CN104017137A - 一种涂料高效胶黏剂及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涂料高效胶黏剂及其应用方法，属于涂料胶黏剂生产领域。该胶黏剂由丙烯共聚物与乙烯共聚物、不饱和羧酸、自由基引发剂、表面活性剂、水以一定配比混合得到。与现有技术相比，本发明的涂料高效胶黏剂具有成膜性能优异，生产成本低等特点，具有很好的推广应用价值。

Description

一种涂料高效胶黏剂及其应用方法

 

技术领域

本发明涉及涂料胶黏剂生产领域，具体地说是一种涂料高效胶黏剂及其应用方法。

背景技术

胶黏剂是涂布加工纸生产中的常用助剂，使用目的是为了使颜料在相互结合的同时与原纸表面粘合，并且可以调节印刷油墨的吸收，以取得油墨凝固和油墨光泽的平衡。

合成类胶乳不仅具有良好的粘结力和耐水性，而且具有热塑性，能够获得平滑度和光泽度较好的纸张，因此，合成类胶乳已经成为现有技术中最为重要的涂料胶黏剂，特别是羧基丁苯胶乳已经得到最广泛地应用。

但是，羧基丁苯胶乳受其自身物化性质的限制，仍存在以下不足：其一，羧基丁苯胶乳的粘结性能有限，纸张仍存在表面强度不够，掉毛掉粉的缺陷；其二，羧基丁苯胶乳的原材料受石油价格的制约，价格较高，且价格波动较大，导致涂布生产成本不断增加。

发明内容

本发明的技术任务是针对上述现有技术的不足，提供一种成膜性能优异，生产成本低的涂料高效胶黏剂。

本发明进一步的技术任务是提供上述胶黏剂的应用方法。

本发明的技术任务是按以下方式实现的：一种涂料高效胶黏剂，其特征在于：该胶黏剂由以下重量份的原料制成：

丙烯共聚物与乙烯共聚物          100份

不饱和羧酸                                 5~15份

自由基引发剂                             1.5~5份

表面活性剂                                 0.3~0.8份

水                                                300~750份，

丙烯共聚物与乙烯共聚物的质量比为1:8~8:1；

制备方法如下：

丙烯共聚物和乙烯共聚物置于密闭容器中于150~180℃中加热，搅拌，在该温度下保温2小时，得到熔融态聚合物，然后加入水和表面活性剂，将温度控制在100~120℃之间，并缓慢加入不饱和羧酸和自由基引发剂，不断搅拌，保温1~2小时后使其自然冷却至室温，得到胶黏剂成品。

上述各原料的重量配比优选为：

丙烯共聚物与乙烯共聚物          100份

不饱和羧酸                                 6~10份

自由基引发剂                             2~3.5份

表面活性剂                              0.4~0.6份

水                                                   350~500份，

丙烯共聚物与乙烯共聚物的质量比为3:8~8:3。

所述丙烯共聚物、乙烯共聚物可以是现有技术中任意一种丙烯共聚物或乙烯共聚物，但为了达到最好的技术效果，优选以下丙烯共聚物或乙烯共聚物：

丙烯共聚物是由选自丙烯和具有5~15个碳原子的α－烯烃的两种烯烃，在茂金属催化剂的条件下进行聚合制得，分子量在9万~13万之间，并且在反应器中都存在有一种饱和脂肪烃，其浓度为0.5~20mol%；

所述乙烯共聚物是由选自乙烯和具有5~15个碳原子的α－烯烃的两种烯烃，在茂金属催化剂的条件下进行聚合制得，分子量在3万~5万之间，并且在反应器中都都引入一种具有3-10个碳原子的饱和脂肪烃，其浓度为0.5~20mol%。

所述茂金属催化剂是由烷基铝或铝氧烷和茂金属化合物组成的均相催化剂。

所述不饱和羧酸优选为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐中的一种或两种以上物质的混合物。

所述自由基引发剂优选为叔丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯或过氧化二苯甲酰。

所述表面活性剂优选为高级烷基磺酸钠、硬脂酸、烷基苯磺酸钠中的一种或两种以上物质的混合物。

所述胶黏剂的平均粒径低于1μm。

上述涂料高效胶黏剂性能指标如表一所示，

项  目	指  标
		外观	乳白色液体
粘度（cps，25℃）	500~1000
		pH值	3.0～6.0
固含量（%）	25±5
		粒径μm	＜1

                             表一。

本发明涂料高效胶黏剂主要用于造纸涂料体系中，与胶乳配合使用，以替代部分胶乳。具体应用方法：在涂料制备的过程中加入胶乳后转低速（40转/min左右）搅拌，转速控制在40转/min左右，同时将适量本发明的涂料高效胶黏剂加入涂料制备槽中，搅拌均匀即可，胶黏剂加入量为绝干颜料的0.5~1.5%（质量百分比）。

本发明涂料高效胶黏剂也可以同时与胶乳及涂布淀粉配合使用。

本发明的涂料高效胶黏剂与现有技术相比具有以下突出的有益效果：

（一）                   可以与羧基丁苯胶乳、涂布淀粉在涂布过程中产生交联，具有优异的成膜性能，从而增强纸张的表面强度，彻底解决纸张表面强度不够，掉毛掉粉的缺陷；

