CN104211858B

CN104211858B - 羧基丁苯胶乳及其制备方法

Info

Publication number: CN104211858B
Application number: CN201410475389.5A
Authority: CN
Inventors: 蔡杨勇; 冯明东; 周建新; 余军生; 黄松贵
Original assignee: Zhuhai Jinji Chemical Co ltd
Current assignee: Zhuhai Jinji Chemical Co ltd
Priority date: 2014-09-17
Filing date: 2014-09-17
Publication date: 2015-12-30
Anticipated expiration: 2034-09-17
Also published as: CN104211858A

Abstract

本发明公开一种羧基丁苯胶乳，由苯乙烯、丁二烯、丙烯酸、种子胶、乳化剂、功能单体、焦磷酸钠、硫醇、螯合剂过硫酸铵等组分制成。本发明还公开一种羧基丁苯胶乳的制备方法在反应釜的侧壁设置超声波辐照装置，在反应时，其功率为600-1000W，超声波频率可以为60～80khz，声波的功率密度可以为2～5w/cm²。本发明的有益效果是：可以有效提高反应效率，减少副反应产生，单体转化率可提高至99％以上，反应时间可缩短为4～7小时，大大减少了回收单体量，降低了能量消耗；最大程度地消除了残余单体对体系稳定性的破坏和对环境的污染，具有优越的拉伸强度、抗磨性、黏结强度、耐水洗、耐碱性以及抗污性等性能，且具有优越的机械稳定性以及化学稳定性。

Description

羧基丁苯胶乳及其制备方法

技术领域

本发明涉及羧基丁苯胶乳技术领域，具体是一种羧基丁苯胶乳及其制备方法。

背景技术

随着社会经济的快速发展，我国人均用纸量越来越大，人均达到60公斤左右。据中国造纸协会统计，2004～2013年，纸及纸板生产量年均增长8.26％，消费量年均增长6.74％，其中，2013年全国纸及纸板生产企业约3400家，全国纸及纸板生产量10110万吨，较上年增长-1.37％。消费量9782万吨，较上年增长-2.65％，人均年消费量为72千克(13.61亿人)。在主要产品中，主要产品中：新闻纸生产量360万吨，占纸及纸板总产量3.56％，消费量362万吨，占纸及纸板总消费量3.70％；未涂布印刷书写纸生产量1720万吨，占纸及纸板总产量17.01％，消费量1627万吨，占纸及纸板总消费量16.63％；涂布印刷纸生产量770万吨，占纸及纸板总产量7.62％，消费量623万吨，占纸及纸板总消费量6.37％；其中铜版纸生产量685万吨，占纸及纸板总产量的6.78％，消费量577万吨，占纸及纸板总消费量5.90％，同比增长-0.69％；生活用纸生产量795万吨，占纸及纸板总产量7.86％，消费量734万吨，占纸及纸板总消费量7.50％，同比增长0.41％；包装用纸生产量635万吨，占纸及纸板总产量6.28％，消费量650万吨，占纸及纸板总消费量6.64％；白纸板生产量1360万吨，占纸及纸板总产量13.45％，消费量1310万吨，占纸及纸板总消费量13.39％，其中涂布白纸板生产量1310万吨，占纸及纸板总产量12.96％，消费量1259万吨，占纸及纸板总消费量12.87％；箱纸板生产量2040万吨，占纸及纸板总产量20.18％，消费量2106万吨，占纸及纸板总消费量21.53％；瓦楞原纸生产量2015万吨，占纸及纸板总产量19.93％，消费量2013万吨，占纸及纸板总消费量20.58％；特种纸及纸板生产量230万吨，占纸及纸板总产量2.27％，消费量188万吨，占纸及纸板总消费量1.92％。

现在，人们对纸张的质量要求越来越高。表面涂布是提高纸张质量的一个重要途径。随着高档包装需求的增加，涂布纸将是今后发展的趋势。在涂布纸生产过程中，对涂料性能的要求很高，即要具有很好的流变性能：在高剪切力条件下，涂料的粘度要低，这样输送起来就很方便，而且能耗低；涂布好后，涂料粘度回复，但不能太快，涂料有一定的流平性能，使涂布表面平整。并且要求尽可能的提高涂料的固含量，这样就会降低烘干的成本。要使涂料达到上述的要求，胶乳的性能是关键。胶乳要保证具有良好的粘结强度，提高涂布纸表面强度；配制高固含量的涂料时，粘度不能太高，符号输送的要求；涂布后，具有较好的流平性能，提高涂布纸表面的光泽度。

