CN102635019B

CN102635019B - 一种有机硅表面施胶剂的制备方法

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Publication number: CN102635019B
Application number: CN201210111208.1A
Authority: CN
Inventors: 张光华; 赵方; 李俊国
Original assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Current assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Priority date: 2012-04-16
Filing date: 2012-04-16
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2032-04-16
Also published as: CN102635019A

Abstract

有机硅表面施胶剂的制备方法，采用氧化-还原引发体系，以淀粉为主要原料之一，以交联单体、阳离子单体、苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯腈、有机硅单体为主要单体，通过无皂乳液聚合法制备了一种有机硅表面施胶剂。主要组分的质量百分含量为：淀粉6～12％；交联单体0.3～1.2％；阳离子单体0.3～1.5％；苯乙烯8～16％；丙烯酸丁酯4～8％；丙烯腈0.5～2％；有机硅单体1～3％。此法制备的表面施胶剂用在瓦楞纸表面施胶中，能够明显提高瓦楞纸的抗水性、抗张强度、环压强度等应用性能。

Description

一种有机硅表面施胶剂的制备方法

技术领域

本发明属于造纸化学品领域，具体涉及一种有机硅瓦楞纸表面施胶剂的制备方法。

背景技术

随着我国商品出口量的迅速增长，包装业也相应得到了快速发展，瓦楞原纸是包装业应用最广泛的包装材料，随着瓦楞纸箱包装使用范围的多样化，对瓦楞纸的质量要求也不断提高。近年来，瓦楞纸的生产为了降低成本，更多使用了非木材浆及废纸，从而使瓦楞纸内短纤维含量升高，纸张强度下降，外观粗糙，档次低，原纸环压强度和挺度差，产品销路不畅，市场竞争力差，为了取得经济效益，同时保证瓦楞纸的质量，越来越多的瓦楞原纸企业使用表面施胶剂替代浆内施胶。采用表面施胶可以直接提高瓦楞纸抗水性、环压强度、表面强度、利于施胶熟化。所以表面施胶剂受到越来越多的造纸生产厂家的重视，而现在的表面施胶剂虽然一定程度能提高瓦楞纸的环压强度和表面强度，但是施胶剂用量大、成本高，开发适合我国造纸行业需求的新型表面施胶剂产品显得极为重要，市场前景广阔。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有机硅表面施胶剂的制备方法。用此方法制备的有机硅表面施胶剂用做瓦楞纸表面施胶具有良好的抗水性、环压强度、抗张强度等应用性能。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

1)首先按质量百分比取6～12％的淀粉、0.002～0.006％的淀粉酶、0.3～1.2％的交联单体、0.3～1.5％的阳离子单体、8～16％的苯乙烯、4～8％的丙烯酸丁酯、0.5～2％的丙烯腈、1～3％的有机硅、0.04～0.08％的还原剂、3～6％的双氧水、0.1～0.3％的分子质量调节剂、余量为水；

2)将交联单体、阳离子单体和水混合制成混合单体A；

3)将苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯腈混合制成混合单体B；

4)在反应釜中加入淀粉、淀粉酶和水，边搅拌边加热升温至60℃保温反应15～30min得混合溶液C；

5)向混合溶液C中加入还原剂和双氧水，升温至80℃后再加入混合单体A，得混合溶液D；

6)将混合溶液D升温至90℃，保温反应15-30min，降温至80℃，滴加双氧水溶液和混合单体B，然后加分子质量调节剂，控制滴加时间为1小时，等混合单体滴加完再加入有机硅单体，在80℃保温反应2～3小时得有机硅表面施胶剂。

所述的淀粉为木薯淀粉。

所述的淀粉酶为α-淀粉酶。

所述的水为去离子水。

所述的还原剂为硫酸亚铁或氯化亚铁水溶液。

所述的交联单体为N-羟甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺与丙烯酸羟乙酯的混合物或丙烯酰胺与丙烯酸羟乙酯的混合物。

所述的阳离子单体为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、二烯丙基二甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中的一种或几种。

所述的有机硅为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷。

所述的分子质量调节剂为十二烷基硫醇。

本发明合成方法条件温和、易于操作，产品稳定性高、发泡性低；合成的乳液是以水为聚合介质，生产成本低，制备方法环保，产品使用时无废弃物产生，符合现在绿色产品的要求和发展方向；合成的聚合物中接枝了阳离子单体，使聚合物带正电荷，在施胶过程中，更好地与负电荷的纤维结合，对阴离子油墨也有很好的吸附作用；合成的聚合物中接枝了有机硅单体，增加了纸张的施胶度，不易返潮；本发明合成的表面施胶剂在纸页上留着率高，使用效率高，效果稳定。

