CN103265655A - 一种反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

一种反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液及其制备方法与应用，属于造纸技术及印刷包装技术领域。包括苯乙烯占总单体量的40-45%，丙烯酸丁酯占总单体量的40-45%，丙烯酰胺占总单体量的5-12%，二烯丙基二甲基氯化铵占总单体量的5-12%，保护胶体聚乙烯醇占总单体量的0.1-0.6%，十六烷基三甲基氯化铵占总单体量的1-5%，烷基酚聚氧乙烯醚-10占总单体量的1-5%，烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯5-9%，引发剂过硫酸钾0.5-1.2%，制备阳离子聚丙烯酸酯乳液；使用阳离子聚丙烯酸酯和水与烷基烯酮二聚体，进行均质化混合即可。本发明的反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液乳，具有稳定性好，能改善纸张强度和纸张抗水作用。

Description

一种反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及一种阳离子聚丙烯酸酯乳液，尤其是反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液，具有改善纸张的强度性能和抗水性能的双重作用，应用于纸张及纸制品，属于造纸技术及印刷包装技术领域。 

背景技术

纸及纸制品是常用的印刷包装材料，广泛应用印刷包装行业之中。在纸及纸制品的生产过程中，不仅使用大量的植物纤维原料，还需要使用各种添加剂改善纸及纸制品的性能，满足纸及纸制品的物理机械性能及使用性能。 

目前，改善纸张强度性能的方法有：加入各种改性淀粉、加入各种合成的高分子聚合物等手段。改善纸张抗水性的方法有：加入松香类施胶剂及反应性施胶剂等手段。但是，以上两种方法分别从一个方面改善纸张的性能，而不能采用同时达到两种作用，如既具有改善纸张的强度性能，同时又具有改善纸张的抗水性能。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液，该乳液的稳定性良好，该乳液具有改善纸张强度性能及改善纸张抗水性的双重作用。 

本发明的另一目的在于提供一种反应型阳离子聚丙烯酸乳液的合成方法，以及应用该方法合成的反应型阳离子聚丙烯酸乳液的应用领域。 

本发明的反应型阳离子聚丙烯酸乳液可以作为浆内添加方式或涂布方式进行应用纸张的生产过程，同时提高纸张的强度性能及抗水性能。 

本发明的反应型阳离子聚丙烯酸乳液可以用于新闻纸、书写纸、铜版原纸 以及胶版纸。 

本发明的反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液同时具有的改善纸张强度性能及抗水性能的双重作用具有新颖性。 

本发明的反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液，其特征在于，首先，包括以下组分进行乳液聚合反应得到阳离子聚丙烯酸酯乳液：硬段单体苯乙烯、软段单体丙烯酸丁酯、功能性单体丙烯酰胺、阳离子单体二烯丙基二甲基氯化铵、保护胶体聚乙烯醇、阳离子乳化剂十六烷基三甲基氯化铵(1631)、非离子乳化剂烷基酚聚氧乙烯醚-10（OP-10）、反应性乳化剂烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯、引发剂过硫酸钾。 

上述组分的用量为：硬段单体苯乙烯占总单体质量的40-45%，软段单体丙烯酸丁酯占总单体质量的40-45%，功能性单体丙烯酰胺占总单体质量的5-12%，阳离子单体二烯丙基二甲基氯化铵占总单体质量的5-12%，保护胶体聚乙烯醇占总单体质量的0.1-0.6%，阳离子乳化剂十六烷基三甲基氯化铵(1631)占总单体质量的1-5%，非离子乳化剂烷基酚聚氧乙烯醚-10（OP-10）占总单体质量的1-5%，反应性乳化剂烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯占总单体质量的5-9%，引发剂过硫酸钾占总单体质量的0.5-1.2%。 

然后，在烷基烯酮二聚体与阳离子聚丙烯酸酯乳液中的固体含量（即有效物）的质量比为1:（4-6），使用上述阳离子聚丙烯酸酯和水与烷基烯酮二聚体（AKD），进行均质化混合搅拌均匀，得到反应性阳离子聚丙烯酸酯。 