（二）                   应用过程中，1份涂料高效胶黏剂可以替代1.5~3份的羧基丁苯胶乳，可以大幅度降低生产成本；

（三）                   能够提高涂料的保水性能，降低增稠剂的用量；

（四）                   为荧光增白剂的有效载体，能够提高成纸白度，可以降低荧光增白剂的用量；

（五）                   该胶黏剂为水性分散体，对环境无害，对生产人员的健康也无影响，属于环境友好型产品。

具体实施方式

以具体实施例对本发明的涂料高效胶黏剂作以下详细地说明。

如无特别说明，下述所用各成分的含量为重量百分比含量。

【实施例一】

配方：

丙烯共聚物             30 kg

乙烯共聚物             70 kg

丙烯酸                      6 kg

叔丁基过氧化氢      2 kg

硬脂酸                    0.4 kg

水                     400 kg

将丙烯共聚物和乙烯共聚物置于密闭容器中于170℃中加热，搅拌，在该温度下保温2小时，得到熔融态聚合物，然后加入水和硬脂酸（表面活性剂），将温度控制在110℃左右，缓慢加入丙烯酸（不饱和羧酸）和叔丁基过氧化氢（自由基引发剂），不断搅拌，保温1小时后使其自然冷却至室温，得到本产品。测其固含量为25.2%，粘度为876 cps，pH值为5.7。

所使用丙烯共聚物（购买自Sigma-Aldrich公司）是由丙烯和2-甲基-1-辛烯在茂金属催化剂的条件下进行聚合制得，分子量在9万~13万之间，并且在反应器中都存在有2，3-二甲基-戊烷，其浓度为0.8mol%。

所使用乙烯共聚物（购买自Sigma-Aldrich公司）是由乙烯和1-戊烯在茂金属催化剂的条件下进行聚合制得，分子量在3万~5万之间，并且在反应器中都存在有正己烷，其浓度为1.2mol%。

所述茂金属催化剂是由烷基铝或铝氧烷和茂金属化合物组成的均相催化剂。

【实施例二】

配方：

丙烯共聚物             70 kg

乙烯共聚物             30 kg

甲基丙烯酸                5 kg

马来酸酐                    5 kg

过氧化二苯甲酰      3.5 kg

烷基苯磺酸钠         0.6 kg

水                     600 kg

将丙烯共聚物和乙烯共聚物置于密闭容器中于170℃中加热，搅拌，在该温度下保温2小时，得到熔融态聚合物，然后加入水和烷基苯磺酸钠（表面活性剂），将温度控制在110℃左右，缓慢加入甲基丙烯酸、马来酸酐（不饱和羧酸）和过氧化二苯甲酰（自由基引发剂），不断搅拌，保温1小时后使其自然冷却至室温，得到本产品。测其固含量为25.3%，粘度为883 cps，pH值为5.6。

所使用丙烯共聚物（购买自Sigma-Aldrich公司）是由丙烯和1-己烯在茂金属催化剂的条件下进行聚合制得，分子量在9万~13万之间，并且在反应器中都存在有2-甲基-丁烷，其浓度为1.5mol%。

所使用乙烯共聚物（购买自Sigma-Aldrich公司）是由乙烯和5-甲基-1-庚烯在茂金属催化剂的条件下进行聚合制得，分子量在3万~5万之间，并且在反应器中都存在有3-甲基-庚烷，其浓度为2.5mol%。

所述茂金属催化剂是由烷基铝或铝氧烷和茂金属化合物组成的均相催化剂。

【实施例三】

配方：

丙烯共聚物             50 kg

乙烯共聚物             50 kg

甲基丙烯酸                8kg

过氧化二异丙苯      3kg

高级烷基磺酸钠     0.3

硬脂酸               0.3 kg

水                     500 kg

将丙烯共聚物和乙烯共聚物置于密闭容器中于170℃中加热，搅拌，在该温度下保温2小时，得到熔融态聚合物，然后加入水和高级烷基磺酸钠、硬脂酸（表面活性剂），将温度控制在110℃左右，缓慢加入甲基丙烯酸（不饱和羧酸）和过氧化二异丙苯（自由基引发剂），不断搅拌，保温1小时后使其自然冷却至室温，得到本产品。测其固含量为25.1%，粘度为902 cps，pH值为5.6。

所使用丙烯共聚物（购买自Sigma-Aldrich公司）是由丙烯和2,3-二甲基-1-庚烯在茂金属催化剂的条件下进行聚合制得，分子量在9万~13万之间，并且在反应器中都存在有正戊烷，其浓度为4.6mol%。

所使用乙烯共聚物（购买自Sigma-Aldrich公司）是由乙烯和4-甲基-1-十二烯在茂金属催化剂的条件下进行聚合制得，分子量在3万~5万之间，并且在反应器中都存在有3,3-二甲基-己烷，其浓度为3.8mol%。

