CN102834566A - 纸张涂布或粘合配制剂及其制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

提供了纸张涂布或粘合配制剂，其包含共聚物水乳液，所述共聚物水乳液包括由一种或多种式I的可共聚表面活性剂和一种或多种单体产生的共聚物。所述纸张涂布或粘合配制剂可包括一种或多种矿物填料、涂布颜料或其混合物，其中一种或多种矿物填料、涂布颜料或其混合物的总重量浓度基于组合物的总重量为65%或更高。还公开了涂布有所述纸张涂布或粘合配制剂的纸制品，所述纸张涂布或粘合配制剂的制备方法和经涂布纸制品的制备方法。

Description

纸张涂布或粘合配制剂及其制备方法和用途
技术领域
本发明涉及纸张涂布或粘合配制剂，更具体而言涉及用于纸张涂布或粘合配制剂中的共聚物乳液，及其制备方法。
背景技术
纸张通常包括粘合剂和/或涂料以改善其光学和印刷性能。例如，合成胶乳可用作着色涂料的组分以提高纸张的强度和适印性。对于着色纸张涂布配制剂，固含量可通过在纸张涂布机中在改变应力下影响涂料粘度及其流动特性而影响涂布机中涂料的流动性。为了获得更好的印刷质量，可能需要高的固含量以节省干燥能量和改善涂层保持性。也可能需要高的保水量以防止在施用和计量加入工艺步骤之间发生显著脱水。
当具有合成胶乳的纸张涂布配制剂经受高剪切时，例如在刮板式涂布机中，该配制剂可表现出剪切稀化或剪切稠化特性。降低涂布配制剂中的固含量可降低剪切稠化，由此改善配制剂的流动性，但所得涂层的质量可不利地被较低固含量影响并且还可导致纸张基材中过量的水吸收，造成更多的断纸情况。
可在格外更高的固含量下流动的纸张涂布配制剂可促进高质量纸张的生产，提高生产率并降低能量成本。由于在高剪切速率下涂布配制剂的所得高粘度，常规合成胶乳在它们作为具有高固含量的纸张涂料中的用途方面可能受到限制。
发明概述
提供了纸张涂布或粘合配制剂，其包含共聚物水乳液，所述共聚物水乳液包括由一种或多种可共聚表面活性剂和一种或多种单体产生的共聚物。所述配制剂可具有的矿物填料和/或涂布颜料的总重量浓度为65重量%或更高。
该一种或多种可共聚表面活性剂可为式I的可共聚表面活性剂：
Figure BDA00002181812100021
其中R1表示支化脂族烃基、脂族仲烃基或支化脂族酰基，AO和AO’各自独立地表示具有2-4个碳原子的氧化烯基，R2和R3各自独立地表示氢原子或甲基，x表示0-12的数，y表示0-1的数，z表示1-10的数，X表示氢原子或亲水性离子基团，m表示0-1,000的数，并且n表示0-1,000的数。
在某些实施方案中，可共聚表面活性剂可包括至少一种式Ia的可共聚表面活性剂：
Figure BDA00002181812100022
其中R1为C9-C15烷基或C7-C11烷基苯基，X为H、SO3NH4和/或SO3Na，并且m为3-50。在某些实施方案中，R1为C10-C14烷基，X为H和/或SO3NH4，并且m为5-40。
所述共聚物可为纯的丙烯酸类共聚物、苯乙烯丙烯酸类共聚物、苯乙烯丁二烯共聚物或乙烯基丙烯酸类共聚物。
还提供纸制品，其包含涂布有本文所述的纸张涂布或粘合配制剂的纤维基质。
还提供本文所述的纸张涂布或粘合配制剂的制备方法，其包括使单体与至少一种式I的可共聚表面活性剂或其盐反应以形成呈水分散体的共聚物并将共聚物分散体与一种或多种包括颜料和/或矿物的填料混合。
还提供纸张的制备方法，其包括用本文所述的纸张涂布或粘合配制剂涂布纤维基质，然后干燥以生产纸张。
对于一个或多个实施方案的详细内容在下文描述中进行说明。其他特征、目的和优点将由说明书和权利要求书明显获得。
发明详述
本文所用术语“包含”及其变型为开放式、非限制性的术语。本文所用术语“包括”及其变型是指“包含”及其变型。本文所用术语“纸张”包括不含磨木浆的纸张、纸板、卡纸板等。
纸张涂布或粘合配制剂包含共聚物水乳液，其中共聚物由一种或多种可共聚表面活性剂和一种或多种单体产生。纸张涂布或粘合配制剂还可包括一种或多种矿物填料、涂布颜料或其混合物。乳液共聚物表现出较慢的油墨凝固，由此提供较高的印刷强度。因此，降低的共聚物水平可用于纸张涂布或粘合配制剂中。此外，乳液共聚物还具有改善的保水特性并提供较长的不流动时间(immobilization time)。因此，降低的增稠剂水平和较高的固含量可用于纸张涂布或粘合配制剂中。本文所述的纸张涂布或粘合配制剂具有高的固含量以及高的保水率。所述纸张涂布或粘合配制剂还在施用过程中表现出良好的流动性，当施用至纸张时表现出高的纸页光泽，在纸张着墨之后表现出高的油墨光泽，当施用至纸张时表现出高的吸墨性，和/或良好的粘合强度。惊人地且意外地，当用于纸张涂布和/或粘合配制剂中时，共聚物将提供提高的不流动时间、降低的脱水作用和成品纸张中提高的强度。
如上所述，涂布或粘合配制剂中所用共聚物乳液由一种或多种可共聚表面活性剂和一种或多种单体产生。
适用于纸张涂布或粘合配制剂中的可共聚表面活性剂可具有式I：
Figure BDA00002181812100031
其中R1表示支化脂族烃基、脂族仲烃基或支化脂族酰基，AO和AO’各自独立地表示具有2-4个碳原子的氧化烯基，R2和R3各自独立地表示氢原子或甲基，x表示0-12的数，y表示0-1的数，z表示1-10的数，X表示氢原子或亲水性离子基团，m表示0-1,000的数，并且n表示0-1,000的数。合适的可共聚表面活性剂描述于美国专利号6,841,655中，其通过参考全部并入本文。
在某些实施方案中，可共聚表面活性剂可根据式Ia而提供：
Figure BDA00002181812100032
其中R1为C9-C15烷基或C7-C11烷基苯基，X为H、SO3NH4和/或SO3Na，并且m为3-50。在某些实施方案中，R1为C10-C14烷基，X为H和/或SO3NH4，并且m为5-40。在某些实施方案中，m为5-25、5-20或5-15(例如m=10)。其中R1为C10-C14烷基的示例性可共聚表面活性剂可包括ADEKA REASOAP系列ER和SR表面活性剂(Asahi Denka Co.，Ltd.)，例如ER-10、ER-20、ER-30、ER-40、SR-10、SR-20和SR-1025。例如，可使用ADEKA REASOAP SR-10，其包括聚(氧基-1,2-乙烷二基),α-磺基-ω-[1-(羟甲基)-2-(2-丙烯氧基)乙氧基]-,C11-富含,C10-14支化烷基醚铵盐。其中R1为C7-C11烷基苯基的示例性可共聚表面活性剂可包括ADEKAREASOAP系列NE和SE表面活性剂，例如NE-10、NE-20、NE-30、NE-40、NE-50、SE-10N、SE-20N和SE-1025N。
在某些实施方案中，共聚物中存在的可共聚表面活性剂的量可为0.5-5或1-4重量份/100份单体(“phm”)。
