CN103923591B

CN103923591B - 一种涂布纸用亲水性书刊装订胶黏剂的制备方法

Info

Publication number: CN103923591B
Application number: CN201410170671.2A
Authority: CN
Inventors: 董翠华; 张福龙; 庞志强
Original assignee: Qilu University of Technology
Current assignee: Qilu University of Technology
Priority date: 2014-04-26
Filing date: 2014-04-26
Publication date: 2015-09-02
Anticipated expiration: 2034-04-26
Also published as: CN103923591A

Abstract

本发明公开了一种涂布纸用亲水性书刊装订胶黏剂的制备方法，用以解决现有的涂布纸用胶黏剂在纸张回用中影响纸张质量甚至影响纸张成形的问题。本发明的涂布纸用亲水性书刊装订胶黏剂的制备方法，采用在醇酸缩聚的单体上引入磺基，极大的增加了缩聚产物的亲水性。本发明与现有技术中常用胶黏剂相比，其粘结强度改善明显，且纸张回用过程溶解与胶体物质（DCS）和阳离子电荷需求量显著降低，废纸易于碎解，回用难度和成本大大降低，纸机湿部效率显著改善。

Description

一种涂布纸用亲水性书刊装订胶黏剂的制备方法

技术领域

本发明涉及书刊装订胶黏剂技术领域，特别涉及一种涂布纸用亲水性书刊装订胶黏剂的制备方法。

背景技术

涂布纸是在原纸上涂上一层涂料，使纸张具有良好的光学性质及印刷性能，其主要用途有：印刷杂志、书籍等出版用纸和商标、包装、商品目录等印刷用纸。

随着纸印刷产品的多样化，印刷行业开始使用不同定量和表面特性的涂布功能纸张，传统热熔胶(乙烯/醋酸乙烯(EVA)和反应性聚氨酯(PUR)热熔胶)在粘接这些材料时往往会发生掉页、折断等问题。另外，胶料耐油墨侵蚀性能较差，易于开胶；抗老化性能和耐候性较差；胶料的刚性差，软化点较低，导致装订后胶料具有“记忆特性”，书打开时倾向于合上，合上时倾向于打开，特别是精装书的胶订。因此，强韧性热熔胶的开发赋予胶料优良的拉力，胶体回复能力强，书不易掉页，适合满版/跨版印刷的书刊装订，书籍可平摊阅读，提高读者阅读舒适性。

为扩大纤维原料来源，减少木材砍伐，保护森林资源，废纸回收利用是我国造纸林业实现可持续发展的重要措施。热熔胶的使用对印刷品回收回用特性产生重要影响，一方面热熔胶与纸张结合紧密，纸张回用处理过程中难以分离，导致残余纸浆中的热熔胶形成斑点、透明度等纸病，影响再生纸的感官和品质；另一方面，热熔胶为具有憎水性，水中难以分散，回用过程中产生胶粘物，胶粘物对纸张抄造设备产生严重干扰，在纸浆筛板、纸机成形网和干燥辊等部位发生粘结等现象，而分散在水中的热熔胶为降低纸机湿部阳离子助剂效能，影响纸张成形，降低纤维结合性能。因此，开发高亲水性热熔胶对于印刷品的高效利用意义重大，一方面减轻废纸回用难度，降低对抄造设备和湿部环境等生产操作的干扰；另一方面，亲水性组分可改善纸页成形，增强纤维结合，避免纸病产生，提高再生纸的品质。

发明内容

本发明的目的在于提供一种涂布纸用亲水性书刊装订胶黏剂的制备方法，用以解决现有的涂布纸用胶黏剂在纸张回用中影响纸张质量甚至影响纸张成形的问题。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种涂布纸用亲水性书刊装订胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：

1)按照重量份数计，将60～120份戊二酸和3～5份十八烷酸混合，搅拌，通入惰性气体，升温至155～165℃，保持机械搅拌；

2)滴加70～90重量份1-羟甲基-3-羟基-丙烷磺酸钠，滴加完毕后，升温至181～189℃；

3)再加入20～30重量份戊二酸，然后加入1～3重量份缩聚反应催化剂，搅拌3～5min；

4)滴加90～130重量份戊二醇，滴加完毕后，升温至185～195℃，继续反应15～20min；

5)降温至150～160℃，加入3～12重量份粘结剂、2～3重量份润滑剂、2～6重量份填充剂、0.1～1重量份抗氧化剂，混合并搅拌均匀，冷却。

其中，惰性气体起到保护作用，可以为氮气或氦气；十八烷酸作为外加的酸性催化剂；缩聚反应催化剂可以为醋酸钴和乙二醇锑等；1-羟甲基-3-羟基-丙烷磺酸钠用于在缩聚反应产物上引入强亲水性基团磺基。

优选的，所述粘结剂包括3～8重量份聚醋酸乙烯和3～4重量份水性增粘树脂。水性增粘树脂的使用，进一步增加了本发明方法制得的涂布纸用书刊装订胶黏剂的亲水性。

优选的，所述缩聚反应催化剂为乙二醇锑。

优选的，均匀滴加所述1-羟甲基-3-羟基-丙烷磺酸钠，并在20～25min内滴加完毕。均匀缓慢滴加，使得反应体系中1-羟甲基-3-羟基-丙烷磺酸钠分布均匀，有助于后续的反应均匀。