所述茂金属催化剂是由烷基铝或铝氧烷和茂金属化合物组成的均相催化剂。

【实验例一】

为了检验本发明方法制备的涂料高效胶黏剂是否能够提高涂料和成纸的性能，将该产品跟涂料混合后对纸张进行涂布，再对涂布纸进行测试。

涂料按照造纸涂料配方配制，为瓷土、碳酸钙以及丁苯胶乳的混合物。具体的配制方法如下：

涂料A：

    先将瓷土分散成乳液，固含量为70%。分散剂用量为瓷土绝干量的0.05%，高速分散10分钟并保持一定深度的搅拌漩涡。将瓷土与固含量为75%的碳酸钙乳液混合，高速分散5分钟。瓷土与碳酸钙的绝干比例为35:65。加入羧基丁苯胶乳，并充分分散。胶乳的加入量：绝干颜料的的10%。该涂料固含量为68.7%，使用10%氢氧化钠水溶液将涂料的pH值调节在8~9之间。

涂料B：

    配制瓷土与碳酸钙混合液。减少羧基丁苯胶乳的加入量，由绝干颜料的10%降低到8%，然后加入实施例一、二、三制备的涂料高效胶黏剂，加入量（绝干）为绝干颜料的1%。其余配制方法相同，调节涂料的固含与pH值。

    将涂料A与涂料B分别对纸张进行涂布，然后进行纸张性能测试。

使用羧基丁苯胶乳配制的涂料A与实施例产品代替2份胶乳制成的涂料B（涂料其它配方相同）性能指标对比如下表所示：

使用羧基丁苯胶乳配制的涂料A与实施例产品代替2份胶乳制成的涂料B（涂料其它配方相同）在铜版原纸上进行底涂、面涂两道涂布。然后对纸样进行检测，指标如下表所示：

由以上数据可知，使用本发明涂料高效胶黏剂代替部分胶乳配制的涂料，与原配方涂料相比，保水值下降，涂料保水性能大幅提高。

使用本发明产品涂料高效胶黏剂代替部分胶乳配制的涂料，与使用原配方涂料涂布的纸张相比，纸张的表面强度显著提高，并且白度、光滑度等性能指标也很优异。

Claims (9)

1.一种涂料高效胶黏剂，其特征在于：该胶黏剂由以下重量份的原料制成：

丙烯共聚物与乙烯共聚物            100份

不饱和羧酸                                    5~15份

自由基引发剂                                       1.5~5份

表面活性剂                                    0.3~0.8份

水                                                           300~750份，

其中，丙烯共聚物与乙烯共聚物的质量比为1:8~8:1；

制备方法如下：

丙烯共聚物和乙烯共聚物置于密闭容器中于150~180℃中加热，搅拌，在该温度下保温2小时，得到熔融态聚合物，然后加入水和表面活性剂，将温度控制在100~120℃之间，并缓慢加入不饱和羧酸和自由基引发剂，不断搅拌，保温1~2小时后使其自然冷却至室温，得到胶黏剂成品。

2.根据权利要求1所述的涂料高效胶黏剂，其特征在于，各原料的重量配比为：

丙烯共聚物与乙烯共聚物            100份

不饱和羧酸                                    6~10份

自由基引发剂                                       2~3.5份

表面活性剂                                    0.4~0.6份

水                                                           350~500份，

丙烯共聚物与乙烯共聚物的质量比为3:8~8:3。

3.根据权利要求1或2所述的涂料高效胶黏剂，其特征在于，所述丙烯共聚物是由选自丙烯和具有5~15个碳原子的α－烯烃的两种烯烃，在茂金属催化剂的条件下进行聚合制得，分子量在9万~13万之间，并且在反应器中都引入一种具有3-10个碳原子的饱和脂肪烃，其浓度为0.5~20mol%；

所述乙烯共聚物是由选自乙烯和具有5~15个碳原子的α－烯烃的两种烯烃，在茂金属催化剂的条件下进行聚合制得，分子量在3万~5万之间，并且在反应器中都引入一种具有3-10个碳原子的饱和脂肪烃，其浓度为0.5~20mol%。

4.所述茂金属催化剂是由烷基铝或铝氧烷和茂金属化合物组成的均相催化剂。

5.根据权利要求1或2所述的涂料高效胶黏剂，其特征在于：所述不饱和羧酸为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐中的一种或两种以上物质的混合物。

6.根据权利要求1或2所述的涂料高效胶黏剂，其特征在于：所述自由基引发剂为叔丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯或过氧化二苯甲酰。

7.根据权利要求1或2所述的涂料高效胶黏剂，其特征在于：所述表面活性剂为高级烷基磺酸钠、硬脂酸、烷基苯磺酸钠中的一种或两种以上物质的混合物。

8.根据权利要求1或2所述的涂料高效胶黏剂，其特征在于：所述胶黏剂的平均粒径低于1μm。

9.权利要求1或2涂料高效胶黏剂的应用方法，其特征在于，与胶乳配合使用，在涂料制备的过程中加入胶乳后转低速搅拌，同时将适量权利要求1的涂料高效胶黏剂加入涂料制备槽中，搅拌均匀即可，胶黏剂加入量为绝干颜料的0.5~1.5%。