适用于纸张涂布或粘合配制剂中的单体通常可为烯属不饱和单体，其包括苯乙烯、丁二烯、乙酸乙烯酯、羧酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺和(甲基)丙烯腈。例如，合适的单体可包括乙烯基芳族化合物(例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、邻氯苯乙烯和乙烯基甲苯)；1,2-丁二烯(即丁二烯)；共轭二烯(例如1,3-丁二烯和异戊二烯)；α,β-单烯属不饱和一元羧酸及二羧酸或其酸酐(例如丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、二甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、烯丙基乙酸、乙烯基乙酸、马来酸、富马酸、衣康酸、中康酸、亚甲基丙二酸、柠康酸、马来酸酐、衣康酸酐和甲基丙二酸酐)；具有3-6个碳原子的α,β-单烯属不饱和一元羧酸及二羧酸与具有1-12个碳原子的链烷醇的酯(例如丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸或衣康酸与C1-C12、C1-C8或C1-C4链烷醇的酯，例如丙烯酸及甲基丙烯酸的乙酯、正丁酯、异丁酯及2-乙基己酯，马来酸二甲酯和马来酸正丁酯)；丙烯酰胺及烷基取代的丙烯酰胺(例如(甲基)丙烯酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺和N-甲基(甲基)丙烯酰胺)；(甲基)丙烯腈；乙烯基和亚乙烯基卤化物(例如氯乙烯和1,1-二氯乙烯)；C1-C18一元羧酸或二羧酸的乙烯基酯(例如乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、正丁酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯和硬脂酸乙烯酯)；C3-C6一元羧酸或二羧酸，尤其是丙烯酸、甲基丙烯酸或马来酸的C1-C4羟烷基酯，或它们被2-50摩尔环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷或其混合物烷氧基化的衍生物，或这些酸与被2-50摩尔环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷或其混合物烷氧基化的C1-C18醇的酯(例如(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯和甲基聚乙二醇丙烯酸酯)；以及含有缩水甘油基的单体(例如甲基丙烯酸缩水甘油酯)。
适用于纸张涂布或粘合配制剂中的其他单体可包括直链1-烯烃、支链1-烯烃或环状烯烃(例如乙烯、丙烯、丁烯、异丁烯、戊烯、环戊烯、己烯和环己烯)；烷基中具有1-40个碳原子的乙烯基烷基醚及烯丙基烷基醚，其中所述烷基可任选带有其他取代基，例如羟基、氨基或二烷氨基，或一个或多个烷氧基化的基团(例如甲基乙烯基醚、乙基乙烯基醚、丙基乙烯基醚、异丁基乙烯基醚、2-乙基己基乙烯基醚、乙烯基环己基醚、乙烯基4-羟丁基醚、癸基乙烯基醚、十二烷基乙烯基醚、十八烷基乙烯基醚、2-(二乙氨基)乙基乙烯基醚、2-(二正丁基氨基)乙基乙烯基醚、甲基二甘醇乙烯基醚，和相应的烯丙基醚)；磺基官能单体(例如烯丙基磺酸、甲代烯丙基磺酸、苯乙烯磺酸酯、乙烯基磺酸、烯丙氧基苯磺酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，及它们的相应的碱金属盐或铵盐，丙烯酸磺丙酯和甲基丙烯酸磺丙酯)；乙烯基膦酸、乙烯基膦酸二甲酯及其他含磷单体；(甲基)丙烯酸烷氨基烷基酯或烷氨基烷基(甲基)丙烯酰胺或其季铵化产物(例如(甲基)丙烯酸2-(N,N-二甲氨基)乙基酯、(甲基)丙烯酸3-(N,N-二甲氨基)丙基酯、(甲基)丙烯酸2-(N,N,N-三甲基铵)乙基酯氯化物、2-二甲氨基乙基(甲基)丙烯酰胺、3-二甲氨基丙基(甲基)丙烯酰胺和3-三甲基铵丙基(甲基)丙烯酰胺氯化物)；C1-C30一元羧酸的烯丙基酯；N-乙烯基化合物(例如N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基-N-甲基甲酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基咪唑、1-乙烯基-2-甲基咪唑、1-乙烯基-2-甲基咪唑啉、N-乙烯基己内酰胺、乙烯基咔唑、2-乙烯基吡啶和4-乙烯基吡啶)；含有1,3-二酮基的单体(例如乙酰乙酰氧基乙基(甲基)丙烯酸酯或双丙酮丙烯酰胺；含有脲基的单体(例如(甲基)丙烯酸脲基乙酯、丙烯酰胺基乙醇酸和甲基丙烯酰胺基乙醇酸酯甲基醚)；以及含有甲硅烷基的单体(例如甲基丙烯酸三甲氧基甲硅烷基丙基酯)。
合适的单体还可包括一种或多种交联剂，例如具有3-10个碳原子的α,β-单烯属不饱和羧酸及其与具有1-4个碳原子的醇的酯的N-烷基醇酰胺(例如N-羟甲基丙烯酰胺和N-羟甲基甲基丙烯酰胺)；基于乙二醛的交联剂；含有两个乙烯基的单体；含有两个亚乙烯基的单体；以及含有两个链烯基的单体。示例性的交联单体可包括二元醇与α,β-单烯属不饱和一元羧酸的二酯，其中又可使用丙烯酸和甲基丙烯酸。含有两个非共轭烯属不饱和双键的这类单体的实例可包括亚烷基二醇二丙烯酸酯和二甲基丙烯酸酯，例如乙二醇二丙烯酸酯、1,3-丁二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯和丙二醇二丙烯酸酯、二乙烯基苯、甲基丙烯酸乙烯酯、丙烯酸乙烯酯、甲基丙烯酸烯丙酯、丙烯酸烯丙酯、马来酸二烯丙酯、富马酸二烯丙酯和亚甲基双丙烯酰胺。在某些实施方案中，所述交联单体可包括亚烷基二醇二丙烯酸酯和二甲基丙烯酸酯和/或二乙烯基苯。当在共聚物中使用交联单体时，其存在量可为0.2-5phm，并算作共聚物中所用单体总量的一部分。
除所述交联单体外，还可使用少量(例如0.01-4phm)的分子量调节剂，例如叔十二烷基硫醇。可将这类调节剂与待聚合的单体混合添加到聚合区域中，并算作共聚物中所用单体总量的一部分。
在某些实施方案中，所述单体可包括苯乙烯、α-甲基苯乙烯、(甲基)丙烯酸、衣康酸、马来酸、富马酸、巴豆酸、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(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2-乙基己酯、乙酸乙烯酯、丁二烯、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯腈、(甲基)丙烯酸羟乙酯和(甲基)丙烯酸缩水甘油酯。
所述共聚物可为纯的丙烯酸类共聚物、苯乙烯丙烯酸类共聚物、苯乙烯丁二烯共聚物或乙烯基丙烯酸类共聚物。
在某些实施方案中，所述共聚物可为由一种或多种选自(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺和(甲基)丙烯腈的单体产生的纯的丙烯酸类共聚物。在某些实施方案中，所述共聚物可包括71-99.5phm至少一种(甲基)丙烯酸酯、0.5-5phm至少一种式I的可共聚表面活性剂、0-6phm衣康酸和/或甲基(丙烯)酸、0-3phm至少一种(甲基)丙烯酰胺、0-20phm至少一种(甲基)丙烯腈和0-5phm乙烯基三乙氧基硅烷。