本发明物理化学性能：固含量：28～35wt％，离子性：阳离子，外观：浅棕色乳液，pH值：5～6，水溶性：与水互溶。

具体实施方式：

实施例1：

1)首先按质量百分比取6％的木薯淀粉、0.002％的α-淀粉酶、0.3％的交联单体，其中交联剂单体由0.1％的N-羟甲基丙烯酰胺、0.08％的丙烯酰胺、0.06％的N-羟甲基丙烯酰胺与0.06％的丙烯酸羟乙酯组成、0.5％的阳离子单体甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、10％的苯乙烯、6％的丙烯酸丁酯、0.5％的丙烯腈、1％的有机硅γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、0.04％的还原剂硫酸亚铁水溶液、3％的双氧水、0.1％的分子质量调节剂十二烷基硫醇、余量为去离子水；

2)将交联单体、阳离子单体和去离子水混合制成混合单体A；

3)将苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯腈混合制成混合单体B；

4)在反应釜中加入木薯淀粉、α-淀粉酶和去离子水，边搅拌边加热升温至60℃保温反应15min得混合溶液C；

6)将混合溶液D升温至90℃，保温反应20min，降温至80℃，滴加双氧水溶液和混合单体B，然后加分子质量调节剂，控制滴加时间为1小时，等混合单体滴加完再加入有机硅单体，在80℃保温反应3小时得有机硅表面施胶剂。

实施例2：

1)首先按质量百分比取8％的木薯淀粉、0.005％的α-淀粉酶、0.8％的交联单体，其中交联剂单位由0.3％的丙烯酰胺与0.5％的丙烯酸羟乙酯的组成、0.8％的阳离子单体二烯丙基二甲基氯化铵、12％的苯乙烯、8％的丙烯酸丁酯、1.5％的丙烯腈、3％的有机硅乙烯基三甲氧基硅烷、0.08％的还原剂氯化亚铁水溶液、4％的双氧水、0.2％的分子质量调节剂十二烷基硫醇、余量为去离子水；

2)将交联单体、阳离子单体和去离子水混合制成混合单体A；

3)将苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯腈混合制成混合单体B；

4)在反应釜中加入木薯淀粉、α-淀粉酶和去离子水，边搅拌边加热升温至60℃保温反应20min得混合溶液C；

6)将混合溶液D升温至90℃，保温反应25min，降温至80℃，滴加双氧水溶液和混合单体B，然后加分子质量调节剂，控制滴加时间为1小时，等混合单体滴加完再加入有机硅单体，在80℃保温反应2小时得有机硅表面施胶剂。

实施例3：

1)首先按质量百分比取10％的木薯淀粉、0.003％的α-淀粉酶、1.0％的交联单体，其中交联剂单位由0.2％的N-羟甲基丙烯酰胺、0.1％的丙烯酰胺、0.3％的N-羟甲基丙烯酰胺与0.4％的丙烯酸羟乙酯组成、1.5％的阳离子单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、8％的苯乙烯、5％的丙烯酸丁酯、1.2％的丙烯腈、2％的有机硅γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、0.06％的还原剂硫酸亚铁水溶液、5％的双氧水、0.3％的分子质量调节剂十二烷基硫醇、余量为去离子水；

2)将交联单体、阳离子单体和去离子水混合制成混合单体A；

3)将苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯腈混合制成混合单体B；

4)在反应釜中加入木薯淀粉、α-淀粉酶和去离子水，边搅拌边加热升温至60℃保温反应25min得混合溶液C；

6)将混合溶液D升温至90℃，保温反应15min，降温至80℃，滴加双氧水溶液和混合单体B，然后加分子质量调节剂，控制滴加时间为1小时，等混合单体滴加完再加入有机硅单体，在80℃保温反应2.5小时得有机硅表面施胶剂。

实施例4：

1)首先按质量百分比取12％的木薯淀粉、0.006％的α-淀粉酶、1.2％的交联单体，其中交联剂单体由0.8％的丙烯酰胺与0.4％的丙烯酸羟乙酯组成、1.2％的阳离子单体甲基丙烯酸二甲氨基乙酯与二烯丙基二甲基氯化铵的混合物、16％的苯乙烯、7％的丙烯酸丁酯、2％的丙烯腈、2.5％的有机硅乙烯基三甲氧基硅烷、0.07％的还原剂氯化亚铁水溶液、6％的双氧水、0.3％的分子质量调节剂十二烷基硫醇、余量为去离子水；

