CN102532562A

CN102532562A - 阳离子胶乳及制备方法和在制备晒图纸用预涂液中的应用

Info

Publication number: CN102532562A
Application number: CN2011103756750A
Authority: CN
Inventors: 施晓旦; 尹东华; 王养臣
Original assignee: Shanghai Dongsheng New Material Co Ltd
Current assignee: Shanghai Dongsheng New Material Co Ltd; Shandong Dongsheng New Material Co Ltd
Priority date: 2011-11-22
Filing date: 2011-11-22
Publication date: 2012-07-04

Abstract

本发明公开了一种阳离子胶乳及制备方法和在制备晒图纸用预涂液中的应用，阳离子胶乳，其特征在于，是采用如下的方法制备的：在60℃～95℃条件下，将混合单体加入明胶水溶液、乳化剂水溶液和2，2′-偶氮双(脒基丙基)二盐酸盐水溶液的混合物，接着滴加硼砂水溶液，保温，然后从反应产物中收集阳离子胶乳。所述的阳离子胶乳可用于制备晒图纸用预涂液，是一种能满足纸张表面施胶用的高性能、环保的产品。该产品与淀粉一起对纸张进行表面施胶，可大幅度降低Cobb值，明显加快熟化速度。

Description

阳离子胶乳及制备方法和在制备晒图纸用预涂液中的应用

技术领域

本发明属于造纸化学品制造领域，涉及一种晒图纸用预涂液及其制备方法。

背景技术

纸张，特别是晒图纸的发展趋势表现在：

1)正从高克重向低克重方向发展。

2)采用废纸代替木浆，但成纸的强度差，吸水值高。

3)对原纸采用表面处理以弥补原纸缺陷的工艺成为流行趋势。

用于上述表面处理的胶乳要求：a)大幅降低Cobb值(吸水值)；b)熟化速度快，要求下机就熟。

中国专利CN1244559A公开的一种预涂胶粘剂及其配制工艺，虽能减少感光液对纸基的渗透，但是经过预涂后的晒图纸的Cobb值偏高，熟化速度过慢。

发明内容

本发明的目的是提出一种阳离子胶乳及制备方法和在制备晒图纸用预涂液中的应用，以克服现有技术存在的缺陷。

本发明所述的阳离子胶乳，是采用如下的方法制备的：

在60℃～95℃条件下，将混合单体加入明胶水溶液、乳化剂水溶液和2，2′-偶氮双(脒基丙基)二盐酸盐水溶液的混合物，最好采用滴加的方式，滴加时间为1～3小时，接着滴加硼砂水溶液，滴加时间为5～10分钟，60～95℃保温1～2小时，然后从反应产物中收集阳离子胶乳；

所述阳离子胶乳为一种水性阳离子分散体，重量固含量为20～40％，平均粒径为30～100nm，pH＝2～6。

所用明胶重均分子量为5000～50000g/mol；

所述混合单体，由如下重量份数的组分组成：

(以下的份数为重量份)：

(甲基)苯乙烯 20～50份

(甲基)丙烯酸酯 30～70份

阳离子单体 5～20份

所述阳离子单体选自甲基丙烯酸二甲胺基乙酯一氯甲烷季铵、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯氯化苄季铵、丙烯酸二甲胺基乙酯一氯甲烷季铵、丙烯酸二甲胺基乙酯氯化苄季铵、二烯丙基二甲基氯化铵中的至少一种；

所述(甲基)丙烯酸酯类单体选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸-2-羟丙酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸-2-羟乙酯、甲基丙烯酸-2-羟丙酯中的至少一种；