该乳液的聚合采用常规的乳液聚合工艺，关键是控制合适的工艺参数，使得合成的乳液聚合物具有较好的稳定性及合适的阳离子度。 

反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液主要是通过在纤维空隙间形成立体网状结构及在纤维交叉点处粘结多根纤维以提高产品的强度，干燥后还可形成均匀膜保 护纤维或胶乳之间的结合，可以使纸张保持良好的干强度。同时，由于该乳液中包含有反应型的烷基烯酮二聚体等反应组分可以与纤维的羟基发生化学反应，从而使纸张的抗水性能也得到了改善。本发明的目的是提供一种高性能阳离子聚丙烯酸酯乳液及其制备方法，用于纸张以改善纸张的强度性能及抗水性能。 

上述的反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液的制备方法及应用包括以下制备步骤： 

1、阳离子聚丙烯酸酯乳液的制备 

在温度为50-70℃的恒温水浴内，依次加入保护胶体聚乙烯醇（PVA），阳离子乳化剂十六烷基三甲基氯化铵(1631)，非离子乳化剂烷基酚聚氧乙烯醚-10（OP-10），反应性乳化剂烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯（ANPEO-10），功能单体丙烯酰胺（AM），阳离子单体二烯丙基二甲基氯化铵（DMDAAC），硬段单体苯乙烯（St）和软段单体丙烯酸丁酯（BA），在反应器中进行预乳化，预乳化搅拌时间为0.5-1.0h，搅拌器转速为400-1000r/min，得到预乳化混合物。 

将上述预乳化混合物的五分之四取出，剩余的五分之一留在反应器中。设定水浴温度为80-85℃，待反应器中预乳化混合物温度达到80℃后，开始向反应器中滴加取出的五分之四预乳化混合物及引发剂过硫酸钾。滴加时间为20-60min，搅拌器转速为300-1000r/min。当滴加结束后，在搅拌器转速为300-1000r/min，温度为80-85℃下，继续反应3-5h，则得到阳离子聚丙烯酸酯乳液。 

2、反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液的制备 

分别称取一定量的烷基烯酮二聚体（AKD）蜡粉和阳离子聚丙烯酸酯乳液于不同的烧瓶中，使烷基烯酮二聚体（AKD）和阳离子聚丙烯酸酯乳液中固体含量 的质量之比为1:（4-6）。以反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液的固含量为12-18%的比例计算，称取相应质量的水； 

将水浴温度设定为70℃-75℃，分别加热AKD、阳离子聚丙烯酸酯乳液和水至温度为70℃-75℃之间；然后，将温度70-75℃的阳离子聚丙烯酸酯乳液和水加入到完全熔融的AKD之中，在均质器中高速搅拌混合，均质器转速设定为10000r/min，均质化时间为15分钟，再低速搅拌，低速搅拌转速设定为300r/min，搅拌时间为20分钟，并调节pH值至3～4，得到反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液。 

3、反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液的应用 

（1）在纸张涂布中的应用 

将纸张固定在Endupap多功能涂布机台面上。设定烘干温度为80℃，烘干时间为2min，涂布速度为2m/min，使用自动模式进行刮刀涂布。将刮刀放下，用一次性吸管吸取适量反应性阳离子聚丙烯酸乳液，均匀的涂在刮刀下，保证用量能够涂布满整张纸，并按start键开始涂布。每个样涂布10张备用。 

（2）在纸张抄造中的应用 

按照定量60g/m²，称取一定量的纸浆在标准纤维疏解机内疏解。设定疏解转数为5000转，在搅拌转速为400r/min的条件下，在疏解好的纸浆中缓慢加入反应性阳离子聚丙烯酸酯乳液，使用PTI-Rapid-Kothen抄片机进行抄片，每个样品抄片10张备用。 

测试包括乳液性能测试及纸张性能测试。 

1、乳液性能的测定 

对乳液的固含量、黏度、粒径、Zeta电位、稳定性等性能进行测试。 

2、纸张性能的测定 

对纸张的定量、施胶度、耐破度、耐折度、抗张强度、挺度及撕裂度、平滑度、不透明度、光泽度、印刷油墨转移率、印刷彩度、印刷密度等性能进行测试。 

本发明产生的有益效果是，根据本发明所提供的反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液乳，具有稳定性好，将其应用纸张中，既具有改善纸张强度性能的作用，也具有改善纸张抗水性能的作用。 

