CN103255674B - 造纸用润滑剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种造纸用润滑剂的制备方法，用丙烯酸、聚乙烯蜡、亚磷酸钠、异构醇聚氧乙烯醚、引发剂、碱和水混合进行聚合反应。该产品应用于涂布纸的造纸涂料中，能明显提高纸张表面的平滑度、改善纸张的光泽度。
Description
技术领域
本发明涉及一种造纸用润滑剂，应用于涂布纸的造纸涂料。
背景技术
润滑剂在造纸涂料中起到降低涂层摩擦系数，改善涂料流变性，进而提高涂层平整度，提高成品纸光泽度的功能。目前市场上的造纸用润滑剂以高级脂肪酸盐类及高分子氧化聚乙烯为主，还包括蜡乳液等，它们均有改善涂层摩擦系数的作用。
中国专利CN1584204A公开了一种以聚乙烯蜡为主要原料制备造纸涂布专用润滑剂的工艺。该发明仅限于几种乳化剂和聚乙烯蜡制备的乳液，工艺复杂。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种造纸用润滑剂，该润滑剂应用于涂布纸的造纸涂料，能明显提高涂布纸的平滑度，改善纸张的光泽度，制备工艺简单，以克服现有技术存在的上述缺陷。
为解决上述技术问题，本发明一种造纸用润滑剂的制备方法，其特征在于，用丙烯酸、聚乙烯蜡、亚磷酸钠、异构醇聚氧乙烯醚、引发剂、碱和水混合进行聚合反应得到的水溶性聚合物。
所述造纸用润滑剂的制备方法，包括如下步骤：
a、将丙烯酸和占80～90%的引发剂混合均匀，备用；
b、将异构醇聚氧乙烯醚、碱、亚磷酸钠和水混合，保温在90～100℃，备用；
c、将聚乙烯蜡和占10～20%的引发剂混合均匀，升温至120～140℃，滴加步骤a中的混合物，滴加时间1～3小时；120～140℃保温1～3小时；再加入步骤b中的混合物，继续混合均匀；
d、降温至20～40℃，得到所述造纸用润滑剂；
上述各组分的重量含量如下：
聚乙烯蜡100份、
丙烯酸20～80份、
异构醇聚氧乙烯醚2～20份、
引发剂0.1～4份、
碱10～40份、
亚磷酸钠5～20份、
水315～2380份；
所述聚乙烯蜡优选酸值：重均分子量：500～3000g/mol；
所述异构醇聚氧乙烯醚优选RO-(C2H4O)nH(R为C8-13烷基，n=8-20)中的至少一种；
所述引发剂优选过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化-3,5,5-三甲基己酸叔丁酯、二叔丁基过氧化物中的至少一种；
所述碱优选二乙醇胺、三乙醇胺、三亚乙基二胺、氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种；
作为进一步优选方案，在步骤d中还加入0.01～0.2重量份的杀菌剂；
所述杀菌剂选自5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-甲基-4异噻唑啉-3-酮、溴硝醇中的至少一种。
所述的造纸用润滑剂，主要应用于涂布纸的造纸涂料。
本发明人研究发现，聚乙烯蜡采用丙烯酸进行接枝改性，出乎意料的，改性后的蜡液不但水溶性大大提高，而且对涂布纸平滑性和光泽度有明显的提高。这可能由于在聚乙烯蜡分子上接枝丙烯酸后，分子链上具有大量的羧基，提高了整个分子的水溶性，而由于丙烯酸的加入对涂料中碳酸钙等颜料具有一定的分散作用，而表现为纸张的平滑度及光泽度得到改善。
本发明的水溶性润滑剂是一种能满足造纸涂料用高性能、绿色环保的产品。
具体实施方式
实施例1
水溶性润滑剂的合成：
a、将20g丙烯酸和0.09g二叔丁基过氧化物混合均匀，备用；
b、将2g异构醇聚氧乙烯醚（C8H17O-(C2H4O)8H）、10g氢氧化钠、5g亚磷酸钠和319.9g去离子水混合，升温至90℃并保温，备用；
c、将100g聚乙烯蜡（重均分子量：500g/mol）和0.01g二叔丁基过氧化物混合，搅拌均匀，升温至120℃，然后在此温度下滴加步骤a中的混合物，滴加时间1小时；120℃保温1小时；接着加入步骤b中的混合物，继续搅拌10～20分钟，混合均匀；
d、降温至20℃，继续搅拌10分钟，用100目筛网过滤出料。
所得的水溶性润滑剂的重量固含量30.12wt%，粘度126mPa.s（NDJ-1旋转粘度计测定），pH=7.07（使用PHS-3C精密pH计测得)。
实施例2
水溶性润滑剂的合成：
a、将80g丙烯酸和2g过氧化苯甲酸叔丁酯、1.2g过氧化-3,5,5-三甲基己酸叔丁酯混合均匀，备用；
b、将20g异构醇聚氧乙烯醚（C13H27O-(C2H4O)20H）、20g二乙醇胺、20g氢氧化钾，20g亚磷酸钠和2377.8g去离子水混合，升温至100℃并保温，备用；
c、将100g聚乙烯蜡（重均分子量：3000g/mol）和0.8g过氧化苯甲酸叔丁酯混合，搅拌均匀，升温至140℃，然后在此温度下滴加步骤a中的混合物，滴加时间3小时；140℃保温3小时；接着加入步骤b中的混合物，继续搅拌10～20分钟，混合均匀。
d、降温至40℃，加入0.05g溴硝醇、0.1g5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、0.05g2-甲基-4异噻唑啉-3-酮，继续搅拌10分钟，用100目筛网过滤出料。
所得的水溶性润滑剂的重量固含量10.18wt%，粘度9mPa.s（NDJ-1旋转粘度计测定），pH=10.84（使用PHS-3C精密pH计测得)。
实施例3
水溶性润滑剂的合成：
a、将40g丙烯酸和0.8g二叔丁基过氧化物、0.9g过氧化-3,5,5-三甲基己酸叔丁酯混合均匀，备用；
b、将10g异构醇聚氧乙烯醚（C11H23O-(C2H4O)10H）、10g三乙醇胺、12g三亚乙基二胺，16g亚磷酸钠和764g去离子水混合，升温至100℃并保温，备用；
