CN102363572B - 一种用于石头纸的功能性添加剂 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于石头纸的功能性添加剂，是采用包括如下重量份的组分制备的：纳米二氧化硅5～10份，纳米三氧化铝5～10份，乙醇10～20份，(3-氯-2羟丙基)三甲基氯化铵0.5～1.5份，双-(3-γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物0.5～1.5份，N-(β一氨乙基)-γ-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷0.5～1.5份，功能性单体3～6份，引发剂0.02～0.12份，1-苯基-5巯基四氮唑3～5份，1-(1-羟基-2-萘偶氮)-2-萘酚-4-磺酸钠1～3份。本发明的石头纸功能性添加剂，作为添加剂应用于石头纸中后，在纸的表面带有亲墨性基团，增强了石头纸印刷过程中的吸附性，提高了石头纸的印刷质量。
Description
技术领域
本发明涉及石头纸技术领域，确切地说是用于提高石头纸印刷性的添加剂。
背景技术
传统的利用木质纤维造纸的技术，因大量消耗自然资源、能源及由此而造成严重的环境污染。为了保护自然资源和环境，人类尝试各种技术，改善因造纸业带来的各种弊端，目前一种新型的造纸业正被人们重视——石头纸生产技术。石头纸以碳酸钙为主料，并加少许其他有机物添加剂，经特殊工艺生产而成，减少了对木材的消耗和水资源的污染，而被冠以环保产品的美名，石头纸生产技术必将进入一个新的发展时期。石头纸是一个新型的产业，要将石头纸完全达到传统纤维纸的各项性能还有待于对新技术的不断研究和应用。印刷性是纸类重要的性能要求之一，。因此解决石头纸印刷质量问题是石头纸生产厂家都面临的一个技术难题。中国专利CN200910193977.9在制备无水石头纸方面作了多方面的技术描述，提高石头纸印刷性是通过在石头原纸表面电晕处理和再涂布二道工艺来完成，应该说这些方法对提高石头纸的印刷质量发挥了一定的作用，但工艺繁琐，而且生产成本偏高，降低了产品的收益率，事实上通过二道工艺处理也没有完全解决提高石头纸的印刷性能。解决技术难题必须依靠高新技术，通过在石头纸制备过程中直接加入功能性添加剂是解决这一技术难题最合理、最有效的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于石头纸的功能性添加剂，以解决上述技术难题。
本发明所述的用于石头纸的功能性添加剂，是采用包括如下重量份的组分制备的：
所述纳米二氧化硅的粒径范围为50～80纳米的混合体；
所述纳米三氧化铝的粒径范围为50～80纳米的混合体；
所述功能性单体选自丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯或丙烯酸异辛酯一种或数种；
所述引发剂选自偶氮二异丁酸二甲酯、叔丁基过氧化苯甲酸酯、1-二甲基-3-羟丁酯或过氧化新癸酸的一种；
所述的用于石头纸的功能性添加剂的制备方法，包括如下步骤：
将双-(3-γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物、N-(β一氨乙基)-γ-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷溶解在乙醇中，再加入纳米二氧化硅和纳米三氧化铝，升温至75～85℃，并保持回流，保温1～1.5小时，再加入(3-氯-2羟丙基)三甲基氯化铵后继续保温0.5～1小时，再加入引发剂，然后再滴加功能性单体，20～30分钟内滴加完毕，加入1-苯基-5巯基四氮唑和氨1-(1-羟基-2-萘偶氮)-2-萘酚-4-磺酸钠，保温1～1.5小时，即可得到石头纸用功能性添加剂。
本发明的石头纸功能性添加剂，是通过对纳米二氧化硅和纳米氧化铝表面进行化学与物理改性后接枝引入功能性吸附基团，当作为添加剂应用于石头纸中后，在纸的表面带有亲墨性基团，增强了石头纸印刷过程中的吸附性，提高了石头纸的印刷质量。
具体实施方式
实施例中，如无特别说明，组分均为重量份，纳米二氧化硅的平均粒径为75纳米；纳米三氧化铝的平均粒径为75纳米。
实施例1
配方：
纳米二氧化硅5份、纳米三氧化铝10份、乙醇10份、(3-氯-2羟丙基)三甲基氯化铵0.5份、双-(3-γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物0.5份、N-(β一氨乙基)-γ-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷1.5份、丙烯酸丁酯3份、偶氮二异丁酸二甲酯0.02份、1-苯基-5巯基四氮唑1份、1-(1-羟基-2-萘偶氮)-2-萘酚-4-磺酸钠3份。
制备方法：