在某些实施方案中，所述共聚物可为甲基丙烯酸甲酯(“MMA”)、丙烯酸正丁酯(“BA”)与至少一种式I的可共聚表面活性剂(例如式Ia的表面活性剂)的共聚物。在某些实施方案中，所述共聚物可包括25-85phmMMA、20-65phm BA、0.5-5phm至少一种式I的可共聚表面活性剂、0-6phm衣康酸和/或(甲基)丙烯酸、0-3phm至少一种(甲基)丙烯酰胺、0-20phm至少一种(甲基)丙烯腈和0-5phm乙烯基三乙氧基硅烷。
在某些实施方案中，所述共聚物可为MMA、丙烯酸2-乙基己酯(“2-EHA”)与至少一种式I的可共聚表面活性剂(例如式Ia的表面活性剂)的共聚物。在某些实施方案中，所述共聚物可包括25-85phm MMA、20-65phm 2-EHA、0.5-5phm至少一种式I的可共聚表面活性剂、0-6phm衣康酸和/或(甲基)丙烯酸、0-3phm至少一种(甲基)丙烯酰胺、0-20phm至少一种(甲基)丙烯腈和0-5phm乙烯基三乙氧基硅烷。
在某些实施方案中，所述共聚物可为2-EHA、BA与至少一种式I的可共聚表面活性剂(例如式Ia的表面活性剂)的共聚物。在某些实施方案中，所述共聚物可包括20-65phm 2-EHA、20-65phm BA、0.5-5phm至少一种式I的可共聚表面活性剂、0-6phm衣康酸和/或(甲基)丙烯酸、0-3phm至少一种(甲基)丙烯酰胺、0-20phm至少一种(甲基)丙烯腈和0-5phm乙烯基三乙氧基硅烷。
在某些实施方案中，所述共聚物可为由单体得到的苯乙烯丙烯酸类共聚物，所述单体包括苯乙烯、(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯腈及其混合物。例如，所述苯乙烯丙烯酸共聚物可包括苯乙烯和以下物质的至少一种：(甲基)丙烯酸、衣康酸、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(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2-乙基己酯、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯腈和(甲基)丙烯酸羟乙酯。所述苯乙烯丙烯酸类共聚物可包括24-87phm(甲基)丙烯酸酯、18-81phm苯乙烯、0.5-5phm至少一种式II的可共聚表面活性剂、0-2phm(甲基)丙烯酰胺和0-20phm(甲基)丙烯腈。所述苯乙烯丙烯酸类共聚物还可包括0-3phm一种或多种上述交联单体，例如亚烷基二醇二丙烯酸酯和二甲基丙烯酸酯。
在某些实施方案中，所述共聚物可为由单体得到的苯乙烯丁二烯共聚物，所述单体包括苯乙烯、丁二烯、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯腈、衣康酸和(甲基)丙烯酸。所述苯乙烯丁二烯共聚物可包括25-95phm苯乙烯、15-90phm丁二烯、0.5-5phm至少一种式I的可共聚表面活性剂、0-6phm衣康酸和/或(甲基)丙烯酸、0-2phm(甲基)丙烯酰胺和0-20phm(甲基)丙烯腈。所述苯乙烯丁二烯共聚物还可包括0-3phm一种或多种上述交联单体，例如二乙烯基苯。
在某些实施方案中，所述共聚物可为由单体得到的乙烯基丙烯酸类共聚物，所述单体包括乙酸乙烯酯、(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯腈及其混合物。例如，所述乙烯基丙烯酸类共聚物可包括乙酸乙烯酯和以下物质的至少一种：(甲基)丙烯酸、衣康酸、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(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2-乙基己酯、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯腈和(甲基)丙烯酸羟乙酯。所述乙烯基丙烯酸类共聚物可包括24-87phm(甲基)丙烯酸酯、18-81phm乙酸乙烯酯、0.5-5phm至少一种式I的可共聚表面活性剂、0-2phm(甲基)丙烯酰胺和0-20phm(甲基)丙烯腈。所述乙烯基丙烯酸类共聚物还可包括0-3phm一种或多种上述交联单体，例如亚烷基二醇二丙烯酸酯和二甲基丙烯酸酯。
共聚物中所用可共聚表面活性剂除外的单体的选择可由经济考虑所驱使，例如以降低纸张涂布或粘合配制剂的生产成本。单体的选择也可由单体特性和最终应用的要求所驱使，例如以防水和/或光。在某些实施方案中，选择单体和形成聚合物的单体的用量以提供玻璃化转变温度(“Tg”)为-10°C至25°C的共聚物。
在某些实施方案中，共聚物乳液可基本上不含非共聚用表面活性剂。“基本上不含”是指共聚物乳液以如下的程度含有非共聚用表面活性剂：其量不降低油墨凝固性能和/或乳液的保水性能。例如，共聚物乳液可包括小于0.1phm，小于0.05phm或小于0.01phm非共聚用表面活性剂。在某些实施方案中，共聚物乳液不含非共聚用表面活性剂。
共聚物乳液可通过使用自由基水乳液聚合来聚合单体(包括可共聚表面活性剂)而制备。乳液聚合的温度通常为30-95°C或75-90°C。聚合介质可仅包括水或水和水溶混性液体(例如甲醇)的混合物。在某些实施方案中，仅使用水。乳液聚合可以间歇、半间歇或连续法进行。通常使用半间歇法。在某些实施方案中，可将一部分单体加热至聚合温度并部分地聚合，可随后将其余的聚合批料连续地、逐步地或以浓度梯度的叠加供入聚合区域中。在某些实施方案中，待使用的可共聚表面活性剂可初始在聚合区域中以溶解形式以含水混合物提供。
自由基乳液聚合可在自由基聚合引发剂的存在下进行。可在所述方法中使用的自由基聚合引发剂为能够引发自由基水乳液聚合的所有引发剂，包括碱金属过二硫酸盐和H2O2，或偶氮化合物。也可使用包含至少一种有机还原剂和至少一种过氧化物和/或氢过氧化物的结合体系，例如氢过氧化叔丁基和羟基甲亚磺酸的钠金属盐或过氧化氢和抗坏血酸。还可使用额外含有少量金属化合物的结合体系，所述金属化合物可溶于聚合介质并且其金属组分可以一种以上的氧化态存在，例如抗坏血酸/硫酸亚铁(II)/过氧化氢，其中抗坏血酸可用羟基甲亚磺酸的钠金属盐、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠或焦亚硫酸钠(sodium metal bisulfite)替代，并且过氧化氢可用氢过氧化叔丁基或碱金属过二硫酸盐和/或过二硫酸铵替代。所用自由基引发剂体系的量基于待聚合单体的总量通常为0.1-2phm。在某些实施方案中，引发剂为过二硫酸铵和/或碱金属过二硫酸盐(例如过二硫酸钠)，其可以是单独的或可作为结合体系的成分。自由基引发剂体系在自由基水乳液聚合过程中添加到聚合反应器中的方式不是关键。其可在开始时全部引入聚合反应器中，或在自由基水乳液聚合过程中随着其被消耗而连续添加或逐步添加。详言之，这以本领域普通技术人员已知的方式取决于引发剂体系的化学性质和聚合温度。在某些实施方案中，一部分在开始时引入，其余部分随着其被消耗而添加到聚合区域中。还可在超计大气压或减压下进行自由基水乳液聚合。