c、将100g聚乙烯蜡（重均分子量：1000g/mol）和0.3g过氧化-3,5,5-三甲基己酸叔丁酯混合，搅拌均匀，升温至130℃，然后在此温度下滴加步骤a中的混合物，滴加时间2小时；130℃保温2小时；接着加入步骤b中的混合物，继续搅拌10～20分钟，混合均匀。
d、降温至25℃，加入0.07g5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、0.05g2-甲基-4异噻唑啉-3-酮，继续搅拌10分钟，用100目筛网过滤出料。
所得的水溶性润滑剂的重量固含量20.21wt%，粘度17mPa.s（NDJ-1旋转粘度计测定），pH=8.85（使用PHS-3C精密pH计测得)。
实施例4
水溶性润滑剂的合成：
a、将60g丙烯酸和1g过氧化二苯甲酰、1.1g过氧化-3,5,5-三甲基己酸叔丁酯混合均匀，备用；
b、将15g异构醇聚氧乙烯醚（C11H23O-(C2H4O)14H）、14g氢氧化钠、16g三亚乙基二胺，12g亚磷酸钠和652.2g去离子水混合，升温至100℃并保温，备用；
c、将100g聚乙烯蜡（重均分子量：2000g/mol）和0.4g二叔丁基过氧化物混合，搅拌均匀，升温至125℃，然后在此温度下滴加步骤a中的混合物，滴加时间2.5小时；125℃保温2.5小时；接着加入步骤b中的混合物，继续搅拌10～20分钟，混合均匀。
d、降温至25℃，加入0.02g溴硝醇、0.05g5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮，继续搅拌10分钟，用100目筛网过滤出料。
所得的水溶性润滑剂的重量固含量25.3wt%，粘度34mPa.s（NDJ-1旋转粘度计测定），pH=8.25（使用PHS-3C精密pH计测得)。
实施例5
对比例：按专利CN1584204A制备的润滑剂
用实施例1～4和对比例，按下述配方配制涂料，
去离子水适量，调整涂料重量固含量为65%。
实验过程：1）将95级重质碳酸钙、巴西瓷土和适量去离子水加入高速分散机，搅拌均匀后高速分散20～30min，至细度合格，低速下加入胶乳，润滑剂，搅拌均匀后，出料，100目筛网过滤。2）将采用实施例1～4和对比例配制的涂料用10#涂布棒在75g/m2铜版原纸上进行涂布，涂布量15g/m2，备用。3）涂布压光条件：分别取上述涂布纸样用小型压光机硬压光两次（0.3Mpa,85℃）。备用。
采用国标的方法对于纸张进行涂布性能测试：
判定标准：平滑度及光泽度越大效果越好
| 平滑度s | 涂布光泽度％ | 印刷光泽度％ | |
| 空白 | 150 | 40 | 61 |
| 对比例 | 213 | 43 | 71 |
| 实施例1 | 261 | 51 | 79 |
| 实施例2 | 257 | 48 | 82 |
| 实施例3 | 262 | 52 | 84 |
| 实施例4 | 265 | 49 | 78 |
从上述应用结果可以看出：使用本发明实施例1～4制备的水溶性润滑剂，与对比例相比，应用于涂布纸的造纸涂料，能明显改善涂布纸的平滑度及光泽度。
Claims (8)
1.一种造纸用润滑剂的制备方法，其特征在于，将丙烯酸、聚乙烯蜡、亚磷酸钠、异构醇聚氧乙烯醚、引发剂、碱和水混合进行聚合反应，包括如下步骤：
a、将丙烯酸和占80～90％的引发剂混合均匀，备用；
b、将异构醇聚氧乙烯醚、碱、亚磷酸钠和水混合，保温在90～100℃，备用；
c、将聚乙烯蜡和占10～20％的引发剂混合均匀，升温至120～140℃，滴加步骤a中的混合物，滴加时间1～3小时；120～140℃保温1～3小时；再加入步骤b中的混合物，继续混合均匀；
d、降温至20～40℃，得到所述造纸用润滑剂；
其中，各组分的重量含量如下：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚乙烯蜡的重均分子量为500～3000g/mol。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述异构醇聚氧乙烯醚选自RO-(C2H4O)nH(R为C8-13烷基，n＝8-20)中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述引发剂选自过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化-3,5,5-三甲基己酸叔丁酯、二叔丁基过氧化物的至少一种。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碱选自二乙醇胺、三乙醇胺、三亚乙基二胺、氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤d中加入0.01～0.2重量份的杀菌剂，所述杀菌剂选自5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-甲基-4异噻唑啉-3-酮、溴硝醇中的至少一种。
7.如权利要求1～6任一项所述方法制备得到的造纸用润滑剂。
8.如权利要求7所述造纸用润滑剂的应用，其特征在于，应用于涂布纸的造纸涂料。
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| Title |
|---|
| 聚乙烯蜡的丙烯酸接枝改性及乳化工艺;张辉等;《高分子材料科学与工程》;20111215;第27卷(第12期);第119-122页 * |
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| CN103255674A (zh) | 2013-08-21 |
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