CN103930487B - 用于纸涂料的水性聚合物组合物 - Google Patents
用于纸涂料的水性聚合物组合物 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及水性聚合物组合物,其包含聚(环氧乙烷)含量高于50重量%的水溶性亲水性聚合物和含有磺酸基的聚丙烯酸类增稠剂。本发明的水性聚合物组合物可作为抗絮凝剂、流变改性剂和保水剂用于纸涂料组合物。
Description
技术领域
本发明涉及水性聚合物组合物,其包含聚(环氧乙烷)含量高于50重量%的水溶性亲水性聚合物和含有磺酸基的聚丙烯酸类增稠剂。
本发明还涉及含有上述水性聚合物组合物作为抗絮凝剂、流变改性剂和保水剂的纸涂料组合物。
现有技术
在本领域中,含聚(环氧乙烷)链即–(CH2-CH2O)-重复单元的亲水性聚合物是已知的,并且在专利文献中多有描述。
EP 60430揭示了一种制备具有聚氧化烯侧链的聚氨酯的方法,该方法的特征是用作原料醇的聚氧化烯具有至少两个被不超过3个碳原子隔开的自由羟基,所述羟基与二异氰酸酯反应。所得聚氨酯可用于稳定泡沫体、乳液和分散体,或者使泡沫体、乳液和分散体变得不稳定。它们还可与颜料和填料一起使用。
WO 03/046038描述了一大类聚氨酯分散剂,以聚氨酯聚合物的总重量为基准计,该聚氨酯分散剂包含35-90重量%的聚(C2-4-氧化烯),其中不小于60重量%的聚(C2-C4-氧化烯)是聚(环氧乙烷),至少5%的聚(C2-4-氧化烯)结合到侧链中。
在纸涂料组合物中使用含有聚(环氧乙烷)的水溶性聚合物作为保水剂和光泽增强剂也是已知的。
例如,WO 2010/106022和WO 2010/106023描述了水溶性梳型聚氨酯,其包含具有氨基甲酸酯和脲键的主链(骨架),所述主链具有多个三官能支化点(支化点),从各支化点伸出聚环氧乙烷侧链,所述梳型聚氨酯的特征是其含有分子量高于500、优选为2,000-20,000,且环氧乙烷含量为80-99.9重量%的聚环氧乙烷侧链。据称它们适合作为纸涂料添加剂,例如保水剂和光泽增强剂,用于纸涂料组合物中。
WO 01/96007、WO 2004/044022、WO 2004/041883和WO 2007/069037描述了在纸工业中使用聚丙烯酸阴离子共聚物,用于制备或涂布纸;聚丙烯酸类阴离子共聚物含有至少一种具有单羧酸官能度的阴离子烯键式不饱和单体和至少一种具有聚(C2-4-氧化烯)官能度的非离子烯键式不饱和单体。它们据说可作为分散剂,作为提高光亮度活化的试剂,作为保水剂,作为粘度和光泽增强剂用于纸涂料。
尽管上述聚合物在纸涂料组合物中起到数种不同的作用,但是它们并不能表现出充分的增稠能力,而纸涂料的制备通常需要加入流变改性剂(增稠剂)来及时地调节它们的粘度。典型的可用流变改性剂是羧甲基纤维素,羟丙基瓜尔胶,羟丙基甲基纤维素,黄原胶,ASA聚合物(“碱可溶胀性乳液”("Alkali Swellable Emulsion")聚合物)或HASE聚合物("疏水改性的碱可溶胀性乳液(Hydrophobically modified Alkali Swellable Emulsion)"聚合物)。
在本领域中,有利的是找到纸涂料添加剂和流变改性剂的稳定配方,它们可以在单独一种产品中结合制备纸涂料组合物所需的大部分功能。但是不幸的是,数种流变改性剂和上述亲水性纸涂料聚合物之间的相互作用常常造成混合物的稳定性和/或它们性能的下降。
依据US 2010/0184897,一种含亲水性聚乙氧基化梳型(甲基)丙烯酸聚合物和普通丙烯酸类增稠剂的水性制剂被宣称是稳定的,并且能保持两种组分的性质,前提是该梳型聚合物被部分中和,使得所述制剂的pH在5.5-6.8之间。该水性制剂可有利地作为添加剂用于纸涂料组合物。
