比混合制得体系A;
2)在85℃下,向体系A中加入偶氮二异庚腈,其中偶氮二异庚腈与乙烯基共聚单体的质量比为5∶100,继续保温反应3小时,得到体系B,所述的乙烯基共聚单体为苯乙烯、甲基丙烯酸乙酯、羟甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵;
3)然后向体系B中加水,调节体系固含量至18%,既得阳离子高分子表面活性剂C;
4)于反应器中加入阳离子高分子表面活性剂C、松香、AKD,其中阳离子高分子表面活性剂C与松香、AKD的质量比为8∶3∶1.5,升高温度至90℃,待松香、AKD熔融后,搅拌28分钟,在搅拌下加入90℃的热水分散调节固含量至40%,即制得阳离子松香/AKD亚稳定乳液D,将亚稳定乳液D经25MPa均质后,冷却至30℃以下,即制得固含量为40%的稳定的阳离子松香/AKD中性施胶剂。
实施例3:
1)将苯乙烯、丙烯酸丁酯、双丙酮丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和N-甲基吡咯烷酮按2∶1.5∶4∶1.5∶4的质量比混合制得体系A;
2)在70℃下,向体系A中加入过氧化二苯甲酰,其中过氧化二苯甲酰与乙烯基共聚单体的质量比为8∶100,继续保温反应6小时,得到体系B,所述的乙烯基共聚单体为苯乙烯、丙烯酸丁酯、双丙酮丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵;
3)然后向体系B中加水,调节体系固含量至16%,既得阳离子高分子表面活性剂C;
4)于反应器中加入阳离子高分子表面活性剂C、松香、AKD,其中阳离子高分子表面活性剂C与松香、AKD的质量比为10∶4∶2,升高温度至80℃,待松香、AKD熔融后,搅拌40分钟,在搅拌下加入80℃的热水分散调节固含量至35%,即制得阳离子松香/AKD亚稳定乳液D,将亚稳定乳液D经20MPa均质后,冷却至30℃以下,即制得固含量为35%的稳定的阳离子松香/AKD中性施胶剂。
实施例4:
1)将苯乙烯、丙烯酸十八酯、丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵和N,N-二甲基甲酰胺按1.3∶1.6∶3∶1.8∶3的质量比混合制得体系A;
2)在60℃下,向体系A中加入偶氮二异丁腈,其中偶氮二异丁腈与乙烯基共聚单体的质量比为3∶100,继续保温反应4小时,得到体系B,所述的乙烯基共聚单体为苯乙烯、丙烯酸十八酯、丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵;
3)然后向体系B中加水,调节体系固含量至20%,既得阳离子高分子表面活性剂C;
4)于反应器中加入阳离子高分子表面活性剂C、松香、AKD,其中阳离子高分子表面活性剂C与松香、AKD的质量比为15∶8∶3,升高温度至85℃,待松香、AKD熔融后,搅拌25分钟,在搅拌下加入85℃的热水分散调节固含量至32%,即制得阳离子松香/AKD亚稳定乳液D,将亚稳定乳液D经27MPa均质后,冷却至30℃以下,即制得固含量为32%的稳定的阳离子松香/AKD中性施胶剂。
实施例5:
1)将苯乙烯、丙烯酸正辛酯、羟甲基丙烯酰胺、对-乙烯基苄基三甲基氯化铵和N,N-二甲基乙酰胺按1.8∶1.3∶1.5∶1.1∶3.5的质量比混合制得体系A;
2)在75℃下,向体系A中加入偶氮二异庚腈,其中偶氮二异庚腈与乙烯基共聚单体的质量比为10∶100,继续保温反应5.5小时,得到体系B,所述的乙烯基共聚单体为苯乙烯、丙烯酸正辛酯、羟甲基丙烯酰胺、对-乙烯基苄基三甲基氯化铵;
3)然后向体系B中加水,调节体系固含量至17%,既得阳离子高分子表面活性剂C;
4)于反应器中加入阳离子高分子表面活性剂C、松香、AKD,其中阳离子高分子表面活性剂C与松香、AKD的质量比为5∶2∶1,升高温度至95℃,待松香、AKD熔融后,搅拌18分钟,在搅拌下加入95℃的热水分散调节固含量至36%,即制得阳离子松香/AKD亚稳定乳液D,将亚稳定乳液D经23MPa均质后,冷却至30℃以下,即制得固含量为36%的稳定的阳离子松香/AKD中性施胶剂。
实施例6:
1)将苯乙烯、甲基丙烯酸羟丙酯、双丙酮丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯氯化苄季铵和N-甲基吡咯烷酮按1.6∶1.1∶3.5∶1.7∶2.5的质量比混合制得体系A;
2)在68℃下,向体系A中加入过氧化二苯甲酰,其中过氧化二苯甲酰与乙烯基共聚单体的质量比为7∶100,继续保温反应3.5小时,得到体系B,所述的乙烯基共聚单体为苯乙烯、甲基丙烯酸羟丙酯、双丙酮丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯氯化苄季铵;
3)然后向体系B中加水,调节体系固含量至19%,既得阳离子高分子表面活性剂C;
4)于反应器中加入阳离子高分子表面活性剂C、松香、AKD,其中阳离子高分子表面活性剂C与松香、AKD的质量比为12∶5∶2.5,升高温度至88℃,待松香、AKD熔融后,搅拌35分钟,在搅拌下加入88℃的热水分散调节固含量至38%,即制得阳离子松香/AKD亚稳定乳液D,将亚稳定乳液D经29MPa均质后,冷却至30℃以下,即制得固含量为38%的稳定的阳离子松香/AKD中性施胶剂。
实施例7:
1)将苯乙烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、二烯丙基二甲基氯化铵和N,N-二甲基甲酰胺按1.1∶1∶0.8∶1∶1.5∶0.7∶0.9∶4.5的质量比混合制得体系A;