共聚物乳液可包括分散在水中的共聚物颗粒作为分散相。共聚物乳液可制备成总固含量为10-75重量%，15-65重量%或20-60重量%。需要的话，可随后浓缩共聚物分散体，以提供40-75重量%的总固含量。共聚物颗粒可具有80-160nm，或90-150nm的中值粒度。共聚物乳液可以本身己知的方式转化为可再分散的共聚物粉末(例如喷雾干燥、辊式干燥或吸滤干燥)。如果想要干燥共聚物分散体，则可在分散体中使用干燥助剂。所述共聚物可具有长的贮存期并可再分散在水中以用于纸张涂布或粘合配制剂中。
本文所述的纸张涂布或粘合配制剂可包括一种或多种矿物填料和/或涂布颜料。矿物填料通常具有显著比例的粒度大于2微米的颗粒，而涂布颜料具有显著比例的粒度小于2微米的颗粒。在某些实施方案中，可添加矿物填料和/或涂布颜料以赋予纸张某些特性如平滑度、白度、提高的密度或重量、降低的孔隙度、提高的不透明度、平整度、光泽度等。矿物填料和/或涂布颜料可包括碳酸钙(沉淀碳酸钙或重质碳酸钙)、高岭土、粘土、滑石、硅藻土、云母、硫酸钡、碳酸镁、蛭石、石墨、炭黑、氧化铝、二氧化硅(呈粉末或分散体形式的热解法二氧化硅或沉淀二氧化硅)、胶态二氧化硅、硅胶、氧化钛、氢氧化铝、三水合铝(aluminum trihydrate)、缎光白和氧化镁。配制剂可仅包括矿物填料或涂布颜料，但通常包括矿物填料和涂布颜料的共混物(例如重量比为90:10、80:20、70:30、60:40、50:50、40:60、30:70、20:80或10:90)。示例性涂布颜料包括MIRAGLOSS 91(由BASF Corporation市购的高岭土涂布颜料)和HYDROCARB 90(由OmyaPaper市购的碳酸钙涂布颜料)。示例性矿物填料为碳酸钙矿物填料，例如来自Franklin Industrial Minerals的DF 50。
在某些实施方案中，配制剂可包括无毒的抗腐蚀颜料。该类抗腐蚀颜料的实例包括磷酸盐类抗腐蚀颜料，例如磷酸锌、磷酸钙、磷酸铝、磷酸钛、磷酸硅及其正磷酸盐和熔融磷酸盐。
在某些实施方案中，配制剂可包括一种或多种染料和/或着色颜料以得到有色或图案化纸张或改变纸张的色调。示例性染料可包括碱性染料、酸性染料、阴离子直接染料和阳离子直接染料。示例性着色颜料包括有机颜料和无机颜料，呈阴离子颜料分散体和阳离子颜料分散体的形式。
在某些实施方案中，可加入一种或多种增稠剂(流变改性剂)以提高纸张涂布或粘合配制剂的粘度。合适的增稠剂可为以STEROCOLL和LATEKOLL商标名由BASF Corporation，Florham Park，NJ出售的丙烯酸类共聚物分散体、羟乙基纤维素、瓜尔胶、加尔胶、角叉菜胶、黄原胶、acetan、魔芋葡苷聚糖(konjac mannan)、木糖葡聚糖、尿烷及其混合物。可将增稠剂以水分散体或乳液形式或以固体粉末形式加入纸张涂布或粘合配制剂中。示例性分散剂可包括呈水溶液形式的聚丙烯酸钠，例如以DARVAN商标名由R.T.Vanderbilt Co.，Norwalk，CT出售的那些。
本文所述的纸张涂布或粘合配制剂可包括添加剂，例如增稠剂、分散剂、引发剂、稳定剂、链转移剂、缓冲剂、盐、防腐剂、阻燃剂、润湿剂、保护胶体、生物杀伤剂、缓蚀剂、交联剂、交联促进剂和润滑剂。
本文所述的纸张粘合或涂布组合物可包括大于50重量%固体，55-75重量%固体或60-70重量%固体。一种或多种矿物填料和/或涂布颜料可以大于65重量%，70重量%，80重量%或90重量%纸张涂布或粘合配制剂的量存在。例如，一种或多种矿物填料和/或涂布颜料可以70-98重量%，80-95重量%或85-90重量%配制剂总体积的量存在。共聚物可以2-12重量%，4-10重量%或6-9重量%固含量的量存在。增稠剂可以0-5重量%，大于0-3重量%或大于0-1重量%固含量的量存在。抗腐蚀颜料、染料和着色颜料可以0-3重量%，0-2重量%或0-1重量%固含量的量存在。其他添加剂可以0-5重量%，0-3重量%或0-1重量%固含量的量存在。
当在纸张涂布或粘合配制剂中用作粘合剂时，相比于不包括纸张涂布或粘合配制剂的应用，共聚物乳液可赋予纸张以防水性、耐久性、抗霉性或低吸水性中的一种或多种。在某些实施方案中，共聚物乳液可为纸张涂布或粘合配制剂提供流变学方面的改善。在某些实施方案中，共聚物乳液可使纸张涂布或粘合配制剂不膨胀。在某些实施方案中，共聚物乳液可提供对纸张涂布或粘合配制剂而言改善的填料接受性。
在某些实施方案中，当将本文所述的纸张涂布或粘合配制剂施加至纸张时，配制剂可具有100g/m2或更低，90g/m2或更低，或80g/m2或更低的保水量(AAGWR，在2ATM下，2分钟)。
在某些实施方案中，本文所述的纸张涂布或粘合配制剂可具有300秒或更长，400秒或更长，500秒或更长，或600秒或更长的不流动时间，其根据N.Willenbacher等，“New Laboratory Test to CharacterizeImmobilization and Dewatering of Paper Coating Colors”TAPPI Journal82(8)，1999，第167-174页所述的方法测量。
可将纸张涂布或粘合配制剂以涂料形式施加至纸张。如果配制剂以涂料形式提供，则该配制剂可使用本领域任何已知方法如辊涂、刮涂或计量施胶法(metered size press)施加。纸张涂布或粘合配制剂可以7-20g/m2/150g/m2纸张的量提供。在某些实施方案中，配制剂可以基于经涂布纸张的重量为小于15重量%或4-12重量%的量施加。
所得纸张如纸页、纸板和卡纸板包含纤维基质和粘合剂组合物，所述粘合剂组合物包含如上所述通过聚合一种或多种可共聚表面活性剂和一种或多种单体获得的共聚物。粘合剂可作为纸张基材上的涂层提供。涂布有纸张涂布或粘合配制剂的纸张基材可为任何纸张基材，包括但不限于纸张、纸板和卡纸板。配制剂可借助任何类型的纸张涂布工艺如转轮影印、平板胶印(sheet offset)、转筒胶印(web offset)和苯胺印刷工艺而使用。
程序
用于本申请的测试程序按如下进行：
1.布鲁克菲尔德粘度-根据TAPPI测试方法T648om-97使用纺锤#6在100rpm下测量。
2.赫尔克里士粘度-根据TAPPI测试方法T648om-97测量。
3.AA-GWR-根据TAPPI测试方法T701pm-01测量。
4.IGT-根据TAPPI测试方法T499wd-85测量。
5.纸页光泽-根据TAPPI测试方法T480om-99测量。
6.不流动时间-根据以下程序测量：
a.开启计算机(带有程序TEK 180/MCR)和Physica MCR 300流变仪。
b.将测量纺锤置于Physica MCR 300流变仪上并将套环锁在原位。
c.安装纸张以进行测试(将纸张预切割至合适的尺寸50mm直径)。在原位夹紧以确保良好安装之前预定真空。将夹具原位放置并锁定。
d.通过点击计算机上启动图标而开启程序。
e.点击屏幕上方“Set up Measuring Device”图标。
f.如果流变仪事先是关闭的，则点击“Initialization”按钮以开启流变仪。