2)将交联单体、阳离子单体和去离子水混合制成混合单体A；

3)将苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯腈混合制成混合单体B；

4)在反应釜中加入木薯淀粉、α-淀粉酶和去离子水，边搅拌边加热升温至60℃保温反应30min得混合溶液C；

6)将混合溶液D升温至90℃，保温反应30min，降温至80℃，滴加双氧水溶液和混合单体B，然后加分子质量调节剂，控制滴加时间为1小时，等混合单体滴加完再加入有机硅单体，在80℃保温反应2小时得有机硅表面施胶剂。

实施例5：

1)首先按质量百分比取9％的木薯淀粉、0.004％的α-淀粉酶、0.5％的交联单体，其中交联剂单体由0.1％的N-羟甲基丙烯酰胺、0.1％的丙烯酰胺、0.15％的N-羟甲基丙烯酰胺与0.15％的丙烯酸羟乙酯的混合物、0.8％的阳离子单体甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、二烯丙基二甲基氯化铵与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的混合物、15％的苯乙烯、4％的丙烯酸丁酯、1.8％的丙烯腈、1.5％的有机硅γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、0.04、0.08、0.06、0.07、0.05％的还原剂硫酸亚铁水溶液、5％的双氧水、0.25％的分子质量调节剂十二烷基硫醇、余量为去离子水；

2)将交联单体、阳离子单体和去离子水混合制成混合单体A；

3)将苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯腈混合制成混合单体B；

4)在反应釜中加入木薯淀粉、α-淀粉酶和去离子水，边搅拌边加热升温至60℃保温反应18min得混合溶液C；

6)将混合溶液D升温至90℃，保温反应26min，降温至80℃，滴加双氧水溶液和混合单体B，然后加分子质量调节剂，控制滴加时间为1小时，等混合单体滴加完再加入有机硅单体，在80℃保温反应3小时得有机硅表面施胶剂。

以上所述不是本发明全部或唯一的实施方式，本发明技术方案的等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

附表

胶乳与6wt％的氧化淀粉复配，施胶浓度为0.4wt％时，应用性能如下表：

Claims

1.一种有机硅表面施胶剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1）首先按质量百分比取6～12%的淀粉、0.002～0.006%的淀粉酶、0.3～1.2%的交联单体、0.3～1.5%的阳离子单体、8～16%的苯乙烯、4～8%的丙烯酸丁酯、0.5～2%的丙烯腈、1～3%的有机硅、0.04～0.08%的还原剂、3～6%的双氧水、0.1～0.3%的分子质量调节剂、余量为水；

所述的交联单体为N-羟甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺与丙烯酸羟乙酯的混合物或丙烯酰胺与丙烯酸羟乙酯的混合物；

2）将交联单体、阳离子单体和水混合制成混合单体A；

3）将苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯腈混合制成混合单体B；

4）在反应釜中加入淀粉、淀粉酶和水，边搅拌边加热升温至60℃保温反应15～30min得混合溶液C；

5）向混合溶液C中加入还原剂和双氧水，升温至80℃后再加入混合单体A，得混合溶液D；

6）将混合溶液D升温至90℃，保温反应15-30min，降温至80℃，滴加双氧水溶液和混合单体B，然后加分子质量调节剂，控制滴加时间为1小时，等混合单体滴加完再加入有机硅单体，在80℃保温反应2～3小时得有机硅表面施胶剂。

2.根据权利要求1所述的有机硅表面施胶剂的制备方法，其特征在于：所述的淀粉为木薯淀粉。

3.根据权利要求1所述的有机硅表面施胶剂的制备方法，其特征在于：所述的淀粉酶为α-淀粉酶。

4.根据权利要求1所述的有机硅表面施胶剂的制备方法，其特征在于：所述的水为去离子水。

5.根据权利要求1所述的有机硅表面施胶剂的制备方法，其特征在于：所述的还原剂为硫酸亚铁或氯化亚铁水溶液。

6.根据权利要求1所述的有机硅表面施胶剂的制备方法，其特征在于：所述的阳离子单体为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、二烯丙基二甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的有机硅表面施胶剂的制备方法，其特征在于：所述的有机硅为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷。

8.根据权利要求1所述的有机硅表面施胶剂的制备方法，其特征在于：所述的分子质量调节剂为十二烷基硫醇。