US 2010/0184897的方案存在以下缺点:它需要中和步骤,但是如同本领域技术人员熟知的,乳液聚合物的中和是严峻的挑战,尤其是在工业规模上,必需非常仔细地进行,这是因为中和有可能导致聚合物在乳液中凝结,形成胶凝颗粒,或者导致乳液只能短期稳定。而且,该方法非常耗时。
目前,我们发现一种水性聚合物组合物,其包含聚(环氧乙烷)含量高于50重量%的亲水性水溶性聚合物和特定的聚丙烯酸类增稠剂,该聚丙烯酸类增稠剂通过含有具有磺酸基的不饱和单体的单体混合物聚合而得到,所述水性聚合物组合物在很宽的pH范围内是稳定的,不需要进行任何pH校正。本发明的聚合物组合物在电解质存在下表现出高稳定性,具有良好的增稠和保水性,并且同时作为光泽增强剂用于纸涂料组合物;使用上述水性聚合物组合物制备的纸涂料具有良好的稳定性,并且使被涂布的纸具有良好的可印刷性和极佳的光泽。
发明内容
因此,本发明的目的是提供一种水性聚合物组合物,其包含:
A)聚(环氧乙烷)含量高于50重量%的水溶性亲水性聚合物;
B)通过以下组分a)-e)聚合得到的聚丙烯酸类增稠剂:
a)0.1-20重量%、优选1-10重量%的含磺酸基或其盐的单烯键式不饱和单体;
b)20-70重量%,优选40-70重量%的(甲基)丙烯酸酯;
c)20-50重量%、优选30-40重量%的含一个或多个羧酸基的单烯键式不饱和单体;
d)0-3重量%,优选0-1重量%的多烯键式不饱和单体;
e)0-15重量%的非离子型丙烯酸类缔合性单体;
其中,水溶性亲水性聚合物A)与聚丙烯酸类增稠剂B)的重量比为60/40至90/10,聚合物A)和B)的总重量占组合物本身的10-40重量%,优选10-25重量%。
本发明的另一个目的是提供纸涂料组合物,其包含:a)30-80重量%的无机颜料;b)每100重量份颜料0.05-5.0重量份的上述水性聚合物组合物;c)至少15重量%的水。
详细描述
在本发明的水性聚合物组合物中,聚合物A)与B)的重量比优选为80/20至90/10。
所述水溶性亲水性聚合物的聚(环氧乙烷)含量优选高于80重量%。
该水溶性亲水性聚合物可以是本领域技术人员熟知的本领域中常用的任何水溶性亲水性聚合物,例如在上述文献中有所描述的那些。它可以具有聚氨酯或聚丙烯酸类或聚醚主链。
在一个优选的实施方式中,本发明的亲水性聚合物具有聚氨酯主链,并且是非离子型梳型聚氨酯,其包含具有氨基甲酸酯和脲键的主链,所述主链具有支化点,从各支化点伸出聚(环氧乙烷)侧链,所述梳型聚氨酯的特征是其聚(环氧乙烷)侧链的分子量高于500,且聚(环氧乙烷)含量为80-99.9重量%。这些聚氨酯在WO 2010/106022和WO 2010/106023中进行了详细描述。
在另一个实施方式中,所述亲水性聚合物具有聚氨酯主链,并且是水溶性梳型非离子型聚氨酯,其包含具有氨基甲酸酯和脲键的主链,所述主链具有支化点,从各支化点伸出各分子量高于500的线型聚(氧化烯)侧链,所述梳型聚氨酯的特征是其聚(环氧乙烷)含量高于60重量%,聚(环氧丙烷)含量为5-30重量%。关于这些梳型聚氨酯特征和制备的更详细描述可以参见意大利专利申请IT2010VA000068。
在另一个实施方式中,水溶性亲水性聚合物具有聚醚主链,并且是聚(环氧乙烷)含量高于60重量%的聚醚,其通过以下组分a)-c)反应制得:a)1当量多元醇,其是1当量含聚氧乙烯链–(CH2CH2O)n-(其中,n是15-500的数值)的单官能醇与1当量通式(I)的二缩水甘油醚的反应产物:
其中R1是基团(i):
其中R2,R3各自独立的是甲基、乙基或氢;
或者R1是可任选地被一个或多个烷基取代的亚苯基;
或者R1是可任选地被一个或多个烷基取代的亚联苯基;
或者R1是基团(ii):
或者R1是含有2-6个碳原子的直链或支链脂族亚烷基;b)0.4-1.3当量的通式(I)的二缩水甘油醚;c)0-1当量的单官能醇。这些聚醚在意大利专利申请IT 2010VA000066中进行了详细描述。