作为优选，均匀滴加所述戊二醇，并在40～45min内滴加完毕。均匀缓慢滴加戊二醇，可一定程度上增加缩聚产物的得率。

作为优选，所述润滑剂为聚乙烯蜡。

优选的，所述填充剂为钛白粉。填充剂为滑石粉、钛白粉、碳酸钙中的至少一种，优选为钛白粉。

作为优选，所述抗氧化剂为没食子酸丙酯。

优选的，所述惰性气体为氮气。

本发明的有益效果为：

本发明与现有技术中常用胶黏剂相比，其粘结强度改善明显，且纸张回用过程溶解与胶体物质(DCS)和阳离子电荷需求量显著降低，废纸易于碎解，回用难度和成本大大降低，纸机湿部效率显著改善。使用该胶黏剂装订的书刊在纸张回用过程中，胶黏剂溶于水，纸张回用不影响纸张质量，也不影响纸张成形。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

加入质量80克的戊二酸和3克十八烷酸，通入氮气，通过机械搅拌混合均匀，升温到155℃，保持机械搅拌，在22min均匀滴加70克1-羟甲基-3-羟基-丙烷磺酸钠，然后升温到185℃，加入25克戊二酸和1.5克乙二醇锑，混合5min，在45min内均匀滴加90克戊二醇，戊二醇滴加完后升温到190℃继续反应20min，降低温度到160℃，加入6克聚醋酸乙烯，3克水性增粘树脂，2.5克聚乙烯蜡，4.5克钛白粉，0.5克没食子酸丙酯，混合搅拌10min冷却，封装。

制备的胶黏剂黏结强度5.74MPa，熔融黏度3.21Pa·s，软化点88.2℃，脆性温度-3.4℃，硬度83.5；常温水溶液分散度99.3％(<3h)，印刷纸张回用过程溶解与胶体物质(DCS)0.041％，阳离子电荷需求量1.69μeq/g；断裂伸长率380％，弹性恢复次数11000次。

实施例2

加入质量100克的戊二酸和4克十八烷酸，通入氮气，通过机械搅拌混合均匀，升温到165℃，保持机械搅拌，在20min均匀滴加80克1-羟甲基-3-羟基-丙烷磺酸钠，然后升温到185℃，加入20克戊二酸和3克乙二醇锑，混合5min，在42min内均匀滴加120克戊二醇，戊二醇滴加完后升温到190℃继续反应15min，降低温度到160℃，加入8克聚醋酸乙烯，4克水性增粘树脂，2.5克聚乙烯蜡，4.5克钛白粉，0.3克没食子酸丙酯，混合搅拌10min冷却，封装。

制备的胶黏剂黏结强度5.64MPa，熔融黏度3.65Pa·s，软化点88.2℃，脆性温度-3.2℃，硬度87.3,；常温水溶液分散度99.2％(<3h)，印刷纸张回用过程溶解与胶体物质(DCS)0.042％，阳离子电荷需求量1.64μeq/g；断裂伸长率410％，弹性恢复次数12100次。

实施例3

加入质量110克的戊二酸和5克十八烷酸，通入氮气，通过机械搅拌混合均匀，升温到160℃，保持机械搅拌，在25min均匀滴加90克1-羟甲基-3-羟基-丙烷磺酸钠，然后升温到185℃，加入26克戊二酸和1.5克乙二醇锑，混合5min，在40min内均匀滴加130克戊二醇，戊二醇滴加完后升温到190℃继续反应18min，降低温度到160℃，加入5克聚醋酸乙烯，4克水性增粘树脂，2克聚乙烯蜡，3克钛白粉，0.8克没食子酸丙酯，混合搅拌10min冷却，封装。

制备的胶黏剂黏结强度5.62MPa，熔融黏度4.25Pa·s，软化点91.5℃，脆性温度-4.1℃，硬度85.7；常温水溶液分散度99.4％(<3h)，印刷纸张回用过程溶解与胶体物质(DCS)0.042％，阳离子电荷需求量1.61μeq/g；断裂伸长率435％，弹性恢复次数12200次。

实施例4

加入质量80克的戊二酸和3克十八烷酸，通入氮气，通过机械搅拌混合均匀，升温到158℃，保持机械搅拌，在24min均匀滴加85克1-羟甲基-3-羟基-丙烷磺酸钠，然后升温到185℃，加入27克戊二酸和1.5克乙二醇锑，混合5min，在41min内均匀滴加97克戊二醇，戊二醇滴加完后升温到190℃继续反应19min，降低温度到160℃，加入6克聚醋酸乙烯，3克水性增粘树脂，2.5克聚乙烯蜡，4.5克钛白粉，0.5克没食子酸丙酯，混合搅拌10min冷却，封装。