羧基丁苯胶乳是目前在涂布纸生产上应用范围最广的胶乳，但是这些胶乳粘结强度和流变性能比较差，不能满足要求；耐水性和耐热性都比较差，涂布后，涂料的流平性能较差，导致涂布面不平整。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种耐水性和耐热性好，粘结强度高，流变性好，涂布后流平性优异的涂布面平整的羧基丁苯胶乳。

本发明的另一目的是提供一种生产成本低，转化率高，反应速度快的羧基丁苯胶乳的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：羧基丁苯胶乳，由包括以下重量份数组分制成：

所述乳化剂由阴离子乳化剂和非离子乳化剂以(3～4)∶1的质量比复合而成；所述阴离子乳化剂为C8～C18烷基苯磺酸钠、C8～C18烷基硫酸钠、C8～C18烷基二酚醚二磺酸钠中的一种或多种；所述非离子乳化剂为环氧乙烷加成数为5～20的C8～C12烷基酚聚氧乙烯醚、环氧乙烷加成数为5～20的C8～C12脂肪醇聚氧乙烯醚以及环氧丙烷加成数为2～10的C4～C8脂肪醇聚氧丙烯醚中的一种或多种。

所述种子胶选自瓜尔胶或刺槐豆胶。

所述种子胶可以是羧基丁苯胶乳种子乳液，所述羧基丁苯胶乳种子乳液由以下重量份数组分制成：

上述羧基丁苯胶乳种子乳液在使用的时候事先制备好，然后按上述比例加入主体配方中，可以使反应体系更加平稳，有效的提高羧基丁苯胶乳的自平性，可以达到最优化的乳液固含量、转化率、机械稳定性以及化学稳定性。

所述硫醇优选烷基硫醇，比如乙二硫醇、乙硫醇、半胱氨酸或者二烷基硫醇。

所述螯合剂为乙二胺四乙酸二钠或乙二胺四乙酸四钠。

所述功能单体可以是丙烯酰胺或者N-羟甲基丙烯酰胺，加入占总质量6～8％的丙烯酰胺或者N-羟甲基丙烯酰胺共聚单体，在胶乳链段上引入酰胺基，在其后的成膜过程中，酰胺基之间和酰胺基与胶乳链段上的其它基团，如羧基，羟基，腈基等之间发生缩合反应而次年改成交联键，形成交联聚合物，从而使线性乳液聚合物交联，生产三维网状结构，这样赋予了聚合体更优的拉伸强度、抗磨性、黏结强度、耐水洗、耐碱性以及抗污性等性能。

优选的，所述功能单体为丙烯腈、丙烯酰胺和N-羟甲基丙烯酰胺组合物，其中所述丙烯腈、丙烯酰胺和N-羟甲基丙烯酰胺的质量比为1∶3-6∶2-3。最优选的，所述丙烯腈、丙烯酰胺和N-羟甲基丙烯酰胺的质量比1∶3∶2。接入上述比例丙烯腈的羧基丁苯胶乳，可以用于提高纸的适印性，因为接入丙烯腈的胶乳聚合物涂层在印刷时，涂层与印刷油墨之间的相互作用力大大减小，油墨转移到纸表面以及吸收如涂层内的油墨就多，从而提高了纸印刷后的光泽度，因丙烯腈玻璃化温度比较高，胶乳接枝上丙烯腈后，胶乳的玻璃化温度也变高，可以提高涂布纸的光泽度和平滑度。与所述丙烯酰胺和N-羟甲基丙烯酰胺按上述比例混合使用，上述效果更加，使聚合反应速度适中，胶乳稳定性更好，各项性能指标更为优异；通过按比例的引入羟基、羧基、酰胺基功能团，可以很好的解决功能性单体的分配性问题。羟基作用是不易絮凝，增加了稳定性；酰胺基可以提高粘结力，从而提高涂覆表面强度。