在另一个实施方式中,水溶性亲水性聚合物具有聚丙烯酸类主链,并且是丙烯酸类阴离子型共聚物,例如WO 01/96007,WO 2004/044022,WO 2004/041883,WO 2007/069037和US 2010/0184897中描述的那些。
最优选的聚(环氧乙烷)含量高于50重量%的亲水性聚合物是IT 2010VA000066中描述的聚醚,尤其是通过使1当量多元醇a)与0.4-0.9当量通式(I)的二缩水甘油醚b)反应得到的聚醚,通式(I)中,R1是其中R2和R3为甲基的基团(i),单官能醇c)为0当量。
可用于聚丙烯酸类增稠剂制备的含磺酸基或其盐(例如碱金属盐或铵盐)的单烯键式不饱和单体包括但不限于:烷基烃-磺酸,例如乙烯基磺酸,烯丙基磺酸和甲基烯丙基磺酸,以及它们的盐;芳族烃-磺酸,例如对苯乙烯磺酸,异丙烯基苯磺酸,2-氯苯乙烯磺酸和乙烯氧基苯磺酸,以及它们的盐;丙烯酸的磺烷基酯和甲基丙烯酸的磺烷基酯,例如(甲基)丙烯酸磺乙酯和(甲基)丙烯酸磺丙酯,以及它们的盐,和丙烯酸的磺烷基酰胺和甲基丙烯酸的磺烷基酰胺,例如2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸(AMPS)及其盐。最优选用于本发明的含磺酸基的单体是2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸或其一种盐。
除了含有磺酸基的不饱和单体,本发明的聚丙烯酸类增稠剂通过含有一个或多个羧基的单烯键式不饱和单体、一种或多种(甲基)丙烯酸酯和任选的一种或多种多烯键式不饱和单体和/或一种或多种非离子型丙烯酸类缔合性单体共聚得到。
对于提供在水中能够溶解从而在与碱性物质(例如氢氧化钠)反应时提供高增稠性能的聚合结构而言,含一个或多个羧基的单烯键式不饱和单体占有较大比例是必需的。可用于本发明聚丙烯酸酯制备的含一个或多个羧酸基的单烯键式不饱和单体的例子包括丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、富马酸、柠康酸、中康酸、马来酸及其混合物。也可以使用不饱和二羧酸的单酯,例如马来酸单乙酯或马来酸单丁酯。甲基丙烯酸是优选的含有羧基的单烯键式不饱和单体。
可用的(甲基)丙烯酸酯是C1-C40(甲基)丙烯酸烷基酯,例如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸月桂酯及其混合物。优选的(甲基)丙烯酸酯是丙烯酸乙酯。
多烯键式不饱和单体可以是能与(甲基)丙烯酸单体发生自由基聚合的任意已知多官能衍生物。在可用的多烯键式不饱和单体中,我们例举马来酸二烯丙酯、甲基丙烯酸烯丙酯、邻苯二甲酸二烯丙酯、N-亚甲基双丙烯酰胺、季戊四醇醚聚丙烯酸酯、氰尿酸三烯丙酯。
非离子型丙烯酸类缔合性单体可以选自C8-C30烷基、烷基芳基或聚乙二醇的多环烃基单醚的(甲基)丙烯酸酯,其中所述聚乙二醇具有2-70个氧乙烯单元,优选具有6-40个氧乙烯单元,这些酯具有通式H2C=C(R)-CO-O(CH2CH2O)n-R’,其中R是H或CH3,优选后者,n至少为2,并且优选具有至少6的平均值,多至40-60或甚至多至70等等,并且R’是疏水性基团,例如烷基、烷基芳基、或具有8-30个碳原子,优选12-18个碳原子的多环基。
还可以包括少量不同于上述本发明聚丙烯酸类增稠剂制备中描述的一种或多种其它单烯键式不饱和单体。这些其它单烯键式不饱和单体可以是不同的非离子型丙烯酸类单体,苯乙烯衍生物,乙烯基化合物,它们的任意混合物,或任何其它合适的单烯键式不饱和化合物。这些化合物的例子包括丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、3-甲基苯乙烯、4-甲基苯乙烯、叔丁基苯乙烯、乙酸乙烯酯或其它乙烯酯,以及氯乙烯。但是,这些单体只能少量使用,通常基于单体的总重量,其含量低于20重量%,优选低于10重量%。