g.开启真空泵(400-500mB)并且气压在最小50psig下，继续调整。
h.确保测量的标准条件：在0.2mm或0.0078”下的标准间隙调定(对于含淀粉试样，使用0.1mm的间隙调定)；间隙范围0.1-0.3mm；标准纺锤转矩调定300Pa(达因/cm)；转矩范围10-500Pa；并且在测试过程中没有震动)。
i.点击“Zero Gap”按钮。当粘度计LCD屏幕显示状态“OK”时，间隙被调定。
j.关闭真空。
k.点击“Lift position”并且当完成时(仪器处于向上位置)点击“Cancel”，以及屏幕下方“OK”。
l.通过进入“File”、“Open”和“Workbook”而打开记事本，使需要的记事本高亮并双击(这些为.CTX扩展名文件)。然后进入“File”，然后“DataPool”，然后“New”。
m.点击屏幕上方黄色箭头并输入相关信息，选中“With TestPreparation.”旁边方框。在屏幕下方点击“Prepare”按钮。
n.将1.5ml涂料直接加至纸张表面上。此时不启动真空。
o.将出现Continue Test新屏幕，点击“YES”。
p.将出现Position at Start新屏幕，点击“START”。轻轻推动纺锤以手动使其旋转，纺锤将涂料均匀地分配在纺锤头下。
q.当间隙等于0.2mm时，手动启动真空泵。
r.可通过点击屏幕下方的“Diagram”按钮观测测试过程。
s.当达到不流动点时，点击屏幕上方的黄色停止符号。不流动点为当涂料不再为流体且图像上的曲线变成垂直的时候。超过700秒的测量值在该测试范围之外。该测试的目的在于测量动态保水率。涂层边缘和纺锤上部表面周围的干燥将导致错误的数据。
t.取出纺锤并清洁。首先使纺锤轴上的套环解锁，然后按压“LiftPosition”提升纺锤，以取出和清洁。
u.对于系列中的下一试样，重复上面步骤。
v.当测试完成时，进入屏幕上方，并且对于系列中的下一试样，重复上面步骤。
w.在系列测试结束时，进入“File”，然后“DataPool”，然后“SaveAs”。这将该信息DataPool以.MPH文件扩展名保存在所选记事本中。
7.Prufbau passes to fail-根据以下程序测量：
a.通过使试样(纸张或纸板)在72°F±5°F和50%±5%的相对湿度下调节24小时而准备该试样。
b.切割试样以测量约240mm+2mm乘以47+0.5mm。如果试样太宽，则可能会妨碍其穿过设备。如果试样太窄，则可能导致试样运行至旁边或歪斜。
c.将试样放在位于试样载体末端的夹具下，并将该试样返折180°，从而使其在载体上是平整且平行于载体，待测的一面位于最上方。用带子将自由端固定。不要用指纹污染试样的待测部分。
d.将固定的试样放在印刷台(多功能印刷测试机-系统Dr.Druner-Prufbau)前面的轨道中，并安装4cm宽的铝制印刷盘。载体上的夹具应位于后面，以便用带子固定的试样端最先被印刷。
e.在800N的印刷压力和1m/s的印刷速度下印刷试样。每个试样使用0.3ml油墨，30秒的分配时间和30秒的印刷表单(printing form)着墨时间。
f.使用同一个印刷盘在暂停10秒之后再次印刷。请注意：暂停的时长可进行调节以达到所需的起毛程度。各次印刷之间无需对盘进行清洁。
g.再次暂停同样的时间之后，再对试样进行印刷。对试样印刷一定的次数，或直至其开始起毛为止，在此情况下，记下印刷的次数。
h.记录下起毛出现时印刷的次数。如果在最后一次印刷时未出现起毛，则记录下符号>和最后印刷的次数。注意：通过在纸张和印刷盘上进行循序渐进的干燥，油墨变粘稠。然后纸张受到来自逐次印刷的增加的力。涂层与油墨的流体部分越接近(即油墨粘度的增加越慢)，在开始起毛之前的次数可能越多。
8.印刷光泽-通过在纸页上产生墨膜并使其在72°F±5°F和50%±5%的相对湿度下调节24小时而测量。然后使用TAPPI测试方法T480om-99测量干燥膜的光泽。
9.油墨密度(在15、30、45或60秒下)-根据以下程序测量：
a.开启Deltack多功能粘性测量系统。
b.选择和安装适用于试样纸厚的载体。使用千分尺测量纸张或纸板的纸厚，以mm表示。
c.开启计算机。
d.在“Projects”文件夹中，建立新的文件夹以用于新程序或选择当前文件夹以用于继续程序。使文件处于打开状态。
e.双击Deltack图标。
f.点击“accept”。
g.使用“Measurement drop down”或correct图标来选择“Multiple Measurement”。
h.点击“Deltack”列表。在“Parameters set”方框中，选中aprropriate multiple measurement。确定温度和选择适当的印刷速度(通常为1.0m/s)。
i.点击“Measurement”列表。设定所需的测量时间间隔(通常为2)。选择所需的周期数(通常为30)。选择测量范围(通常为100mm-200mm)。
j.点击“information”列表并且合适的话输入相应的信息。
k.点击“Auto Save”列表。勾选“activ”。在“Prefix”方框中输入$ink$，$substrate$。在“Folder”方框中选择想在其中保存数据的文件夹。
l.点击“deltack”列表以开始操作。
1.将试样条安装在载体上。
2.在基材方框中输入试样#并在流体方框中输入油墨ID。
3.将所需量的凝固油墨(约0.15ml)施加至分配辊。
4.启动分配辊。
5.使分配辊着墨约30秒。
6.放置印刷辊与分配辊接触并使印刷辊着墨约30秒。
7.当机轮被着墨时，选择Deltack屏幕上的“StartMeasurement”。
8.将着墨机轮放置在所需印刷单元上。当使用A单元时，将辊套中的间隙置于三点钟位置。当使用B单元时，将辊套中的间隙置于九点钟位置。确保机轮原位卡入。
9.选择“Start”以开始测量。
10.当测量完成时，选择“End”。这将自动保存测量值。(如果不想保存测量值，则选择“abort”。)
11.清洁辊和着墨台。使用同一个辊，移到下一个着墨台。放置着墨辊与分配辊接触并使其干燥最少30秒，然后重复上面步骤。
m.记录数据，例如试样ID、初始的力(N)、第一最小力(N)、最大力(N)、第一最小力和最大力之间的回归线(最佳拟合线)的斜率x 100以及回归线的R2值。
实施例
实施例1-7和对比例1-6
根据以下程序制备实施例1-7。在连续进料工艺中，首先向反应器中装入水、一部分可共聚表面活性剂和金属螯合剂如乙二胺四乙酸(“EDTA”)四钠盐。然后将额外的水和聚合引发剂如过硫酸钠作为引发剂进料在4.5小时内加入反应器中。在将引发剂进料加入反应器中之后，将包含水的含水进料、平衡量的可共聚表面活性剂和丙烯酸(在配制剂中存在的话)在4小时内加入反应器中。同时将包含反应形成共聚物的单体的单体进料加入反应器中。在向反应器装入引发剂进料、含水进料和单体进料之后，即在4.5小时之后，通过在15分钟内加入碱如氢氧化铵而中和内容物。最后，在1小时内向反应器中一起提供氧化剂进料如氢过氧化叔丁基(“TBHP”)和还原剂进料如焦亚硫酸钠(“SMBS”)。