羧基丁苯胶乳的制备方法，其包括如下步骤：

(1)反应釜经氮气置换、抽真空后，分别投入原料配方中40～80％的水、20～40％的乳化剂、20～40％的丙烯酸、焦磷酸钠、功能单体、种子胶和螯合剂；

(2)升温至83～94℃后，在2～4小时内匀速滴加丁二烯和苯乙烯、硫醇、剩余的丙烯酸、原料配方中70～80％的过硫酸铵、5～8％的烧碱和剩余的乳化剂；

(3)单体滴加完毕后，提高反应温度至93～98℃，继续反应2～3小时；当单体参与聚合的总转化率达到单体总质量的98.0％以上时，降温至65～75℃，转料至脱气釜，加入剩余的过硫酸铵和原料配方中50～70％的烧碱，控制脱气釜真空度为-0.07～-0.09MPa，减压闪蒸脱气3.5～4.5小时，然后继续用剩余的烧碱pH值至7～9，降温到35～45℃。

所述反应釜的侧壁设置超声波辐照装置，在生产时，调节功率为600-1000W，超声波频率可以为60～80khz，声波的功率密度可以为2～5w/cm²。上述频率的超声波在反应体系中传播时，将促使液体中不同种类物质微粒进行恰当的激烈振动，导致液体微粒之间发生猛烈的撞击作用，起到很好的搅拌作用，从而使两种不相溶的液体(如水和油)发生乳化，并且加速溶质溶解，加速化学反应。

优选的，所述超声波辐照装置为脉冲式对所述反应釜进行超声波辐照，每辐照3-6分钟关闭3分钟，然后再开启对反应釜进行辐照。这样可以避免反应釜内物料在超声波辐照下过度空化，使温度升高过度，导致副反应产生。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：可以有效提高反应效率，减少副反应产生，单体转化率可提高至99％以上，反应时间可缩短为4～7小时，大大减少了回收单体量，降低了能量消耗；最大程度地消除了残余单体对体系稳定性的破坏和对环境的污染，具有优越的拉伸强度、抗磨性、黏结强度、耐水洗、耐碱性以及抗污性等性能，且具有优越的机械稳定性以及化学稳定性。

附图说明

图1为本发明羧基丁苯胶乳的制备方法中反应釜的主视结构示意图；

图2为本发明羧基丁苯胶乳的制备方法中反应釜的俯视结构示意图；

图3为贴壁式超声波换能器装置的结构示意图；

图4为钳式超声波换能器装置的结构示意图；

图5为脱气釜的主视结构示意图；

图6为脱气釜的俯视结构示意图；

图7为羧基丁苯胶乳的制备系统的系统构造图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明进行详细的说明。

实施例1

羧基丁苯胶乳，由包括以下重量份数组分制成：

实施例2

羧基丁苯胶乳，由包括以下重量份数组分制成：

实施例3

羧基丁苯胶乳，由包括以下重量份数组分制成：

实施例4

羧基丁苯胶乳，由包括以下重量份数组分制成：

所述乳化剂由阴离子乳化剂和非离子乳化剂以(3～4)∶1的质量比复合而成；所述阴离子乳化剂为C8～C18烷基苯磺酸钠、C8～C18烷基硫酸钠、C8～C18烷基二酚醚二磺酸钠中的一种或多种；所述非离子乳化剂为环氧乙烷加成数为5～20的C8～C12烷基酚聚氧乙烯醚、环氧乙烷加成数为5～20的C8～C12脂肪醇聚氧乙烯醚以及环氧丙烷加成数为2～10的C4～C8脂肪醇聚氧丙烯醚中的一种或多种。优选的，所述乳化剂由十二烷基苯磺酸钠∶环氧乙烷加成数为15的C10烷基酚聚氧乙烯醚为3∶1的质量比复合而成。上述阴离子乳化剂可以控制聚合体系的在适当的反应速度，而添加的非离子乳化剂可以提高乳液的化学稳定性，提高乳化效果，从而改善羧基丁苯胶乳的黏结强度、耐水洗、耐碱性以及抗污性等性能。