依据本发明的聚丙烯酸类增稠剂可通过本领域已知的聚合方法制备,尤其是通过乳液聚合或分散体聚合方法制备,例如US 4,325,856,US 4,654,397和US 4,814,373中所描述的。可根据普遍已知的规则,按照需要对这些方法进行改进,使上述单体聚合。
优选用于制备聚丙烯酸类增稠剂B)的聚合方法是乳液聚合法。
在聚丙烯酸类增稠剂的制备中,可使用乳液聚合中常用的表面活性剂,例如阴离子型和/或非离子型乳化剂,如碱金属或铵的烷基硫酸盐、烷基磺酸、脂肪酸,以及乙氧基化的烷基苯酚。基于单体的总重量,表面活性剂的用量通常为0.1-6重量%。
可以使用热引发法或氧化还原引发法。可以采用常规自由基引发剂,例如过氧化氢、叔丁基过氧化氢或叔戊基过氧化氢、碱金属或铵的过硫酸盐、和偶氮引发剂如4,4'-偶氮二(4-氰基戊酸),和2,2'-偶氮二异丁腈("AIBN"),以全部单体的重量为基准计,所述自由基引发剂的含量通常为0.01-3.0重量%。使用相同引发剂和合适还原剂(例如羟基甲亚磺酸钠、连二亚硫酸钠、异抗环血酸、硫酸羟胺和亚硫酸氢钠)的组合的氧化还原体系可以类似的含量使用,任选地与金属离子如铁和铜组合,任选地还包含用于金属的络合剂。
可以使用硫醇之类的链转移剂,以降低聚合物的分子量。
单体混合物可以以纯的形式加入反应器,或者以水乳液的形式加入反应器。所述单体混合物可以一次性加入或在反应过程中使用均匀或变化的组成多次加入或者连续加入。乳液聚合过程可使用预先形成的晶种乳液聚合物,例如,通过向反应器中加入约5%(以全部单体重量计)的单体混合物并使其预先反应。可使用减少残余单体的技术,例如,对反应混合物进行蒸汽汽提,将反应混合物保持一段时间,以及加入另外的自由基源。
常用于聚合反应的温度范围是约20℃到约110℃,优选约50℃到约90℃。
优选的方法是按照单体连续加料的乳液聚合方法(也称为半连续法)来生产聚丙烯酸类增稠剂B)。在此情况中,将各组分计量加入反应器,这样利用单体加料的速率控制聚合速率。在这些条件下,单体一进入反应器就消耗掉,从而消除了单体累积和组成偏移,形成的聚合物具有与进料相同的组成。
在更优选的方法中,在连续单体加料过程中,将碳酸氢盐(例如碳酸氢钠)溶液以这样的量计量加入反应器中,即使得反应物的pH保持在4.0-5.5的范围内。
当聚丙烯酸类增稠剂在pH=9.0的条件下以1重量%干物质的浓度溶解在水中时,其Brookfield粘度(20rpm,20℃)至少为200mPa*s。
本发明的水性聚合物组合物可通过简单混合水溶性亲水性聚合物的溶液与聚丙烯酸类增稠剂的乳液或分散体来制备,其中所述水溶性亲水性聚合物的聚(环氧乙烷)含量高于50重量%。该操作不需要任何pH校准或优化。
水性聚合物组合物在25℃和100rpm的条件下测量的Brookfield粘度为50-1000mPa*s,优选为50-500mPa*s,pH为2.5-7。
本发明的纸涂料组合物包含a)30-80重量%的无机颜料;b)每100重量份颜料0.05-5.0重量份的上述水性聚合物组合物;c)至少15重量%的水,该组合物在25℃和100rpm的布鲁克菲尔德(Brookfield)粘度小于3,200mPa*s,优选为500-2,500mPa*s。
由于本发明的聚合物组合物本身不能用作颜料分散剂,所以本发明的纸涂料组合物还包含0.01-3重量%的分散剂。通常,该分散剂是阴离子未交联聚丙烯酸酯衍生物,例如聚丙烯酸钠,其使用聚丙烯酸标样采用GPC测量的平均分子量为1,500-20,000。
本发明的纸涂料组合物还可包含0.1-0.6重量%的本领域中常用的其它增稠剂。常用的流变改性剂是羧甲基纤维素,羟丙基瓜尔胶,羟丙基甲基纤维素,黄原胶,藻酸钠等。