本发明的反应性阳离子聚丙烯酸酯可以用于新闻纸、书写纸、胶版纸、铜版原纸的生产时的浆内添加，也可以用于新闻纸、书写纸、胶版纸、铜版原纸的生产时的表面涂布。 

具体实施方式

下述实施例的制备方法的步骤如下： 

1、阳离子聚丙烯酸酯乳液的制备 

在温度为50-70℃的恒温水浴内，依次加入保护胶体聚乙烯醇（PVA），阳离子乳化剂十六烷基三甲基氯化铵(1631)，非离子乳化剂烷基酚聚氧乙烯醚-10（OP-10），反应性乳化剂烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯（ANPEO-10），功能单体丙烯酰胺（AM），阳离子单体二烯丙基二甲基氯化铵（DMDAAC），硬段单体苯乙烯（St）和软段单体丙烯酸丁酯（BA），在反应器中进行预乳化，预乳化搅拌时间为0.5-1.0h，搅拌器转速为400-1000r/min，得到预乳化混合物。 

将上述预乳化混合物的五分之四取出，剩余的五分之一留在反应器中。设定水浴温度为80-85℃，待反应器中预乳化混合物温度达到80℃后，开始向反应器中滴加取出的五分之四预乳化混合物及引发剂过硫酸钾。滴加时间为20-60min，搅拌器转速为300-1000r/min。当滴加结束后，在搅拌器转速为300-1000r/min，温度为80-85℃下，继续反应3-5h，则得到阳离子聚丙烯酸 酯乳液。 

2、反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液的制备 

分别称取一定量的烷基烯酮二聚体（AKD）蜡粉和阳离子聚丙烯酸酯乳液于不同的烧瓶中，使烷基烯酮二聚体（AKD）和阳离子聚丙烯酸酯乳液固形物的质量之比为1:4-6。以反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液的固含量为12-18%的比例计算，称取相应质量的水。 

将水浴锅温度设定为70℃-75℃，分别加热AKD、阳离子聚丙烯酸酯乳液和水至温度为70℃-75℃之间。然后，将温度70-75℃的阳离子聚丙烯酸酯乳液和水加入到完全熔融的AKD之中，在均质器中高速搅拌混合，均质器转速设定为10000r/min，均质化时间为15分钟，，再低速搅拌，低速搅拌转速设定为300r/min，搅拌时间为20分钟，并调节pH值至3～4，得到反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液。 

3、反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液的应用 

（1）在纸张涂布中的应用 

将纸张固定在Endupap多功能涂布机台面上。设定烘干温度为80℃，烘干时间为2min，涂布速度为2m/min，使用自动模式进行刮刀涂布。将刮刀放下，用一次性吸管吸取适量反应性阳离子聚丙烯酸乳液，均匀的涂在刮刀下，保证用量能够涂布满整张纸，并按start键开始涂布。每个样涂布10张备用。 

（2）在纸张抄造中的应用 

按照定量60g/m²，称取一定量的纸浆在标准纤维疏解机内疏解。设定疏解转数为5000转，在搅拌转速为400r/min的条件下，在疏解好的纸浆中缓慢加入反应性阳离子聚丙烯酸酯乳液，使用PTI-Rapid-Kothen抄片机进行抄片，每个样品抄片10张备用。 

测试包括乳液性能测试及纸张性能测试。 

1、乳液性能的测定 

对乳液的固含量、黏度、粒径、Zeta电位、稳定性等性能进行测试。 

2、纸张性能的测定 

对纸张的定量、施胶度、耐破度、耐折度、抗张强度、挺度及撕裂度、平滑度、不透明度、光泽度、印刷油墨转移率、印刷彩度、印刷密度等性能进行测试。 

采用上述方法获得的反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液，主要应用于纸张中改善纸张的强度性能及抗水性能。 

实施例1 

反应性阳离子型聚丙烯酸酯经过以下步骤制得： 

1、阳离子聚丙烯酸酯乳液合成及性能 

阳离子聚丙烯酸酯乳液的聚合配方为：苯乙烯（St）/丙烯酸丁酯（BA）质量比为1:1的混合物的用量为总单体量的88%，丙烯酰胺（AM）的用量为总单体量的7%，二烯丙基二甲基氯化铵的(DMDAAC)的用量为总单体量的5%，保护胶体聚乙烯醇的用量为总单体量的0.3%，阳离子乳化剂十六烷基三甲基氯化铵(1631)用量为总单体量的2%，非离子乳化剂烷基酚聚氧乙烯醚-10（OP-10）用量为总单体量的3%，反应性乳化剂烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯（ANPEO）为总单体量的7%，引发剂过硫酸钾用量为总单体量的0.8%。 