制备的胶黏剂黏结强度5.72MPa，熔融黏度4.58Pa·s，软化点89.1℃，脆性温度-4.1℃，硬度85.7；常温水溶液分散度99.3％(<3h)，印刷纸张回用过程溶解与胶体物质(DCS)0.043％，阳离子电荷需求量1.34μeq/g；断裂伸长率380％，弹性恢复次数11200次。

实施例5

加入质量80克的戊二酸和3克十八烷酸，通入氮气，通过机械搅拌混合均匀，升温到162℃，保持机械搅拌，在23min均匀滴加75克1-羟甲基-3-羟基-丙烷磺酸钠，然后升温到185℃，加入23克戊二酸和1.5克乙二醇锑，混合5min，在45min内均匀滴加92克戊二醇，戊二醇滴加完后升温到190℃继续反应17min，降低温度到160℃，加入6克聚醋酸乙烯，3克水性增粘树脂，2.5克聚乙烯蜡，4.5克钛白粉，0.5克没食子酸丙酯，混合搅拌10min冷却，封装。

制备的胶黏剂黏结强度5.68MPa，熔融黏度3.87Pa·s，软化点93.1℃，脆性温度-4.1℃，硬度85.6；常温水溶液分散度99.5％(<3h)，印刷纸张回用过程溶解与胶体物质(DCS)0.053％，阳离子电荷需求量1.47μeq/g；断裂伸长率420％，弹性恢复次数12600次。

实施例6

加入质量80克的戊二酸和3克十八烷酸，通入氦气，通过机械搅拌混合均匀，升温到158℃，保持机械搅拌，在24min均匀滴加85克1-羟甲基-3-羟基-丙烷磺酸钠，然后升温到185℃，加入27克戊二酸和1.5克醋酸钴，混合5min，在41min内均匀滴加97克戊二醇，戊二醇滴加完后升温到190℃继续反应19min，降低温度到160℃，加入6克聚醋酸乙烯，3克水性增粘树脂，2.5克聚乙烯蜡，4.5克钛白粉，0.5克没食子酸丙酯，混合搅拌10min冷却，封装。

制备的胶黏剂黏结强度5.65MPa，熔融黏度4.53Pa·s，软化点89.0℃，脆性温度-3.9℃，硬度85.1；常温水溶液分散度99.1％(<3h)，印刷纸张回用过程溶解与胶体物质(DCS)0.045％，阳离子电荷需求量1.35μeq/g；断裂伸长率376％，弹性恢复次数11200次。

目前涂布纸装订用的典型胶黏剂其黏结强度4.78MPa，熔融黏度3.21Pa·s，软化点78.3℃，脆性温度2.9℃，硬度77.6；常温水溶液分散度38.4％(<3h)，印刷纸张回用过程溶解与胶体物质(DCS)4.53％，阳离子电荷需求量7.36μeq/g；断裂伸长率175％，弹性恢复次数7200次，本发明与之相比而言，其粘结强度改善明显，且纸张回用过程溶解与胶体物质(DCS)和强离子电荷需求量显著降低，废纸易于碎解，回用难度和成本大大降低，纸机湿部效率显著改善。

Claims

1.一种涂布纸用亲水性书刊装订胶黏剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）按照重量份数计，将60~120份戊二酸和3~5份十八烷酸混合，搅拌，通入惰性气体，升温至155~165℃，保持机械搅拌；

2）滴加70~90重量份1-羟甲基-3-羟基-丙烷磺酸钠，滴加完毕后，升温至181~189℃；均匀滴加所述1-羟甲基-3-羟基-丙烷磺酸钠，并在20~25min内滴加完毕；

3）再加入20~30重量份戊二酸，然后加入1~3重量份缩聚反应催化剂，搅拌3~5min；

4）滴加90~130重量份戊二醇，滴加完毕后，升温至185~195℃，继续反应15~20min；

5）降温至150~160℃，加入3~12重量份粘结剂、2~3重量份润滑剂、2~6重量份填充剂、0.1~1重量份抗氧化剂，混合并搅拌均匀，冷却。

2.如权利要求1所述的涂布纸用亲水性书刊装订胶黏剂的制备方法，其特征在于：所述粘结剂包括3~8重量份聚醋酸乙烯和3~4重量份水性增粘树脂。

3.如权利要求1所述的涂布纸用亲水性书刊装订胶黏剂的制备方法，其特征在于：所述缩聚反应催化剂为乙二醇锑。

4.如权利要求1所述的涂布纸用亲水性书刊装订胶黏剂的制备方法，其特征在于：均匀滴加所述戊二醇，并在40~45min内滴加完毕。

5.如权利要求1所述的涂布纸用亲水性书刊装订胶黏剂的制备方法，其特征在于：所述润滑剂为聚乙烯蜡。

6.如权利要求1所述的涂布纸用亲水性书刊装订胶黏剂的制备方法，其特征在于：所述填充剂钛白粉。

7.如权利要求1所述的涂布纸用亲水性书刊装订胶黏剂的制备方法，其特征在于：所述抗氧化剂为没食子酸丙酯。

8.如权利要求1所述的涂布纸用亲水性书刊装订胶黏剂的制备方法，其特征在于：所述惰性气体为氮气。