纸涂料组合物的无机颜料(优选40-90%的颗粒小于2微米)是常用于纸涂料的无机颜料,具体是高岭土,碳酸钙,滑石,二氧化钛,硫酸钡,石膏或它们的混合物。
分散剂是纸涂料组合物的普通组分,通常不能防止细小颗粒的絮凝,特别是在纸涂料组合物被施加到纸片上(例如在高应力条件下)时,颗粒絮凝对所得涂布的纸的光滑性和光泽度不利。相反,本发明的水性聚合物组合物作为抗絮凝剂特别有效,可以避免容易沉降的细小颗粒团簇的形成。
本发明的纸涂料组合物通常还包含1-15重量%的粘结剂,优选是聚合物丙烯酸类粘结剂。在优选用于实现本发明的聚合物丙烯酸类粘结剂中,我们列举丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的聚合物,丙烯酸酯单体和乙酸乙烯酯、苯乙烯、丁二烯或它们的混合物的共聚物。
在纸涂料组合物中可以存在其它常规添加剂,例如消泡剂、杀生物剂、荧光增白剂。
与由已知聚合涂料添加剂制备的纸涂料组合物相比,那些含本发明聚合物组合物的纸涂料组合物的分散形式具有出乎意料的稳定性,具有最佳的保水性,能很好地粘附在基材上,并且得到的涂层具有改进的光泽度和亮度。在纸涂料等领域中,这些性质明显是非常优异的性质组合,由目前可得的组合物无法实现。而且,从被涂布的纸符合平版印刷和其它印刷方法需进行的处理的角度而言,涂料的这些性质也是非常有利的。
本发明水性聚合物组合物的其它有利特征是它们可在相同配方的不同批次工业纸涂料组合物中用作流变和保水缓冲剂,这意味着,在工业涂布过程中,常有的与涂料组分理论量的偏差不会影响流变和保水性质。
实施例
制备聚丙烯酸类增稠剂
通过混合以下组份制备水性单体混合物:7.7克30%的月桂基硫酸钠溶液,183.4克丙烯酸乙酯,117.0克甲基丙烯酸,18.3克AMPS和349.3克水。将该混合物剧烈搅拌,以提供均匀的白色乳液。
将248.7克水和7.7克30%的月桂基硫酸钠溶液转移到配备机械搅拌器、加热罩、热电偶、冷凝器和滴液漏斗的玻璃反应容器中。
将反应器内的物质在搅拌下加热到80℃,将30克单体乳液与溶解在2.47克水中的0.05克过硫酸铵一起加入。10分钟后,在120分钟内将单体乳液和溶解在60克水中的0.5克过硫酸铵计量加入反应器中。
在加料结束后,将温度在约80℃保持30分钟。然后将得到的聚合物乳液冷却到65℃,通过三次(每次间隔15分钟)加入0.5g H2O2和0.3克抗坏血酸在1.0克水中的溶液来消除残余单体。
聚丙烯酸类增稠剂(AT1)的干物质含量为29.0重量%,pH为3.0。用NaOH将其1.0%(干物质)溶液调节到pH=9.0,得到在25℃和20rpm下860mPa*s的粘度。
制备聚醚水溶性亲水性聚合物
将400.0克(0.08摩尔)平均分子量为5,000克/摩尔的丁氧基-(聚乙二醇)转移到配有内部热电偶、搅拌器和冷凝器的反应容器中,加热到115℃。然后,加入1.75克40% KOH和15.2克(0.04摩尔)D.E.R.331(购自陶氏化学公司(DOW Chemical Co.)的环氧树脂)。
将反应温度保持2小时,直到环氧基消失。
然后,加入12.2克(0.032摩尔)D.E.R.331,将反应温度再保持3小时,直到环氧基消失。
在搅拌下将200.0克反应产物溶解在600.0克水中。
得到的产物(PE1)的干物质含量为26.34重量%,粘度为74mPa*s(在20rpm和25℃用Brookfield粘度计测量),pH为12.4。
制备聚氨酯水溶性亲水性聚合物
按照WO 2010/106022实施例4的步骤制备梳型聚氨酯。
得到的产物(PU1)的干物质含量为25.2重量%,粘度为215mPa*s(在20rpm和25℃用Brookfield粘度计测量),pH为7.4。
实施例1-6