所述硫醇优选烷基硫醇，可以选用乙二硫醇、乙硫醇、半胱氨酸或者二烷基硫醇一种或者两中以上组合。所述螯合剂为乙二胺四乙酸二钠或乙二胺四乙酸四钠。

所述功能单体可以是丙烯酰胺或者N-羟甲基丙烯酰胺，加入占总质量6～8％的丙烯酰胺或者N-羟甲基丙烯酰胺共聚单体，在胶乳链段上引入酰胺基，在其后的成膜过程中，酰胺基之间和酰胺基与胶乳链段上的其它基团，如羧基，羟基，腈基等之间发生缩合反应而次年改成交联键，形成交联聚合物，从而使线性乳液聚合物交联，生产三维网状结构，这样赋予了聚合体更优的拉伸强度、抗磨性、黏结强度、耐水洗、耐碱性以及抗污性等性能。优选的，所述功能单体为丙烯腈、丙烯酰胺和N-羟甲基丙烯酰胺组合物，其中所述丙烯腈、丙烯酰胺和N-羟甲基丙烯酰胺的质量比为1∶3-6∶2-3。最优选的，所述丙烯腈、丙烯酰胺和N-羟甲基丙烯酰胺的质量比1∶3∶2。接入上述比例丙烯腈的羧基丁苯胶乳，可以用于提高纸的适印性，因为接入丙烯腈的胶乳聚合物涂层在印刷时，涂层与印刷油墨之间的相互作用力大大减小，油墨转移到纸表面以及吸收如涂层内的油墨就多，从而提高了纸印刷后的光泽度，因丙烯腈玻璃化温度比较高，胶乳接枝上丙烯腈后，胶乳的玻璃化温度也变高，可以提高涂布纸的光泽度和平滑度。与所述丙烯酰胺和N-羟甲基丙烯酰胺按上述比例混合使用，上述效果更加，使聚合反应速度适中，胶乳稳定性更好，各项性能指标更为优异；通过按比例的引入羟基、羧基、酰胺基功能团，可以很好的解决功能性单体的分配性问题。羟基作用是不易絮凝，增加了稳定性；酰胺基可以提高粘结力，从而提高涂覆表面强度。

所述种子胶选自瓜尔胶或刺槐豆胶。

优选的，所述种子胶可以是羧基丁苯胶乳种子乳液，羧基丁苯胶乳种子乳液在使用的时候事先制备好，然后按上述比例加入主体配方中，可以使反应体系更加平稳，有效的提高羧基丁苯胶乳的自平性，可以达到最优化的乳液固含量、转化率、机械稳定性以及化学稳定性。

其中，所述羧基丁苯胶乳种子乳液可以由以下重量份数组分制成：

对配方的改善性能见下表，实用上述羧基丁苯胶乳种子乳液后，以下各种性能均可以超过下表。

优选的，所述羧基丁苯胶乳种子乳液由以下重量份数组分制成：

本实施例得到的羧基丁苯胶乳种子乳液，使反应体系更加平稳，制得的羧基丁苯胶乳的自平性最好，转化率、机械稳定性以及化学稳定性都处于最佳状态。

上述羧基丁苯胶乳种子乳液的制备方法，其包括如下步骤：

(1)在反应釜分别投入原料配方中40～80％的水、20～40％的十二烷基苯磺酸钠、20～40％的丙烯酸、焦磷酸钠、丙烯酰胺、瓜尔胶和乙二胺四乙酸二钠；

(2)升温至85～94℃后，在2～3小时内匀速滴加丁二烯和苯乙烯、二烷基硫醇、剩余的丙烯酸、原料配方中70～80％的过硫酸铵、5～8％的烧碱和剩余的十二烷基苯磺酸钠；

(3)单体滴加完毕后，提高反应温度至94～98℃，继续反应2～3小时；当单体参与聚合的总转化率达到单体总质量的98.0％以上时，降温至67～75℃，转料至脱气釜，加入剩余的过硫酸铵和原料配方中50～70％的烧碱，控制脱气釜真空度为-0.07～-0.09MPa，减压闪蒸脱气3～4小时，然后继续用剩余的烧碱pH值至7～9，降温到35～45℃。

优选的，上述羧基丁苯胶乳种子乳液的制备方法，其包括如下步骤：

(1)在反应釜分别投入原料配方中50％的水、30％的十二烷基苯磺酸钠、30％的丙烯酸、焦磷酸钠、丙烯酰胺、瓜尔胶和乙二胺四乙酸二钠；

(2)升温至90℃后，在53小时内匀速滴加丁二烯和苯乙烯、二烷基硫醇、剩余的丙烯酸、原料配方中75％的过硫酸铵、6％的烧碱和剩余的十二烷基苯磺酸钠；

(3)单体滴加完毕后，提高反应温度至95℃，继续反应53小时；当单体参与聚合的总转化率达到单体总质量的99.0％以上时，降温至70℃，转料至脱气釜，加入剩余的过硫酸铵和原料配方中60％的烧碱，控制脱气釜真空度为-0.08MPa，减压闪蒸脱气4小时，然后继续用剩余的烧碱pH值至8，降温到40℃。