2)在55℃下,向体系A中加入偶氮二异庚腈,其中偶氮二异庚腈与乙烯基共聚单体的质量比为2∶100,继续保温反应4.5小时,得到体系B,所述的乙烯基共聚单体为苯乙烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、二烯丙基二甲基氯化铵;
3)然后向体系B中加水,调节体系固含量至20%,既得阳离子高分子表面活性剂C;
4)于反应器中加入阳离子高分子表面活性剂C、松香、AKD,其中阳离子高分子表面活性剂C与松香、AKD的质量比为18∶6∶3.5,升高温度至93℃,待松香、AKD熔融后,搅拌30分钟,在搅拌下加入93℃的热水分散调节固含量至31%,即制得阳离子松香/AKD亚稳定乳液D,将亚稳定乳液D经21MPa均质后,冷却至30℃以下,即制得固含量为31%的稳定的阳离子松香/AKD中性施胶剂。
实施例8:
1)将苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸十八酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、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、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯和N-甲基吡咯烷酮按1.7∶0.3∶0.5∶0.6∶1∶2∶0.7∶0.3∶0.4∶0.6∶2.8的质量比混合制得体系A;
2)在80℃下,向体系A中加入过氧化二苯甲酰,其中过氧化二苯甲酰与乙烯基共聚单体的质量比为9∶100,继续保温反应3小时,得到体系B,所述的乙烯基共聚单体为苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸十八酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、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、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯;
3)然后向体系B中加水,调节体系固含量至15%,既得阳离子高分子表面活性剂C;
4)于反应器中加入阳离子高分子表面活性剂C、松香、AKD,其中阳离子高分子表面活性剂C与松香、AKD的质量比为16∶7∶3.7,升高温度至97℃,待松香、AKD熔融后,搅拌20分钟,在搅拌下加入97℃的热水分散调节固含量至39%,即制得阳离子松香/AKD亚稳定乳液D,将亚稳定乳液D经26MPa均质后,冷却至30℃以下,即制得固含量为39%的稳定的阳离子松香/AKD中性施胶剂。

Claims (5)

1.一种阳离子松香/AKD中性施胶剂的制备方法,其特征在于:
1)将苯乙烯、丙烯酸酯类单体、丙烯酰胺及其衍生物、阳离子单体和助溶剂按(1-2)∶(1-2)∶(1-4)∶(1-2)∶(2-5)的质量比混合制得体系A;
所述的丙烯酰胺及其衍生物为丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺中的一种或一种以上任意比例的混合物;
2)在50-85℃下,向体系A中加入油溶性引发剂,其中油溶性引发剂与乙烯基共聚单体的质量比为1-10∶100,继续保温反应3-6小时,得到体系B,所述的乙烯基共聚单体为苯乙烯、丙烯酸酯类单体、丙烯酰胺及其衍生物和阳离子单体;
3)然后向体系B中加水,调节体系固含量至15-20%,既得阳离子高分子表面活性剂C;
4)于反应器中加入阳离子高分子表面活性剂C、松香、AKD,其中阳离子高分子表面活性剂C与松香、AKD的质量比为(5-20)∶(2-10)∶(1-4),升高温度至80-100℃,待松香、AKD熔融后,搅拌15-40分钟,在搅拌下加入80-100℃的热水分散调节固含量至30-40%,即制得阳离子松香/AKD亚稳定乳液D,将亚稳定乳液D经20-30MPa均质后,冷却至30℃以下,即制得固含量为30-40%的稳定的阳离子松香/AKD中性施胶剂。
2.根据权利要求1所述阳离子松香/AKD中性施胶剂的制备方法,其特征在于:所述的丙烯酸酯类单体为(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸十八酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯和(甲基)丙烯酸羟丙酯中的一种或一种以上任意比例的混合物。
3.根据权利要求1所述的阳离子松香/AKD中性施胶剂的制备方法,其特征在于:所述的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、二烯丙基二甲基氯化铵或甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯中的一种或一种以上任意比例的混合物。
4.根据权利要求1所述的阳离子松香/AKD中性施胶剂的制备方法,其特征在于:所述的助溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮。
5.根据权利要求1所述的阳离子松香/AKD中性施胶剂的制备方法,其特征在于:所述的油溶性引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈或过氧化二苯甲酰。
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