对于实施例1和3，在各阶段的各组分的量如下(基于每单位重量)：初始反应器装料：65份水、0.03份EDTA和0.5份ADEKA REASOAP
SR-10；
引发剂进料：9.5份水和0.25份过硫酸钠；
含水进料：33份水、2.5份ADEKA REASOAP SR-10和3.0份丙烯酸；
单体进料：39份MMA和55份BA；
中和：0.70份氢氧化钠，按10%计；
氧化剂进料：0.3份TBHP；和
还原剂进料：0.29份SMBS。
实施例1和3得到由39重量%MMA、55重量%BA、3重量%丙烯酸和3重量%ADEKA REASOAP SR-10产生的共聚物。
实施例2和4以与实施例1和3相同的方式制备，不同之处在于单体进料包括44份MMA和50份BA，得到由44重量%MMA、50重量%BA、3重量%丙烯酸和3重量%ADEKA REASOAP SR-10产生的共聚物。
实施例5和6以与实施例1和3相同的方式制备，不同之处在于引发剂进料包括0.5份过硫酸钠，含水进料包括2.5份丙烯酸并且单体进料包括55.5份BA。所得共聚物由39重量%MMA、55.5重量%BA、2.5重量%丙烯酸和3重量%ADEKA REASOAP SR-10产生。
实施例7以与实施例1和3相同的方式制备，不同之处在于初始反应器装料包括0.5份衣康酸，引发剂进料包括0.5份过硫酸钠，含水进料包括2.5份丙烯酸和3份ADEKA REASOAP SR-10并且单体进料包括38.5份MMA和55.5份BA。所得共聚物包括38.5重量%MMA、55重量%BA、2.5重量%丙烯酸、0.5重量%衣康酸和3.5重量%ADEKA REASOAPSR-10。
对比例1-6根据上述相同的程序制备，不同之处在于使用非共聚用表面活性剂而不是实施例1-7中所使用的可共聚表面活性剂。
对比例1和2为ACRONAL S 728，其为Tg为23°C且可由BASF市购的苯乙烯/丙烯酸正丁酯共聚物的水分散体。
对比例3和4以与实施例1-7相同的一般方式制备，不同之处在于在各阶段的各组分的量提供如下：
初始反应器装料：60份水、0.03份EDTA、0.5份衣康酸和0.9份平均粒度为28nm的聚苯乙烯种子；
引发剂进料：19份水和0.8份过硫酸钠；
含水进料：23份水、0.8份Calfax DB 45表面活性剂和3.0份丙烯酸；
单体进料：41.5份MMA和55份BA；
中和：0.75份氢氧化钠，按10%添加；
氧化剂进料：0.2份TBHP；和
还原剂进料：0.18份SMBS。
对于对比例3和4，所得配制剂包括由41.5重量%MMA、55重量%BA和3.5重量%可共聚酸和总共0.8重量%Calfax DB45表面活性剂产生的共聚物。
对比例5和6以与对比例3和4相同的方式制备，不同之处在于单体进料包括46.5%MMA和50%BA以生产由46.5重量%MMA、50重量%BA和3.5重量%可共聚酸产生的共聚物。
示例性纸张涂布或粘合配制剂1-7通过相应地具体化实施例1-7而制备，并且对比纸张涂布或粘合配制剂1-6通过相应地具体化对比例1-6而制备，如下表1中所讨论和说明。
表1
  成分   活性%   干的PPH
  颜料(Miragloss 91/Hydrocarb 90)   100   100(80/20)
  分散剂(Dispex N40)   40   0.2
  增稠剂(Sterocoll FS)   40   0.2
  润滑剂(Calsan 50)   50   1
MIRAGLOSS 91为由BASF Corporation市购的高岭土涂布颜料并且HYDROCARB 90为由Omya Paper市购的碳酸钙涂布颜料。DISPEX N40为由BASF Corporation市购的丙烯酸类分散剂。
对于各配制剂，干的PPH总共为12。换言之，所述配制剂包括12重量份干的聚合物/100份每单位重量涂布颜料和/或矿物填料(Miragloss 91和Hydrocarb 90)。对于各配制剂，涂料固体%(wt/wt)为65%。
测量各对比纸张涂布或粘合配制剂1-6和示例性纸张涂布或粘合配制剂1-7的粘度(布鲁克菲尔德粘度和最高表观赫尔克里士粘度)、AA-GWR、不流动时间、纸页光泽、IGT、印刷光泽和Prufbau油墨凝固速率，并且结果示于下表2中。
表2
Figure BDA00002181812100191
a AA-GWR值为涂布或粘合配制剂在压力下保水量的量度。高的AA-GWR值表明低的保水量，其可导致差的流动性。
b IGT，aka抗干起毛性(dry pick resistance)，测量纸张表面在不起毛情况下接受油墨转印的能力。
c油墨凝固，测量油墨凝固速率，并且低值表明油墨凝固速率太快。
Figure BDA00002181812100192
Figure BDA00002181812100201
Figure BDA00002181812100203
Figure BDA00002181812100211
实施例8-16和对比例7-12
实施例8、11和14以对实施例7所述相同的方式制备。
实施例9、12和15以与实施例1所述通常相同的方式制备。在这些实施例中，在各阶段的各组分的量如下(基于每单位重量)：
初始反应器装料：65份水、0.03份EDTA和0.5份ADEKA REASOAPSR-10；
引发剂进料：9.5份水和0.5份过硫酸钠；
含水进料：35份水、3.0份ADEKA REASOAP SR-10、2.5份丙烯酸和0.5份衣康酸；
单体进料：38.5份MMA和55份BA；
中和：0.75份氢氧化钠(10%)；
氧化剂进料：0.219份TBHP；和
还原剂进料：0.219份SMBS。
实施例9、12和15得到由38.5重量%MMA、55重量%BA、2.5重量%丙烯酸、0.5重量%衣康酸和3.5重量%ADEKA REASOAP SR-10产生的共聚物。
实施例10、13和16类似于实施例9、12和15，不同之处在于单体进料包括43.5份MMA和50份BA，得到由43.5重量%MMA、50重量%BA、2.5重量%丙烯酸、0.5重量%衣康酸和3.5重量%ADEKA REASOAPSR-10产生的共聚物。
对比例7、9和11为STYRONAL BN 4606，Tg为6°C且可由BASFCorpoation市购的羧化苯乙烯丁二烯共聚物的水分散体。
对比例8、10和12为ACRONAL S 504，Tg为4°C且可由BASFCorpoation市购的丙烯酸正丁酯-丙烯腈-苯乙烯共聚物的水分散体。
对比纸张涂布或粘合配制剂7-12通过相应地具体化对比例7-12而制备，并且示例性纸张涂布或粘合配制剂8-16通过相应地具体化实施例8-16而制备，如下表3-4中所说明。
表3
  成分   活性%   干的PPH
  颜料(Miragloss 91/Hydrocarb 90)   100   100(40/60)
  分散剂(Dispex N40)   40   0.2
  增稠剂(Sterocoll FS)   40   0.2
  润滑剂(Calsan 50)   50   0.9
表4
  分散体   活性%   干的PPHd   涂层重量g/m2   涂料固体%w/w