实施例5

上述实施例中的羧基丁苯胶乳的制备方法，其包括如下步骤：

(1)反应釜经氮气置换、抽真空后，分别投入原料配方中40％的水、20％的乳化剂、20％的丙烯酸、焦磷酸钠、功能单体、种子胶和螯合剂，280RPM转速进行搅拌。；

(2)升温至83℃后，在2小时内匀速滴加丁二烯和苯乙烯、硫醇、剩余的丙烯酸、原料配方中70％的过硫酸铵、5％的烧碱和剩余的乳化剂，220RPM转速进行搅拌；

(3)单体滴加完毕后，提高反应温度至93℃，继续反应2小时，200RPM转速进行搅拌；当单体参与聚合的总转化率达到单体总质量的98.0％以上时，降温至65℃，转料至脱气釜，加入剩余的过硫酸铵和原料配方中50％的烧碱，控制脱气釜真空度为-0.07MPa，减压闪蒸脱气3.5小时，然后继续用剩余的烧碱pH值至7，降温到35℃。

所述反应釜的侧壁设置超声波辐照装置，在反应时，其功率为600W，超声波频率可以为60khz，声波的功率密度可以为2w/cm²。所述超声波辐照装置为脉冲式对所述反应釜进行超声波辐照，每辐照3分钟关闭3分钟。

实施例6

(1)反应釜经氮气置换、抽真空后，分别投入原料配方中80％的水、40％的乳化剂、40％的丙烯酸、焦磷酸钠、功能单体、种子胶和螯合剂，300RPM转速进行搅拌；

(2)升温至94℃后，在4小时内匀速滴加丁二烯和苯乙烯、硫醇、剩余的丙烯酸、原料配方中80％的过硫酸铵、8％的烧碱和剩余的乳化剂，220RPM转速进行搅拌；

(3)单体滴加完毕后，提高反应温度至98℃，继续反应3小时，180RPM转速进行搅拌；；当单体参与聚合的总转化率达到单体总质量的99.0％以上时，降温至75℃，转料至脱气釜，加入剩余的过硫酸铵和原料配方中70％的烧碱，控制脱气釜真空度为-0.09MPa，减压闪蒸脱气4.5小时，然后继续用剩余的烧碱pH值至9，降温到45℃。

所述反应釜的侧壁设置超声波辐照装置，在反应时，其功率为1000W，超声波频率可以为80khz，声波的功率密度可以为5w/cm²。所述超声波辐照装置为脉冲式对所述反应釜进行超声波辐照，每辐照4分钟关闭3分钟，然后再开启对反应釜进行辐照。

实施例7

(1)反应釜经氮气置换、抽真空后，分别投入原料配方中50％的水、30％的乳化剂、30％的丙烯酸、焦磷酸钠、功能单体、种子胶和螯合剂，290RPM转速进行搅拌；

(2)升温至88℃后，在3小时内匀速滴加丁二烯和苯乙烯、硫醇、剩余的丙烯酸、原料配方中75％的过硫酸铵、7％的烧碱和剩余的乳化剂，210RPM转速进行搅拌；

(3)单体滴加完毕后，提高反应温度至94℃，继续反应3小时；当单体参与聚合的总转化率达到单体总质量的99.0％以上时，降温至73℃，转料至脱气釜，加入剩余的过硫酸铵和原料配方中60％的烧碱，控制脱气釜真空度为-0.08MPa，减压闪蒸脱气4小时，然后继续用剩余的烧碱pH值至8，降温到40℃。

所述反应釜的侧壁设置超声波辐照装置，在反应时，其功率为800W，超声波频率可以为70khz，声波的功率密度可以为4w/cm²。所述超声波辐照装置为脉冲式对所述反应釜进行超声波辐照，每辐照5分钟关闭3分钟，然后再开启对反应釜进行辐照。