预乳化工艺为：预乳化温度为60℃，预乳化转速400r/min，预乳化时间为0.5h，得到预乳化混合物。 

聚合反应工艺条件为：五分之一预乳化混合物直接放在反应器中，五分之四预乳化混合物的滴加时间为60min，引发剂的滴加时间也为60min，聚合反应 温度为80℃，搅拌器转速为300r/min，聚合反应时间为5h。 

制备的阳离子聚丙烯酸酯乳液的性能为：固含量为26.46%,粘度为73.18CP，粒径为232.7nm，Zeta电位为30.7mV，阳离子度0.2864%。 

2、反应性阳离子聚丙烯酸酯乳液制备及性能 

分别称取一定量的烷基烯酮二聚体（AKD）蜡粉和一定量的上述阳离子聚丙烯酸酯乳液和一定量的水，烷基烯酮二聚体（AKD）和阳离子聚丙烯酸酯乳液中固形物的质量之比为1:4，称取的水量满足最终所得反应性阳离子聚丙烯酸酯的固含量为15%。 

将水浴温度为75℃，分别加热AKD、阳离子聚丙烯酸酯乳液和水至温度为75℃。然后，将温度75℃的阳离子聚丙烯酸酯乳液和水加入到完全熔融的AKD之中，在均质器中高速搅拌混合，均质器转速设定为10000r/min，均质化时间为15分钟，再低速搅拌，低速搅拌转速设定为300r/min，搅拌时间为20分钟，并调节pH值至3～4，得到反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液。 

所得反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液性能为：固含量为14.71/%，粘度为32.43CP，粒径为1275nm，Zeta电位为23.0mV，阳离子度为0.1989%。 

反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液应用于纸张抄造，应用方法具体为：称取一定量的脱墨新闻纸浆在标准纤维疏解机内疏解。设定疏解转数为5000转，在搅拌转速为400r/min的条件下，缓慢加入一定量反应性阳离子聚丙烯酸酯乳液，使用PTI-Rapid-Kothen抄片机进行抄片，每个样品抄片至少10张以上，测试纸张性能。测试结果列于表1中。 

表1反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液用量对纸张性能影响 

备注：抗张强度单位kN/m，定量单位g/m²，抗张指数=抗张强度*1000/定量，单位10^-3·kN/g；耐折度单位次，耐折指数=耐折度*1000/定量，单位10^-3·m²·次/g；耐破度单位kPa，耐破指数=耐破度*100/定量，单位10^-2·kPa·m²/g；撕裂度单位mN，撕裂指数=撕裂度*100/定量，单位10^-2·mN·m²/g；挺度单位mN，挺度指数=挺度*1000/定量，单位10^-3·mN·m²/g。 

由表1可见，在纸张的抄造中，添加反应性聚丙烯酸酯乳液时，随着反应性聚丙烯酸酯用量的增加，纸张力学性能及抗水性能均得到了明显提高。 

反应性阳离子聚丙烯酸酯乳液中，反应性阳离子聚丙烯酸酯的结构和阳离子性能提高纸张纤维之间的结合力。由于乳液的阳离子特性，从而使反应性阳离子聚丙烯酸酯更容易与纤维发生吸附作用，更多保留在纸张中。由于在阳离子聚丙烯酸酯乳液中的烷基烯酮二聚体与纸浆纤维之间会产生化学反应性，从而提高了纸张强度。 

反应性阳离子聚丙烯酸酯乳液应用新闻纸浆抄造纸张时，当乳液的用量为3%时，纸张的定量提高了4.91%。当乳液用量为4%时，纸张的抗张强度指数提高了26.68%。当乳液用量为5%时，纸张的耐折度指数提高了96.15%。当乳液用量为4%时，纸张的耐破度指数提高了10.94%。当乳液用量为3%时，纸张的撕裂度指数提高了16.31%。当乳液用量为4%时，纸张的挺度指数提高了11.97%。可见，反应性阳离子聚丙烯酸酯乳液对纸张的应用效果甚佳。 

实施例2 

实施例2的反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液的制备及性能与实施例1相同。 

反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液应用于纸张涂布中，具体实施方法为：将纸张固定在Endupap多功能涂布机台面上。设定烘干温度为80℃，烘干时间为2min，涂布速度为2m/min，使用自动模式进行刮刀涂布。将刮刀放下，用一次性吸管吸取适量反应性阳离子聚丙烯酸乳液，均匀的涂在刮刀下，保证用量能够涂布满整张纸，并按start键开始涂布。每个样涂布至少10张，测定涂布后纸张性能。涂布后纸张的强度性能测试结果列于表2中，涂布后纸张印刷性能能列于表3中。 