  对比配制剂7   50.2   14   10.4   62
  对比配制剂8   50.5   14   10.4   62
  示例性配制剂8   43.5   14   10.4   62
  示例性配制剂9   48.8   14   10.4   62
  示例性配制剂10   48   14   10.4   62
  对比配制剂9   50.2   14   10.4   64
  对比配制剂10   50.5   14   10.4   64
  示例性配制剂11   43.5   14   10.4   64
  示例性配制剂12   48.8   14   10.4   64
  示例性配制剂13   48   14   10.4   64
  对比配制剂11   50.2   14   10.4   66
  对比配制剂12   50.5   14   10.4   66
  示例性配制剂14   43.5   14   10.4   66
  示例性配制剂15   48.8   14   10.4   66
  示例性配制剂16   48   14   10.4   66
d如上所述，这对应于干的聚合物的量，以份每单位重量/100份每单位重量涂布颜料和/或矿物填料表示。
测量了各对比纸张涂布或粘合配制剂7-12和示例性纸张涂布或粘合配制剂8-16的粘度(布鲁克菲尔德粘度和最高表观赫尔克里士粘度)、AA-GWR和不流动时间。对于对比配制剂11-12和示例性纸张涂布或粘合配制剂14-16，测量了纸页光泽、印刷光泽和Prufbau Passes to Fail。结果示于下表5中。
表5
Figure BDA00002181812100221
Figure BDA00002181812100231
 纸张涂布或粘合配制剂  示例性配制剂9   示例性配制剂10
 布鲁克菲尔德粘度(cps)100rpm  840   924
 最高表观赫尔克里士粘度(cps)  26.1   22.6
 AA-GWR(g/m2)(2ATM，2分钟)  100   102
 不流动时间(秒)  575   574
Figure BDA00002181812100232
 纸张涂布或粘合配制剂  示例性配制剂12  示例性配制剂13
 布鲁克菲尔德粘度(cps)100rpm  1368  1644
 最高表观赫尔克里士粘度(cps)  33.6  39.1
 AA-GWR(g/m2)(2ATM，2分钟)  96  91
 不流动时间(秒)  524  536
Figure BDA00002181812100233
Figure BDA00002181812100234
实施例17-24和对比例13-16
共聚物分散体A以与实施例1所述通常相同的方式制备并且在各阶段的各组分的量如下(基于每单位重量)：
初始反应器装料：75份水、0.03份EDTA、0.5份ADEKA REASOAP SR-10和0.5份衣康酸；
引发剂进料：19份水和1.0份过硫酸钠；
含水进料：25份水、2.5份ADEKA REASOAP SR-10和3.0份丙烯酸；
单体进料：58.5份苯乙烯、38份丁二烯和0.8份SULFOLE 120(叔十二烷基硫醇)；
中和：0.8份氢氧化钠(10%)；
氧化剂进料：0.2份TBHP；和
还原剂进料：0.19份SMBS。
所得共聚物A分散体包括由56.8重量%苯乙烯、36.9重量%丁二烯、2.9重量%丙烯酸、0.5%衣康酸和2.9重量%ADEKA REASOAP SR-10产生的共聚物。
实施例17、19、21和23包括共聚物A分散体和STYRONAL BN 4606的50/50重量比共混的共混物。实施例18、20、22和24仅包括共聚物A分散体。对比例13-16仅包括STYRONAL BN 4606。示例性纸张涂布或粘合配制剂17-24相应地分别由实施例17-24制备，并且对比纸张涂布或粘合配制剂13-16相应地分别由对比例13-16制备，如下表6所讨论和说明。
表6
  成分   活性%   干的PPH
  颜料(Miragloss 91/Hydrocarb 90)   100   100(80/20)
  分散剂(Dispex N40)   40   0.3
  润滑剂(Calsan 50)   50   1
对于各配制剂，干的PPH总共为12。对于对比配制剂13和示例性配制剂17-18，涂料固体%(wt/wt)为69%，对于对比配制剂14和示例性配制剂19-20为67%，对于对比配制剂15和示例性配制剂21-22为65%并且对于对比配制剂16和示例性配制剂23-24为63%。
测量了各对比纸张涂布或粘合配制剂13-16和示例性纸张涂布或粘合配制剂17-24的粘度(布鲁克菲尔德粘度和最高表观赫尔克里士粘度)、AA-GWR和不流动时间并且结果示于下表7中。
表7
Figure BDA00002181812100251
Figure BDA00002181812100252
Figure BDA00002181812100253
Figure BDA00002181812100254
Figure BDA00002181812100261
本文所述组合物和方法的范围不限于本文所公开的实施方案，所述实施方案意欲作为多种情形的组合物和方法的说明，并且功能上等同的任意实施方案包括在权利要求书范围内。本文所说明和描述的组合物和方法除外的各种变型对本领域熟练技术人员是显而易见的且意欲落入所附权利要求书的范围内。此外，尽管在上述实施方案中仅具体讨论了本文所公开的用于制备组合物的单体或方法步骤的某些代表性组合，但用于制备组合物的单体或方法步骤的其他组合对本领域熟练技术人员是显而易见的且也意欲落入所附权利要求书的范围内。本文所用术语“包含”及其变型与术语“包括”及其变型同义使用且是开放式、非限制性术语。虽然术语“包含”和“包括”在本文已用于描述各种实施方案，但术语“基本由…组成”和“由…组成”可用于替换“包含”和“包括”以提供本发明更具体的实施方案并且也被公开。
本申请要求美国临时申请号61/316488的优先权，其通过参考并入本文。

Claims (35)

1.一种纸张涂布或粘合配制剂，其包含水乳液，所述水乳液包含由一种或多种单体和至少一种式I的可共聚表面活性剂或其盐产生的共聚物以及一种或多种矿物填料、涂布颜料或其混合物，其中所述一种或多种矿物填料、涂布颜料或其混合物的总重量浓度基于配制剂的总重量为65%或更高：
Figure FDA00002181811900011
其中R1表示支化脂族烃基、脂族仲烃基或支化脂族酰基，AO和AO’各自独立地表示具有2-4个碳原子的氧化烯基，R2和R3各自独立地表示氢原子或甲基，x表示0-12的数，y表示0-1的数，z表示1-10的数，X表示氢原子或亲水性离子基团，m表示0-1,000的数，并且n表示0-1,000的数。
2.根据权利要求1的纸张涂布或粘合配制剂，其中所述一种或多种单体选自苯乙烯、丁二烯、乙酸乙烯酯、羧酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺和(甲基)丙烯腈。