本发明实施例2-5的水性聚合物组合物(含有聚丙烯酸类增稠剂AT1)与实施例1的比较组合物(在pH低于5.5的情况下制备,含有本领域已知的增稠剂Viscolam GP 37,一种由蓝宝迪有限公司(Lamberti S.p.A.)出售的丙烯酸乙酯/甲基丙烯酸共聚物)以及实施例6的比较组合物(也含有Viscolam GP 37,根据US 2010/0184897的步骤制备)进行比较。
按照以下方式制备水性聚合物组合物:在用机械棒搅拌器进行剧烈搅拌的情况下,向水溶性亲水性聚合物PE1,PU1和Rheocarb100(一种由Coatex SA出售的梳型丙烯酸类聚合物)中分别加入聚丙烯酸类增稠剂。
用水稀释组合物,使干物质含量达到25重量%。
不对实施例1-5的组合物进行pH校正,用NaOH对实施例6的组合物的pH进行校正。
组合物中各组分的量(克)见表1。
通过进行以下测量表征水性聚合物组合物:
·pH;
·Brookfield@粘度(mPa*s),100rpm,25℃,制备后立即测量(粘度);
·Brookfield@粘度(mPa*s),100rpm,25℃,制备2个月后测量(2个月粘度);
·制备24小时后的稳定性(24小时稳定性);
·制备2个月后的稳定性(2个月稳定性)。
结果示于表2中。
表1
*比较例
表2
*比较例
当无相分离或沉淀或胶凝发生时,认为水性聚合物组合物是稳定的。
应用实施例
使用PU1,PE1和实施例2-4和6的水性聚合物组合物制备基于100%碳酸酯(Hydrocarb 90,77%浆料在水中,来自奥姆亚公司(Omya,CH))的纸涂料组合物。
纸涂料组合物的组分以干物质的重量份显示在表3中。
通过进行以下测量表征纸涂料组合物:
·pH;
·Brookfield@粘度,100rpm,25℃(粘度);
·干物质,红外湿度分析仪(干物质);
·依据Tappi方法T710得到的保水性(保水性)。
得到的数据记录在表4中。
表3
1)粘结剂,DL 1065,美国陶氏化学公司(Dow Chemical Co.US)
2)荧光增白剂,Tinopal ABP-Z,德国巴斯夫公司(Basf,DE)
*对比例
表4
*对比例
与仅含有PE1或PU1的组合物相比,本发明的纸涂料组合物显示更高的粘度,与现有技术的组合物相比,本发明的纸涂料组合物显示相当的粘度。
将纸涂料组合物施加(13g/m2)于胶版印刷用间隔纸片(offset sheets)上(80g/m2);将该纸片在21℃和50%相对湿度条件下调理24小时,砑光(calendared)(辊筒温度55℃,压力67.5Kg/cm;4轧辊(nips))。
分别使用方法Tappi T452和T480测量亮度和75°光泽度,并报告在表5中。
表5
样品 | °亮度 | 75°光泽 |
实施例7* | 97.8 | 83.1 |
实施例8* | 97.7 | 84.1 |
实施例9* | 97.7 | 84.0 |
实施例10 | 97.6 | 82.3 |
实施例11 | 97.7 | 83.8 |
实施例12 | 98.5 | 82.6 |
*比较例
上述结果证明本发明的水性聚合物组合物具有良好的增稠和保水性质,同时保持作为光泽增强剂用于纸涂料组合物的活性。
Claims (8)
1.一种水性聚合物组合物,该组合物包含:
A)聚(环氧乙烷)含量高于50重量%的水溶性亲水性聚合物,所述水溶性亲水性聚合物具有聚丙烯酸类主链或聚氨酯主链或聚醚主链;
B)通过以下组分a)-e)聚合得到的聚丙烯酸类增稠剂:
a)0.1-20重量%的含磺酸基或其盐的单烯键式不饱和单体;
b)20-70重量%的C1-C40(甲基)丙烯酸烷基酯;
c)20-50重量%的含有一个或多个羧基的单烯键式不饱和单体;
d)0-3重量%的多烯键式不饱和单体;