将双-(3-γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物、N-(β一氨乙基)-γ-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷溶解在无水乙醇中，再加入纳米二氧化硅与纳米三氧化铝，搅拌下升温至75℃，并保持回流，保温1.5小时，再加入(3-氯-2羟丙基)三甲基氯化铵后继续保温1小时；再加入偶氮二异丁酸二甲酯，然后再滴加丙烯酸丁酯单体，20分钟内滴加完毕，立即加入1-苯基-5巯基四氮唑和1-(1-羟基-2-萘偶氮)-2-萘酚-4-磺酸钠，保温1.5小时，得到用于石头纸的功能性添加剂。
实施例2
纳米二氧化硅10份、纳米三氧化铝5份、无水乙醇15份、(3-氯-2羟丙基)三甲基氯化铵1.5份、双-(3-γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物1.5份、N-(β一氨乙基)-γ-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷0.5份、丙烯酸甲酯6份、叔丁基过氧化苯甲酸酯0.12份、1-苯基-5巯基四氮唑3份、1-(1-羟基-2-萘偶氮)-2-萘酚-4-磺酸钠1份。
制备方法：
将双-(3-γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物、N-(β一氨乙基)-γ-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷溶解在无水乙醇中，再加入纳米二氧化硅与纳米三氧化铝，搅拌下升温至85℃，并保持回流，保温1小时，再加入(3-氯-2羟丙基)三甲基氯化铵后继续保温0.5小时；再加入叔丁基过氧化苯甲酸酯，然后再滴加丙烯酸甲酯单体，30分钟内滴加完毕，立即加入1-苯基-5巯基四氮唑和1-(1-羟基-2-萘偶氮)-2-萘酚-4-磺酸钠，保温1小时，得到用于石头纸的功能性添加剂。
实施例3
纳米二氧化硅7.5份、纳米三氧化铝7.5份、无水乙醇20份、(3-氯-2羟丙基)三甲基氯化铵7.5份、双-(3-γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物7.5、N-(β一氨乙基)-γ-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷0.75份、醋酸乙烯酯4份、偶氮二异丁酸二甲酯0.04份、1-苯基-5巯基四氮唑1.5份、1-(1-羟基-2-萘偶氮)-2-萘酚-4-磺酸钠1.5份。
制备：
将双-(3-γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物、N-(β一氨乙基)-γ-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷溶解在无水乙醇中，再加入纳米二氧化硅与纳米三氧化铝，搅拌下升温至80℃，并保持回流，保温0.75小时，再加入(3-氯-2羟丙基)三甲基氯化铵后继续保温0.75小时；再加入偶氮二异丁酸二甲酯，然后再滴加醋酸乙烯酯单体，25分钟内滴加完毕，立即加入1-苯基-5巯基四氮唑和1-(1-羟基-2-萘偶氮)-2-萘酚-4-磺酸钠，保温0.75小时，得到用于石头纸的功能性添加剂。
实施例4
纳米二氧化硅7.5份、纳米三氧化铝7.5份、无水乙醇15份、(3-氯-2羟丙基)三甲基氯化铵7.5份、双-(3-γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物7.5、N-(β一氨乙基)-γ-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷0.75份、丙烯酸异辛酯5份、1-二甲基-3-羟丁酯0.10份、1-苯基-5巯基四氮唑1.5份、1-(1-羟基-2-萘偶氮)-2-萘酚-4-磺酸钠1.5份。
制备：
将双-(3-γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物、N-(β一氨乙基)-γ-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷溶解在无水乙醇中，再加入纳米二氧化硅与纳米三氧化铝，搅拌下升温至80℃，并保持回流，保温0.75小时，再加入(3-氯-2羟丙基)三甲基氯化铵后继续保温0.75小时；再加入偶氮二异丁酸二甲酯，然后再滴加丙烯酸异辛酯单体，25分钟内滴加完毕，立即加入1-苯基-5巯基四氮唑和1-(1-羟基-2-萘偶氮)-2-萘酚-4-磺酸钠，保温0.75小时，得到用于石头纸的功能性添加剂。
实施例5
纳米二氧化硅7.5份、纳米三氧化铝7.5份、无水乙醇10份、(3-氯-2羟丙基)三甲基氯化铵7.5份、双-(3-γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物7.5、N-(β一氨乙基)-γ-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷0.75份、丙烯酸丁酯1.5份、丙烯酸甲酯1.5份、醋酸乙烯酯2份、丙烯酸异辛酯0.5份、过氧化新癸酸0.08份、1-苯基-5巯基四氮唑1.5份、1-(1-羟基-2-萘偶氮)-2-萘酚-4-磺酸钠1.5份。