3.根据权利要求1或2的纸张涂布或粘合配制剂，其中所述共聚物选自纯的丙烯酸基共聚物、苯乙烯丙烯酸基共聚物、苯乙烯丁二烯基共聚物和乙烯基丙烯酸基共聚物。
4.根据权利要求3的纸张涂布或粘合配制剂，其中所述共聚物包含纯的丙烯酸基共聚物。
5.根据权利要求4的纸张涂布或粘合配制剂，其中所述一种或多种单体中的至少一种选自(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯腈及其混合物。
6.根据权利要求4的纸张涂布或粘合配制剂，其中所述一种或多种单体包含甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯。
7.根据权利要求4的纸张涂布或粘合配制剂，其中所述一种或多种单体包含甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸2-乙基己酯。
8.根据权利要求4的纸张涂布或粘合配制剂，其中所述一种或多种单体包含丙烯酸2-乙基己酯和丙烯酸丁酯。
9.根据权利要求6-8中任一项的纸张涂布或粘合配制剂，其中所述一种或多种单体进一步包含丙烯酸。
10.根据上述权利要求中任一项的纸张涂布或粘合配制剂，其中所述共聚物由以下组分产生：
39-79重量%第一(甲基)丙烯酸酯；
20-60重量%第二(甲基)丙烯酸酯；
0.5-5重量%至少一种可共聚表面活性剂；
0.5-6重量%衣康酸或(甲基)丙烯酸；
0-3重量%至少一种(甲基)丙烯酰胺；和
0-20重量%至少一种(甲基)丙烯腈。
11.根据上述权利要求中任一项的纸张涂布或粘合配制剂，其中所述可共聚表面活性剂为式Ia的可共聚表面活性剂：
Figure FDA00002181811900021
其中R1为C9-C15烷基或C7-C11烷基苯基，X为H、SO3NH4和/或SO3Na，并且m为3-50。
12.根据权利要求11的纸张涂布或粘合配制剂，其中R1为C10-C14烷基，并且m为5-25。
13.根据上述权利要求中任一项的纸张涂布或粘合配制剂，其中所述配制剂基本上不含非共聚用表面活性剂。
14.根据上述权利要求中任一项的纸张涂布或粘合配制剂，其中所述共聚物具有-10°C至25°C的玻璃化转变温度。
15.根据上述权利要求中任一项的纸张涂布或粘合配制剂，其中所述配制剂具有100g/m2或更低的保水量，如施加至纸张时所测。
16.根据上述权利要求中任一项的纸张涂布或粘合配制剂，其中所述配制剂具有300秒或更长的不流动时间。
17.根据上述权利要求中任一项的纸张涂布或粘合配制剂，其进一步包含一种或多种增稠剂或分散剂。
18.一种包含纤维基质和涂布或粘合组合物的纸张，所述涂布或粘合组合物包含由一种或多种单体和至少一种式I的可共聚表面活性剂或其盐产生的共聚物：
Figure FDA00002181811900031
其中R1表示支化脂族烃基、脂族仲烃基或支化脂族酰基，AO和AO’各自独立地表示具有2-4个碳原子的氧化烯基，R2和R3各自独立地表示氢原子或甲基，x表示0-12的数，y表示0-1的数，z表示1-10的数，X表示氢原子或亲水性离子基团，m表示0-1,000的数，并且n表示0-1,000的数。
19.根据权利要求18的纸张，其中所述组合物进一步包含一种或多种矿物填料、涂布颜料或其混合物，其中所述一种或多种矿物填料、涂布颜料或其混合物的总重量浓度基于组合物的总重量为65%或更高。
20.根据权利要求18或19的纸张，其进一步包含一种或多种增稠剂或分散剂。
21.根据上述权利要求中任一项的纸张，其中所述一种或多种单体选自苯乙烯、丁二烯、乙酸乙烯酯、羧酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺和(甲基)丙烯腈。
22.根据权利要求21的纸张，其中所述共聚物选自纯的丙烯酸基共聚物、苯乙烯丙烯酸基共聚物、苯乙烯丁二烯基共聚物和乙烯基丙烯酸基共聚物。
23.根据权利要求22的纸张，其中所述共聚物包含纯的丙烯酸基共聚物。
24.根据权利要求23的纸张，其中所述一种或多种单体中的至少一种选自(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯腈及其混合物。
25.根据权利要求24的纸张，其中所述一种或多种单体包含甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯。
26.根据权利要求24的纸张，其中所述一种或多种单体包含甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸2-乙基己酯。
27.根据权利要求24的纸张，其中所述一种或多种单体包含丙烯酸2-乙基己酯和丙烯酸丁酯。
28.根据权利要求25-27中任一项的纸张，其中所述一种或多种单体进一步包含丙烯酸。
29.根据上述权利要求中任一项的纸张，其中所述可共聚表面活性剂为式Ia的可共聚表面活性剂：
Figure FDA00002181811900041
其中R1为C9-C15烷基或C7-C11烷基苯基，X为H、SO3NH4和/或SO3Na，并且m为3-50。
30.根据权利要求29的纸张，其中R1为C10-C14烷基，并且m为5-25。
31.根据上述权利要求中任一项的纸张，其中所述组合物基本上不含非共聚用表面活性剂。
32.根据上述权利要求中任一项的纸张，其中所述共聚物具有-10°C至25°C的玻璃化转变温度。
33.一种制备纸张涂布或粘合配制剂的方法，其包括使一种或多种单体和至少一种式I的可共聚表面活性剂或其盐的混合物聚合以生产呈水分散体的共聚物，并且将分散体与一种或多种矿物填料、涂布颜料或其混合物混合以生产纸张涂布或粘合配制剂，其中所述一种或多种矿物填料、涂布颜料或其混合物的总重量浓度基于组合物的总重量为65%或更高：
Figure FDA00002181811900042
其中R1表示支化脂族烃基、脂族仲烃基或支化脂族酰基，AO和AO’各自独立地表示具有2-4个碳原子的氧化烯基，R2和R3各自独立地表示氢原子或甲基，x表示0-12的数，y表示0-1的数，z表示1-10的数，X表示氢原子或亲水性离子基团，m表示0-1,000的数，并且n表示0-1,000的数。
34.一种制备纸张的方法，其包括形成纤维基质，用包含水分散体的涂布或粘合组合物浸渍所述纤维基质，所述水分散体包含由一种或多种单体和至少一种式I的可共聚表面活性剂或其盐产生的共聚物，以及干燥经浸渍的纤维基质以生产纸张：
其中R1表示支化脂族烃基、脂族仲烃基或支化脂族酰基，AO和AO’各自独立地表示具有2-4个碳原子的氧化烯基，R2和R3各自独立地表示氢原子或甲基，x表示0-12的数，y表示0-1的数，z表示1-10的数，X表示氢原子或亲水性离子基团，m表示0-1,000的数，并且n表示0-1,000的数。
35.根据权利要求34的方法，其中所述组合物进一步包含一种或多种矿物填料、涂布颜料或其混合物，其中所述一种或多种矿物填料、涂布颜料或其混合物的总重量浓度基于组合物的总重量为65%或更高。
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