表2  反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液表面涂布纸张强度性能 

备注：MD为纵向，CD为横向。 

由表2可见，使用反应性阳离子聚丙烯酸酯乳液进行纸张表面涂布，纸张强度性能也明显地提高了。在反应性阳离子聚丙烯酸酯乳液中，阳离子聚丙烯酸酯结构和阳离子性能够加强纸张纤维之间的结合力，从而提高纸张强度；反应性阳离子聚丙烯酸酯与纸张表面纤维发生化学反应，又由于反应性阳离子聚丙烯酸酯乳液的成膜性良好，更加有助于提高了纸张的强度。比较使用反应性阳离子聚丙烯酸酯乳液涂布纸样与空白纸样发现，涂布后纸张纵向抗张强度比空白纸样提高了56.51%，涂布后纸张横向抗张强度比空白纸样提高了30.19%，涂布后纸张纵向耐折度比空白纸样提高了8.97%，涂布后纸张横向耐折度比空白 纸样提高了77.78%，涂布后纸张纵向撕裂度比空白纸样提高了35.68%，涂布后纸张横向撕裂度比空白纸样提高了17.86%，涂布后纸张纵向挺度比空白纸样提高了8.82%，涂布后纸张横向挺度比空白纸样提高了40.91%。 

表3  反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液表面涂布纸张印刷性能 

由表3可见，使用反应性阳离子聚丙烯酸酯乳液进行纸张表面涂布，纸张的印刷性能也得到了明显地提高。因为在反应性阳离子聚丙烯酸酯乳液中，阳离子聚丙烯酸酯乳液不仅起到乳化烷基烯酮二聚体（AKD）的作用，同时它的特殊结构和阳离子性又能改善纸张表面性能和纸张的印刷性能；反应性阳离子聚丙烯酸酯乳液中的烷基烯酮二聚体（AKD）起到了反应型纸张施胶剂的作用，提高了纸张的施胶度。反应性阳离子聚丙烯酸酯乳液涂布后的纸张比空白纸样，平滑度提高了75.89%，不透明度提高了1.65%，光泽度提高了141.64%，施胶度提高了166.67%，油墨转移率提高了19.23%，印刷彩度提高了5.49%，印刷密度提高了114.71%。 

未涂布纸张表面纤维之间结合较为松散，纸张填料露在外面，在印刷过程中很容易造成掉粉掉毛，影响纸张的使用性能和印刷效果。涂布后的纸张，涂料会在张张表面形成一层均匀的膜，保护了纤维和填料，同时在纤维之间形成粘接力，增加纸张的强度，从而提高纸张的性能。 

实施例3 

实施例3中，烷基烯酮二聚体（AKD）和阳离子聚丙烯酸酯乳液固含量（有 效成分）的质量之比为1:6，其他制备步骤同实施例1，所得反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液性能为：固含量为15.10/%，粘度为34.43cP，粒径为1280nm，Zeta电位为23.1mV。 

实施例3中，反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液在纸张抄造中的应用方法同实施例1，测试纸张性能列于表4中。在抄片中添加上述性能的反应性阳离子聚丙烯酸酯乳液，纸张的性能比空白纸样都有所改善。对纸张性能的改善优于比实施例1 

表4  反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液用量对纸张性能影响 

备注：抗张强度单位kN/m，定量单位g/m²，抗张指数=抗张强度*1000/定量，单位10^-3·kN/g；耐折度单位次，耐着指数=耐折度*1000/定量，单位10^-3·m²·次/g；耐破度单位kPa，耐破指数=耐破度*100/定量，单位10^-2·kPa·m²/g；撕裂度单位mN，撕裂指数=撕裂度*100/定量，单位10^-2·mN·m²/g；挺度单位mN，挺度指数=挺度*1000/定量，单位10^-3·mN·m²/g。 

实施例4 

实施例4中，反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液的制备及性能与实施例3相同。反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液应用于纸张涂布的实施方法与实施例2相同。涂布后纸张的强度性能测试结果列于表5中。 