所述反应釜，如图1和图2所示，包括内筒体8和封装在内筒体8两端的封头6，所述内筒体8外设置夹套筒体7，所述夹套筒体7的一端与所述内筒体8密闭连接，所述夹套筒体7的另一端与夹套封头5连接；所述内筒体8内设置搅拌轴20，所述搅拌轴20上安装若干用于搅拌的叶片21，所述搅拌轴20一端与搅拌电机14的输出轴连接，所述搅拌轴20的另一端置于固定在所述下端封头6上的轴承23上，使搅拌更加稳定，且所述搅拌轴20可以长久的高速运转，提高搅拌效果，从而提高产品品质。所述搅拌电机14固定于上端的封头6的凸缘上，这样使搅拌电机安装更加稳定。在所述内筒体8内固定冷却组件19，所述冷却组件19的出水口与所述夹套筒体的入水口17连接，所述冷却组件的入水口与设置在上封头上的入料口连接。所述冷却组件19通过筋板组件12固定于所述内筒体8内侧壁上。在所述内筒体8内设置测温口10，所述测温口10上设置有加强管9，且所述测温口10上设置有用于便于安装连接的法兰。在所述下端封头6上设置出料口(1，22)，所述出料口(1，22)穿过下端所述封头1与夹套封头的空间；另外下端所述封头6还设置测压口2；在夹套封头设置冷却水出口3，用于导出冷却水。另外，在下端所述封头上还可以设置下端测温口4，用于更为准确的检测温度。所述夹套筒体7与内筒体8之间的夹套空间内设置有导流板18。在上端的封头上可以设置有水平吊盖人孔13，用于方便对内筒体内进行检修和清理。在上端的封头上设置视镜，用于观察所述内筒体内的工作状态。在上端的封头上设置两个吊耳15，用于方便在安装时进行吊装。在所述夹套筒体7的侧壁上设置四个用于安装固定的耳座11，以便于安装。所述冷却组件19由固定在所述内筒体8内若干冷却管组成，所述冷却管分组排布，每组冷却管之间通过接管及法兰连接。所述冷却管设置有四组，均匀的布置于所述内筒体内侧壁上。所述功能接口包括安全阀接口、放空口、氮气进口、引发剂进口26、平衡口、进料口24、备用口27以及压力表接口等，方便使用，且具有良好的扩展功能。所述内筒体8侧壁排布若干超声波处理装置28，用于对内筒体8进行超声波辐照。

所述超声波处理装置28可以固定于所述内筒体8外侧壁上。所述超声波处理装置28可以是贴壁式超声波换能器装置，如图3所示，其包括有超声波发生器283和超声波振换能器282所述超声波发生器283通过电线与超声波振换能器282连接，所述超声波振换能器固定在前置附块281上。所述前置附块281具有与所述内筒体8外侧壁一样的安装弧面，通过焊接或者螺钉紧贴的固定于所述所述内筒体8外侧壁上。超声波换能器以其超声辐照方向垂直于所述内筒体8的中轴线，超声波换能器向所述内筒体8外侧壁内辐照超声波。所述贴壁式超声波换能器装置均匀的固定在所述内筒体8外侧壁，以避免存在死角等。

所述超声波处理装置28可以为钳式超声波换能器装置，所述钳式超声波换能器装置，如图4所述包括换能器组件和功能夹具，所述换能器组件包括换能器和变幅杆，换能器与和变幅杆连接，最少一个换能器组件与功能夹具连接，所述功能夹具夹设于所述内筒体8外侧壁。所述功能夹具可以包括辐照前沿近杆块和辐照前沿托管块，辐照前沿近杆块和辐照前沿托管块内设置容纳接受超声辐照的所述内筒体8的功能夹具腔，辐照前沿近杆块连接所述辐照前沿托管块将接受超声辐照的所述内筒体8夹紧。所述辐照前沿近杆块和/或辐照前沿托管块与变幅杆通过接驳螺杆连接。换能器可以是压电式或者磁致式的。换能器与变幅杆通过接驳螺杆将其组合而成的换能器组件，换能器通过导线与超声波发射电器连接，超声波发射电器产生的超声波通过功能夹具向接受超声辐照的所述内筒体8内辐照，可以显著增强超声功能。辐照前沿近杆块和辐照前沿托管块组成的功能夹具通过旋紧螺杆组合成，辐照前沿近杆块通过接驳螺杆与变幅杆旋紧连接，使功能夹具和换能器组件紧紧的连接为一体。在功能夹具构成的功能夹具腔内设置有可自然组构成紧箍圈套，使功能夹具与接受超声辐照所述内筒体8的功能夹具腔能够夹贴紧，并可以十分吻合地贴合。功能夹具是钳式超声波处理器技术提升突破重要部件，它的材料选择最好是经过材质处理调整好的硬度和韧度的金属或者合金，或者其他刚性材质以达到谐振聚集超声能量，并通畅辐照直指接受超声辐照所述内筒体8内，能明显大幅度提升超声功能效果的目的。