所述乳化剂选自C_12～18烷基聚氧乙烯(n)三甲基氯化铵(n＝5～20)中的至少一种；

各个组分的重量份数为：

明胶水溶液的重量浓度为1.5～18％％；

乳化剂水溶液的重量浓度为1.5～35％％；

2，2′-偶氮双(脒基丙基)二盐酸盐水溶液的重量浓度为1.8～18％；

所述硼砂水溶液的重量浓度为9～10％；

本发明的阳离子胶乳可用于制备晒图纸用预涂液；

所述的晒图纸用预涂液，各组分及质量百分含量如下：

所说的氧化淀粉选自氧化玉米淀粉、氧化木薯淀粉、氧化土豆淀粉中的至少一种。

所说的表面施胶剂可采用200710042968.0专利提供的方法制备，选自东升新材料有限公司的表面施胶剂DS-SS930、DS-SS830B中的至少一种；

所说的消泡剂为改性聚硅氧烷、聚氧丙烯聚氧乙烯醚中的至少一种；

所述晒图纸用预涂液的制备方法，包括如下步骤：

1)将氧化淀粉和总重量80～90％水混合，升温到85～95℃，保温15-35分钟，降温至25℃，得到淀粉糊化液，备用；

2)将步骤1)制备的淀粉糊化液、阳离子胶乳、表面施胶剂、消泡剂和余量的水混合，晒图纸用预涂液，重量固含量为10～20％，pH值为3～7。

所制备的晒图纸用预涂液，可用于晒图原纸的表面处理。

本发明晒图纸用预涂液的制备方法中，通过将氧化淀粉、阳离子胶乳与表面施胶剂复合，出乎意料的，复配乳液相容性好，应用于晒图原纸的表面处理能大幅度降低Cobb值，提高熟化速度。这可能由于阳离子胶乳与表面施胶剂具有一定的协同效应，与淀粉糊化液复合后，阳离子胶乳的阳离子部分能与淀粉上的羟基交联反应，以提高预涂液的成膜效果。表观显示Cobb值的大幅降低，熟化速度提高。在本发明阳离子胶乳合成中加入少量的硼砂，出乎意料的，能提高预涂液的应用效果。这可能是由于硼砂与淀粉具有一定的交联作用，同时与预涂液中的阳离子成分在温度高的情况下产生一定的交联，使涂层的成膜性能得到提高，削弱水分对膜层的渗透能力。

晒图纸用预涂液应用于晒图原纸的表面处理，可大幅降低Cobb值、能快速熟化，基本下机就熟，因而可以降低纸张克重，用部分废纸甚至是100％的废纸代替木浆，简化施胶工艺，降低成本、提高产品质量。

本发明的晒图纸用预涂液是一种能满足纸张表面施胶用的高性能、环保的产品。该产品与淀粉一起对纸张进行表面施胶，可大幅度降低Cobb值，明显加快熟化速度。

具体实施方式

实施例1

阳离子胶乳的合成：

a)将丙烯酸正丁酯70克、苯乙烯20克和甲基丙烯酸二甲胺基乙酯一氯甲烷季铵10克混合制成混合单体，备用。

b)将0.2克十八烷基聚氧乙烯(5)三甲基氯化铵和10克去离子水混合，完全溶解，备用。

c)将0.2克2，2′-偶氮双(脒基丙基)二盐酸盐和10克去离子水混合，完全溶解，备用。

d)将10克分子量为5000g/mol的明胶和145.75克去离子水混合，升温至85℃完全溶解。加入b)步骤中的乳化剂水溶液，控制在95℃，加入c)步骤中的2，2′-偶氮双(脒基丙基)二盐酸盐水溶液，然后在95℃条件下滴加a)步骤混合单体1小时，接着滴加重量浓度为10％的硼砂水溶液1克，5分钟。

e)95℃保温1小时。降温至25℃，100目筛网过滤。得到阳离子胶乳，重量固含量39.7％，pH＝5.89，平均粒径95.8nm(使用Malven粒径仪测得)。晒图纸用预涂液的制备：

1)将100g氧化玉米淀粉和309g去离子水加入2L四口烧瓶中，搅拌均匀，升温至85℃，保温35分钟，降温至25℃，备用；

2)将步骤1)制备的淀粉糊化液和5g阳离子胶乳(实施例1合成)、5g表面施胶剂(东升新材料有限公司，DS-SS930，重量固含量30wt％)、0.1g消泡剂(改性聚硅氧烷，GX-100，上海达昱化工有限公司)、0.1g硼砂和34.5g去离子水混合，搅拌10-15分钟，100目筛网过滤，得到晒图纸用预涂液，重量固含量为20.2％，pH＝6.78。