表5  反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液表面涂布纸张强度性能 

由表5可见，使用反应性阳离子聚丙烯酸酯乳液进行纸张表面涂布，纸张强度明显地提高了。在反应性阳离子聚丙烯酸酯乳液中，阳离子聚丙烯酸酯乳化剂的结构和阳离子性能够加强纸张纤维之间的结合力，提高纸张强度；乳液中烷基烯酮二聚体（AKD）与纸张纤维发生反应，又易于聚合物膜相结合，更加提高了纸张的强度。 

表6  反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液表面涂布纸张印刷性能 

由表6可见，使用反应性阳离子聚丙烯酸酯乳液进行纸张表面涂布，纸张性能得到了明显地提高。因为在乳液中，阳离子聚丙烯酸酯乳化剂不仅起到乳化烷基烯酮二聚体（AKD）的作用，同时它的结构和阳离子性又能提高纸张表面性能和纸张的印刷性能；同时，烷基烯酮二聚体（AKD）起到了反应型纸张施胶剂的作用，并提高了纸张的施胶度。 

实施例5 

实施例5是在实施例1的基础上，改变了单体的比例，具体实施步骤及结果如下： 

1、阳离子聚丙烯酸酯乳液合成及性能 

阳离子聚丙烯酸酯乳液的聚合配方为：苯乙烯（St）/丙烯酸丁酯（BA）质量比为1:1的混合物的用量为总单体量的80%，丙烯酰胺（AM）的用量为总单体量的12%，二烯丙基二甲基氯化铵的(DMDAAC)的用量为总单体量的8%，保护胶体聚乙烯醇的用量为总单体量的0.3%，阳离子乳化剂十六烷基三甲基氯化铵(1631)用量为总单体量的2%，非离子乳化剂烷基酚聚氧乙烯醚-10（OP-10）用量为总单体量的3%，反应性乳化剂烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯（ANPEO）为总单体量的7%，引发剂过硫酸钾用量为总单体量的0.8%。 

预乳化工艺为：预乳化温度为60℃，预乳化转速400r/min，预乳化时间为0.5h，得到预乳化混合物。 

聚合反应工艺条件为：五分之一预乳化混合物直接放在反应器中，五分之四预乳化混合物的滴加时间为60min，引发剂的滴加时间也为60min，聚合反应温度为80℃，搅拌器转速为300r/min，聚合反应时间为5h。 

制备的阳离子聚丙烯酸酯乳液的性能为：固含量为25.98%,粘度为69.79CP，粒径为240.5nm，Zeta电位为30.3mV，阳离子度0.2809%。 

2、反应性阳离子聚丙烯酸酯乳液制备及性能 

分别称取一定量的烷基烯酮二聚体（AKD）蜡粉和一定量的上述阳离子聚丙烯酸酯乳液和一定量的水，烷基烯酮二聚体（AKD）和阳离子聚丙烯酸酯乳液中固形物的质量之比为1:4，称取的水量满足最终所得反应性阳离子聚丙烯酸酯的固含量为15%。 

将水浴温度为75℃，分别加热AKD、阳离子聚丙烯酸酯乳液和水至温度为75℃。然后，将温度75℃的阳离子聚丙烯酸酯乳液和水加入到完全熔融的AKD之中，在均质器中高速搅拌混合，均质器转速设定为10000r/min，均质化时间 为15分钟，再低速搅拌，低速搅拌转速设定为300r/min，搅拌时间为20分钟，并调节pH值至3～4，得到反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液。 

所得反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液性能为：固含量为14.87/%，粘度为31.43CP，粒径为1158nm，Zeta电位为23.0mV，阳离子度为0.1972%。 

反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液应用于纸张抄造，应用方法具体为：称取一定量的脱墨新闻纸浆在标准纤维疏解机内疏解。设定疏解转数为5000转，在搅拌转速为400r/min的条件下，缓慢加入一定量反应性阳离子聚丙烯酸酯乳液，使用PTI-Rapid-Kothen抄片机进行抄片，每个样品抄片至少10张以上，测试纸张性能。测试结果列于表7中。 

表7  反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液用量对纸张性能影响 

备注：抗张强度单位kN/m，定量单位g/m²，抗张指数=抗张强度*1000/定量，单位10^-3·kN/g；耐折度单位次，耐着指数=耐折度*1000/定量，单位10^-3·m²·次/g；耐破度单位kPa，耐破指数=耐破度*100/定量，单位10^-2·kPa·m²/g；撕裂度单位mN，撕裂指数=撕裂度*100/定量，单位10^-2·mN·m²/g；挺度单位mN，挺度指数=挺度*1000/定量，单位10^-3·mN·m²/g。 