实验效果：

针对上述实施例得到的产品进行检测，所有检测方法均是按国家标准提供的方法，具体结果如下。

虽然，上述实施例中不同成分的选择得到的检测数据会存在出入，但是其大概数值均与上述数据相差无几。通过上述检测结果，可见本发明得到的羧基丁苯胶乳具有优良的物化性能，且物理稳定性和化学稳定性好，在应用中可以赋予纸张优异的性能。

羧基丁苯胶乳方法可以在羧基丁苯胶乳的制备系统中实现，如图7所示，羧基丁苯胶乳的制备系统包括用于配制羧基丁苯胶乳种子乳液的辅助反应釜、进行聚合反应的反应釜和脱气釜，所述辅助反应釜与所述反应釜中的一个物料进口连接，所述反应釜的物料出口与所述脱气釜的入料口连接。所述辅助反应釜的物料入口与混合器连接，所述混合器用于将部分物料充分混合后输入所述辅助反应釜中反应，减少所述辅助反应釜搅拌压力，可以有效的节约能源。其中，所述辅助反应釜的转速可以控制在180-220rpm之间的低速运转，这样可以延长所述辅助反应釜使用寿命，也降低了故障率。所述反应釜与水相釜和油相釜连接，且所述反应釜与软水槽计量罐和油相总管连接；所述反应釜与引发剂罐连接，所述与引发剂配料室连接；另外，反应釜与循环水管连接，以提供调节温度的循环水。所述反应釜与循环回水管和排放污水连接，用于收集循环水和排放污水。

所述脱气釜，如图5和图6所示，包括筒体和封装在筒体两端的封头(53，59)形成一个密闭的容器。其中，所述筒体包括大筒体57和小筒体54，所述大筒体57与小筒体54之间通过锥环56连接，形成上大下小的结构在所述筒体内设置搅拌轴517，所述搅拌轴517上安装若干用于搅拌均质的叶片518，所述搅拌轴517一端与搅拌电机511的输出轴连接，所述搅拌轴517的另一端置于固定在下封头53上的轴承上，使搅拌更加稳定，且所述搅拌轴可以长久的高速运转，提高搅拌效果，从而提高脱气效率。在所述大筒体和小筒体外侧表面安装超声波处理装置28，通过超声波的辐照，可以效率可以提高，时间也得到有效的缩短。所述超声波处理装置28的安装方式可以与所述反应釜相同。但是在工作时，所述超声波处理装置28的功率为500-800W，超声波频率可以为70-110khz，声波的功率密度可以为6-8w/cm2。优选的，在工作时，所述超声波处理装置28的功率为600W，超声波频率可以为90khz，声波的功率密度可以为7w/cm2，通过超声波的辐照，可以缩短处理周期，效率可以提高40％以上，时间也得到有效的缩短。在上封头59上可以设置有人孔，用于方便检修人员对筒体内进行检修和清理。在所述上封头59上设置视镜513，用于观察所述筒体内的工作状态。在所述上封头59上设置两个吊耳515，用于方便在安装是进行吊装。在下封头53上设置第一进料口52，在所述大筒体57的侧壁设置第一进料口516，用于同时输入待脱气物料。在下封头53设置出料口51和蒸汽接口520，用于出料和提供蒸汽。且在所述下封头设置压力表接口521，用于连接压力表。在小筒体54侧壁设置测量口519。在所述大筒体7的侧壁上设置四个用于安装固定的耳座58，以便于安装。其中，所述搅拌电机511固定于上封头59的凸缘512上，这样使搅拌电机安装更加稳定。在所述小筒体54内侧壁上设置搅拌挡板55，用以提高搅拌效果。所述上封头59上海设置弯管514。上述接口和弯管均设置有法兰，用于方便连接。所述脱气釜的物料入口与反应釜的物料出口连接，所述脱气釜与消泡剂罐连接，所述反应釜与气液分离器连接，所述脱气釜与真空管连接，且所述脱气釜与放空管连接；所述脱气釜的物料出口与胶乳罐连接，将分离后的胶乳储存起来；所述脱气釜与氮气管连接，用于提供氮气。配料室调配好的消泡剂存储与消泡剂罐储存，然后输送至脱气釜中。所述气液分离器与水冷器连接，所述水冷器与二级气液分离器连接，进行两级气液分离，有效的提高分离效果。所述二级气液分离器产生的废气液体排放至污水池，然后进行处理。所述水冷器与循环水管连接，用于提供热交换用的循环水。