实施例2

阳离子胶乳的合成：

a)将丙烯酸异辛酯30克、甲基苯乙烯50克和甲基丙烯酸二甲胺基乙酯氯化苄季铵20克混合制成混合单体，备用。

b)将5克十二烷基聚氧乙烯(20)三甲基氯化铵和10克去离子水混合，完全溶解，备用。

c)将2克2，2′-偶氮双(脒基丙基)二盐酸盐和10克去离子水混合，完全溶解，备用。

d)将25克分子量为50000g/mol的明胶和532克去离子水混合，升温至85℃完全溶解。加入b)步骤中的乳化剂水溶液，控制在60℃，加入c)步骤中的2，2′-偶氮双(脒基丙基)二盐酸盐水溶液，然后在60℃条件下滴加a)步骤混合单体3小时。接着滴加重量浓度为10％的硼砂水溶液1克，10分钟。

e)60℃保温2小时。降温至25℃，100目筛网过滤。得到阳离子胶乳，重量固含量19.8％，pH＝2.13，平均粒径30.5nm(使用Malven粒径仪测得)。晒图纸用预涂液的制备：

1)将100g氧化木薯淀粉和719.76g去离子水加入2L四口烧瓶中，搅拌均匀，升温至95℃，保温15分钟，降温至25℃，备用；

2)将步骤1)制备的淀粉糊化液和30g阳离子胶乳(实施例2合成)、30g表面施胶剂(东升新材料有限公司，DS-SS830B，重量固含量30wt％)、0.3g消泡剂(改性聚硅氧烷，GX-200，上海达昱化工有限公司)、1g硼砂和179.94g去离子水混合，搅拌10-15分钟，100目筛网过滤，得到晒图纸用预涂液，重量固含量为10.04％，pH＝3.21。

实施例3

阳离子胶乳的合成：

a)将丙烯酸乙酯30克、甲基丙烯酸甲酯30克、苯乙烯35克和甲基丙烯酸二甲胺基乙酯一氯甲烷季铵5克混合制成混合单体，备用。

b)将3克十六烷基聚氧乙烯(10)三甲基氯化铵和10克去离子水混合，完全溶解，备用。

c)将1克2，2′-偶氮双(脒基丙基)二盐酸盐和10克去离子水混合，完全溶解，备用。

d)将18克分子量为20000g/mol的明胶和284.5克去离子水混合，升温至85℃完全溶解。加入b)步骤中的乳化剂水溶液，控制在80℃，加入c)步骤中的2，2′-偶氮双(脒基丙基)二盐酸盐水溶液，然后在80℃条件下滴加a)步骤混合单体2小时，接着滴加重量浓度为10％的硼砂水溶液0.5克，8分钟。

e)80℃保温1.5小时。降温至25℃，100目筛网过滤。得到阳离子胶乳，重量固含量30.5％，pH＝4.32，平均粒径70.2nm(使用Malven粒径仪测得)。晒图纸用预涂液的制备：

1)将100g氧化土豆淀粉和551.4g去离子水加入2L四口烧瓶中，搅拌均匀，升温至90℃，保温25分钟，降温至25℃，备用；

2)将步骤1)制备的淀粉糊化液和15g阳离子胶乳(实施例3合成)、15g表面施胶剂(东升新材料有限公司，DS-SS930，重量固含量30wt％)、0.2g消泡剂(聚氧丙烯聚氧乙烯醚，CS-DF900，珠海洁星洗涤科技有限公司)、0.5g硼砂和97.42g去离子水混合，搅拌10-15分钟，100目筛网过滤，得到晒图纸用预涂液，重量固含量为15.13％，pH＝4.86。

实施例4

阳离子胶乳的合成：

a)将丙烯酸-2-羟丙酯10克、丙烯酸甲酯30克、苯乙烯45克和二烯丙基二甲基氯化铵15克混合制成混合单体，备用。

b)将1克十四烷基聚氧乙烯(8)三甲基氯化铵和10克去离子水混合，完全溶解，备用。

c)将1.5克2，2′-偶氮双(脒基丙基)二盐酸盐和10克去离子水混合，完全溶解，备用。

d)将20克分子量为10000g/mol的明胶和209克去离子水混合，升温至85℃完全溶解。加入b)步骤中的乳化剂水溶液，控制在70℃，加入c)步骤中的2，2′-偶氮双(脒基丙基)二盐酸盐水溶液，然后在70℃条件下滴加a)步骤混合单体2.5小时，接着滴加重量浓度为10％的硼砂水溶液0.8克，7分钟。

e)70℃保温1.2小时。降温至25℃，100目筛网过滤。得到阳离子胶乳，重量固含量35.2％，pH＝3.52，平均粒径83.2nm(使用Malven粒径仪测得)。晒图纸用预涂液的制备：