e)0-15重量%的非离子型丙烯酸类缔合性单体,其选自C8-C30烷基、烷基芳基或聚乙二醇的多环烃基单醚的(甲基)丙烯酸酯,其中所述聚乙二醇具有2-70个氧乙烯单元,这些酯具有通式H2C=C(R)-CO-O(CH2CH2O)n-R’,其中R是H或CH3,n至少为2,并且多至70,并且R’是疏水性基团,具有8-30个碳原子;
其中,水溶性亲水性聚合物A)与聚丙烯酸类增稠剂B)的重量比为60/40至90/10,聚合物A)和B)的总重量占组合物本身的10-40重量%;前提是:
当所述亲水性聚合物具有聚氨酯主链时,其是非离子型梳型聚氨酯,其包含具有氨基甲酸酯和脲键的主链,所述主链具有支化点,从各支化点伸出聚(环氧乙烷)侧链,所述梳型聚氨酯的特征是所述聚(环氧乙烷)侧链的分子量高于500,且聚(环氧乙烷)含量为80-99.9重量%;或者其是水溶性梳型非离子型聚氨酯,其包含具有氨基甲酸酯和脲键的主链,所述主链具有支化点,从各支化点伸出各分子量高于500的线型聚(氧化烯)侧链,所述梳型聚氨酯的特征是其聚(环氧乙烷)含量高于60重量%,聚(环氧丙烷)含量为5-30重量%;
当所述亲水性聚合物具有聚丙烯酸类主链时,其是丙烯酸类阴离子型共聚物;
当所述亲水性聚合物是聚醚时,其是通过以下组分a)-c)反应得到的聚(环氧乙烷)含量高于60重量%的聚醚:a)1当量多元醇,其是1当量含聚(环氧乙烷)链–(CH2CH2O)n-的单官能醇与1当量通式(I)的二缩水甘油醚的反应产物,其中n是15-500的数值:
其中R1是基团(i):
其中R2,R3各自独立地是甲基、乙基或氢;
或者R1是可任选地被一个或多个烷基取代的亚苯基;
或者R1是可任选地被一个或多个烷基取代的亚联苯基;
或者R1是基团(ii):
或者R1是含有2-6个碳原子的直链或支链脂族亚烷基;b)0.4-1.3当量的通式(I)的二缩水甘油醚;c)0-1当量的单官能醇。
2.如权利要求1所述的水性聚合物组合物,其特征在于,所述聚丙烯酸类增稠剂B)通过以下组分a)-e)聚合得到:
a)1-10重量%的含磺酸基或其盐的单烯键式不饱和单体;
b)40-70重量%的C1-C40(甲基)丙烯酸烷基酯;
c)30-45重量%的含有一个或多个羧基的单烯键式不饱和单体;
d)0-1重量%的多烯键式不饱和单体;
e)0-15重量%的非离子型丙烯酸类缔合性单体,其选自C8-C30烷基、烷基芳基或聚乙二醇的多环烃基单醚的(甲基)丙烯酸酯,其中所述聚乙二醇具有2-70个氧乙烯单元,这些酯具有通式H2C=C(R)-CO-O(CH2CH2O)n-R’,其中R是H或CH3,n至少为2,并且多至70,并且R’是疏水性基团,具有8-30个碳原子。
3.如权利要求1所述的水性聚合物组合物,其特征在于,水溶性亲水性聚合物A)与聚丙烯酸类增稠剂B)的重量比为80/20至90/10。
4.如权利要求1所述的水性聚合物组合物,其特征在于,所述水溶性亲水性聚合物A)的聚(环氧乙烷)含量高于80重量%。
5.如权利要求1所述的水性聚合物组合物,其特征在于,所述聚醚通过使1当量多元醇a)与0.4-0.9当量通式(I)的二缩水甘油醚b)反应得到,通式(I)中,R1是其中R2和R3为甲基的基团(i),单官能醇c)为0当量。
6.一种纸涂料组合物,其包含a)30-80重量%的无机颜料;b)每100重量份颜料0.05-5.0重量份的权利要求1所述的水性聚合物组合物;c)至少15重量%的水。
7.如权利要求6所述的纸涂料组合物,其特征在于,无机颜料选自高岭土,碳酸钙,滑石,二氧化钛,硫酸钡,石膏和它们的混合物,所述组合物在25℃和100rpm条件下的粘度小于3,200mPa*s。
8.如权利要求6或7所述的纸涂料组合物,其特征在于,所述组合物还包含0.01-3重量%的分散剂和1-15重量%的粘结剂。
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