由表7可见，在纸张的抄造中，添加实施例5制备的反应性聚丙烯酸酯乳 液时，随着反应性聚丙烯酸酯用量的增加，纸张力学性能及抗水性能均得到了明显提高。这与实施例1的规律是一致的。 

比较实施例5与实施例1对纸张的性能影响发现，实施例7对纸张力学性能的提高比实施例1稍好一些。这是由于单体组分中丙烯酰胺含量增加有助于提高纸张纤维之间的结合力，从而更有效提高纸张力学性能。 

Claims (3)

1.反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液，其特征在于，首先，包括以下组分进行乳液聚合反应得到阳离子聚丙烯酸酯乳液：硬段单体苯乙烯、软段单体丙烯酸丁酯、功能性单体丙烯酰胺、阳离子单体二烯丙基二甲基氯化铵、保护胶体聚乙烯醇、阳离子乳化剂十六烷基三甲基氯化铵(1631)、非离子乳化剂烷基酚聚氧乙烯醚-10（OP-10）、反应性乳化剂烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯、引发剂过硫酸钾；

上述组分的用量为：硬段单体苯乙烯占总单体质量的40-45%，软段单体丙烯酸丁酯占总单体质量的40-45%，功能性单体丙烯酰胺占总单体质量的5-12%，阳离子单体二烯丙基二甲基氯化铵占总单体质量的5-12%，保护胶体聚乙烯醇占总单体质量的0.1-0.6%，阳离子乳化剂十六烷基三甲基氯化铵(1631)占总单体质量的1-5%，非离子乳化剂烷基酚聚氧乙烯醚-10（OP-10）占总单体质量的1-5%，反应性乳化剂烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯占总单体质量的5-9%，引发剂过硫酸钾占总单体质量的0.5-1.2%；

然后，在烷基烯酮二聚体与阳离子聚丙烯酸酯乳液中的固体含量（；的质量比为1:（4-6），使用上述阳离子聚丙烯酸酯和水与烷基烯酮二聚体（AKD），进行均质化混合搅拌均匀，得到反应性阳离子聚丙烯酸酯。

2.权利要求1的反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）、阳离子聚丙烯酸酯乳液的制备

在温度为50-70℃的恒温水浴内，依次加入保护胶体聚乙烯醇（PVA），阳离子乳化剂十六烷基三甲基氯化铵(1631)，非离子乳化剂烷基酚聚氧乙烯醚-10（OP-10），反应性乳化剂烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯（ANPEO-10），功能单体丙烯酰胺（AM），阳离子单体二烯丙基二甲基氯化铵（DMDAAC），硬段单体苯乙烯（St）和软段单体丙烯酸丁酯（BA），在反应器中进行预乳化，预乳化搅拌时间为0.5-1.0h，搅拌器转速为400-1000r/min，得到预乳化混合物；

将上述预乳化混合物的五分之四取出，剩余的五分之一留在反应器中；设定水浴温度为80-85℃，待反应器中预乳化混合物温度达到80℃后，开始向反应器中滴加取出的五分之四预乳化混合物及引发剂过硫酸钾；滴加时间为20-60min，搅拌器转速为300-1000r/min；当滴加结束后，在搅拌器转速为300-1000r/min，温度为80-85℃下，继续反应3-5h，则得到阳离子聚丙烯酸酯乳液；

（2）、反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液的制备

分别称取一定量的烷基烯酮二聚体（AKD）蜡粉和阳离子聚丙烯酸酯乳液于不同的烧瓶中，使烷基烯酮二聚体（AKD）和阳离子聚丙烯酸酯乳液中固体含量的质量之比为1:（4-6）；以反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液的固含量为12-18%的比例计算，称取相应质量的水；

将水浴温度设定为70℃-75℃，分别加热AKD、阳离子聚丙烯酸酯乳液和水至温度为70℃-75℃之间；然后，将温度70-75℃的阳离子聚丙烯酸酯乳液和水加入到完全熔融的AKD之中，在均质器中高速搅拌混合，均质器转速设定为10000r/min，均质化时间为15分钟，再低速搅拌，低速搅拌转速设定为300r/min，搅拌时间为20分钟，并调节pH值至3～4，得到反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液。

3.权利要求1所述的反应型阳离子聚丙烯酸酯乳液应用到纸张涂布或纸张抄造中。