1)将50g氧化玉米淀粉、50g氧化土豆淀粉和514.4去离子水加入2L四口烧瓶中，搅拌均匀，升温至92℃，保温20分钟，降温至25℃，备用；

2)将步骤1)制备的淀粉糊化液和10g阳离子胶乳(实施例4合成)、20g表面施胶剂(东升新材料有限公司，DS-SS830B，重量固含量30wt％)、0.15g消泡剂(改性聚硅氧烷，GX-100，上海达昱化工有限公司)、0.6g硼砂和105.15g去离子水混合，搅拌10-15分钟，100目筛网过滤，得到晒图纸用预涂液，重量固含量为13.15％，pH＝5.45。

实施例5

对比样：按CN1244559A配制预涂胶粘剂

将实施例1～4及对比例用去离子水稀释到10％，备用。

Cobb值测定：

采用杭州轻通博科自动化技术有限公司的XSH型可勃吸收性测定仪按GB/T 1540-1989方法检测待测纸样。

在晒图原纸上表面施胶：

使用实施例1～4配方配制的糊化液及对比样品在80克晒图原纸上用10#涂布棒进行涂布，涂布量为2g/m²，涂布后分别在110℃烘箱中烘30秒或300秒，取出，冷却至室温进行测定。

评判标准：Cobb值越低越好，烘30秒及300秒的Cobb值相差越小越好

从上述应用结果可以看出：使用本发明实施例1～4制备的预涂液，与对比样相比，应用于晒图原纸的表面处理，能够大幅度降低Cobb值，明显加快熟化速度。

Claims

1.阳离子胶乳，其特征在于，是采用如下的方法制备的：

在60℃～95℃条件下，将混合单体加入明胶水溶液、乳化剂水溶液和2，2′-偶氮双(脒基丙基)二盐酸盐水溶液的混合物，接着滴加硼砂水溶液保温，然后从反应产物中收集阳离子胶乳。

2.根据权利要求1所述的阳离子胶乳，其特征在于，在60℃～95℃条件下，将混合单体采用滴加的方式加入明胶水溶液、乳化剂水溶液和2，2′-偶氮双(脒基丙基)二盐酸盐水溶液的混合物，滴加时间为1～3小时，接着滴加硼砂水溶液，滴加时间为5～10分钟，60～95℃保温1～2小时。

3.根据权利要求1所述的阳离子胶乳，其特征在于，所述阳离子胶乳为一种水性阳离子分散体，重量固含量为20～40％，平均粒径为30～100nm，pH＝2～6。

4.根据权利要求1～3任一项所述的阳离子胶乳，其特征在于，所用明胶重均分子量为5000～50000g/mol；

所述混合单体，由如下重量份数的组分组成：

(甲基)苯乙烯 20～50份

(甲基)丙烯酸酯 30～70份

阳离子单体 5～20份

所述乳化剂选自C_12～18烷基聚氧乙烯(n)三甲基氯化铵(n＝5～20)中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的阳离子胶乳，其特征在于，各个组分的重量份数为：

明胶水溶液的重量浓度为1.5～18％％；

乳化剂水溶液的重量浓度为1.5～35％％；

2，2′-偶氮双(脒基丙基)二盐酸盐水溶液的重量浓度为1.8～18％；所述硼砂水溶液的重量浓度为9～10％。

6.一种含有权利要求1～5任一项所述的阳离子胶乳的晒图纸用预涂液。

7.根据权利要求6所述的晒图纸用预涂液，其特征在于，各组分及质量百分含量如下：

8.根据权利要求7所述的晒图纸用预涂液，其特征在于，所说的氧化淀粉选自氧化玉米淀粉、氧化木薯淀粉、氧化土豆淀粉中的至少一种；

所说的表面施胶选自表面施胶剂DS-SS930、DS-SS830B中的至少一种；

所说的消泡剂为改性聚硅氧烷、聚氧丙烯聚氧乙烯醚中的至少一种。