制备：
将双-(3-γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物、无水乙醇20、N-(β一氨乙基)-γ-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷溶解在无水乙醇中，再加入纳米二氧化硅与纳米三氧化铝，搅拌下升温至80℃，并保持回流，保温0.75小时，再加入(3-氯-2羟丙基)三甲基氯化铵后继续保温0.75小时；再加入叔丁基过氧化苯甲酸酯，然后再滴加丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯、丙烯酸异辛酯的混合单体，25分钟内滴加完毕，立即加入1-苯基-5巯基四氮唑和1-(1-羟基-2-萘偶氮)-2-萘酚-4-磺酸钠，保温0.75小时，得到用于石头纸用功能性添加剂
实施例6
石头纸功能性添加剂通过如下组合和方法制备成石头纸，再进行应用性能测定：
(1)测试样品制备：
石头纸功能性添加剂20份、功能性碳酸钙70份(见说明)、线性低密度聚乙烯7份(密度0.92～0.93，熔体指数MI 0.4～0.8)、热熔胶5份(又称EVA，熔点120℃)、油酸酰胺0.2份、邻苯二甲酸二辛酯3份、聚乙烯蜡0.4份(4000分子量)、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.1份、硫代二丙酸二月桂酯0.1份、水杨酸对辛基苯酯0.1份、失水山梨醇硬脂酸酯0.5份。
将石头纸功能性添加剂、功能性碳酸钙、热熔胶、低密度聚乙烯在140℃下高速混合30分钟后、加入邻苯二甲酸二辛酯、聚乙烯蜡、油酸酰胺、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸二月桂酯、水杨酸对辛基苯酯、失水山梨醇硬脂酸酯继续高速混合30分钟，然后送入175℃塑化机塑化，175℃挤出机流延，175℃四轴压延机压延成0.08mm左右的石头纸；
说明：功能性碳酸钙采用如下方法制备：
a.将硝酸钾0.5份溶解在3份丙三醇中，再用溶液重量2倍的乙醇稀释后，再加入0.5份6-硝基苯并咪唑，硝酸盐，溶解后，在80℃下回流加热1小时；
b.将2份抗静电剂(乙氧基月桂酷胺与单硬脂酸甘油酯的组合物，重量比例为各占50％，采用杭州临安德昌化学有限公司-型号HDC-308的产品)与2份γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合，并用混合液重量2倍的乙醇稀释；
c.混合釜内，加入90份重质碳酸钙(2000目)和1份硬脂酸钡，将a与b分别均匀地喷入高速混合釜内，再加入1份聚四氟乙烯微粉、0.4份双酚A、升温至75℃，保温1.5小时；d.将0.075份偶氮二异丁酸二甲酯用无水乙醇溶解，然后全部加入到5份丙烯酸丁酯中，充分混合均匀，再喷入高速混合釜内，在100℃下保温1小时，并将乙醇全部挥发干净，得到功能性碳酸钙。
(2)对比样品为中国专利CN200910193977.9石头纸样品。
由于在石头纸领域暂无国家或行业标准，只能参照相近的国家标准GB/T18359-2001方法和要求进行测定，同时根据石头纸使用方面的测试要求结合有关实际性能进行测试。
从测试结果说明，加入石头纸功能性添加剂制备的石头纸，与对比样品相比，占有多项技术优势，尤其是在印刷性方面更占有优势，而且印刷耐酸耐碱性明显占有优势。
Claims (3)
1.一种用于石头纸的功能性添加剂，其特征在于，是采用包括如下重量份的组分制备的：
所述功能性单体选自丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯或丙烯酸异辛酯中一种或数种；
所述的用于石头纸的功能性添加剂的制备方法，包括如下步骤：将双-（3-γ-三乙氧基硅基丙基）四硫化物、N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三甲（乙）氧基硅烷溶解在乙醇中，再加入纳米二氧化硅和纳米三氧化铝，升温至75～85℃，并保持回流，保温1～1.5小时，再加入（3-氯-2羟丙基）三甲基氯化铵后继续保温0.5～1小时，再加入引发剂，然后再滴加功能性单体，20～30分钟内滴加完毕，加入1-苯基-5巯基四氮唑和氨1-(1-羟基-2-萘偶氮)-2-萘酚-4-磺酸钠，保温1～1.5小时，即可得到石头纸用功能性添加剂。
2.根据权利要求1所述的用于石头纸的功能性添加剂，其特征在于，所述纳米二氧化硅的粒径范围为50～80纳米，所述纳米三氧化铝的粒径范围为50～80纳米。
3.根据权利要求1所述的用于石头纸的功能性添加剂，其特征在于，所述引发剂选自偶氮二异丁酸二甲酯、叔丁基过氧化苯甲酸酯、1-二甲基-3-羟丁酯或过氧化新癸酸的一种。
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