所述辅助反应釜的构造与所述反应釜相同，其体积仅为反应釜的十分之一到五分之一之间。

本发明羧基丁苯胶乳的制备系统可以有效的提高产品生产效率，且能够保证羧基丁苯胶乳各种优良的物化性能。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例，应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明构思在现有技术基础上通过逻辑分析、推理或者根据有限的实验可以得到的技术方案，均应该在由本权利要求书所确定的保护范围之中。

Claims

1.羧基丁苯胶乳，其特征在于，由包括以下重量份数组分制成：

苯乙烯270～290

丁二烯180～200

丙烯酸15～17

种子胶9～11

乳化剂10～12

功能单体6～8

焦磷酸钠1～1.5

硫醇2～4

螯合剂0.01～0.02

过硫酸铵6～8

烧碱3～5

水443.48～497.99；

所述功能单体是丙烯酰胺或者N-羟甲基丙烯酰胺；

所述种子胶是羧基丁苯胶乳种子乳液，所述羧基丁苯胶乳种子乳液由以下重量份数组分制成：

苯乙烯270～290

丁二烯180～200

丙烯酸15～17

瓜尔胶16～25

十二烷基苯磺酸钠10～12

丙烯酰胺6～8

焦磷酸钠1～1.5

二烷基硫醇2～4

乙二胺四乙酸二钠0.01～0.02

过硫酸铵6～8

烧碱3～5

水450～500。

2.按照权利要求1所述的羧基丁苯胶乳，其特征在于，所述乳化剂由阴离子乳化剂和非离子乳化剂以（3～4）：1的质量比复合而成；所述阴离子乳化剂为C8～C18烷基苯磺酸钠、C8～C18烷基硫酸钠、C8～C18烷基二酚醚二磺酸钠中的一种或多种；所述非离子乳化剂为环氧乙烷加成数为5～20的C8～C12烷基酚聚氧乙烯醚、环氧乙烷加成数为5～20的C8～C12脂肪醇聚氧乙烯醚以及环氧丙烷加成数为2～10的C4～C8脂肪醇聚氧丙烯醚中的一种或多种。

3.按照权利要求1所述的羧基丁苯胶乳，其特征在于，所述功能单体为丙烯腈、丙烯酰胺和N-羟甲基丙烯酰胺组合物，其中所述丙烯腈、丙烯酰胺和N-羟甲基丙烯酰胺的质量比为1：3-6:2-3。

4.按照权利要求1-3任一所述的羧基丁苯胶乳的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：

（1）在反应釜分别投入原料配方中40～80%的水、20～40%的乳化剂、20～40%的丙烯酸、焦磷酸钠、功能单体、种子胶和螯合剂；

（2）升温至83～94℃后，在2～4小时内匀速滴加丁二烯和苯乙烯、硫醇、剩余的丙烯酸、原料配方中70～80%的过硫酸铵、5～8%的烧碱和剩余的乳化剂；

（3）单体滴加完毕后，提高反应温度至93～98℃，继续反应2～3小时；当单体参与聚合的总转化率达到单体总质量的98.0%以上时，降温至65～75℃，转料至脱气釜，加入剩余的过硫酸铵和原料配方中50～70%的烧碱，控制脱气釜真空度为-0.07～-0.09MPa，减压闪蒸脱气3.5～4.5小时，然后继续用剩余的烧碱pH值至7～9，降温到35～45℃。

5.按照权利要求4所述的羧基丁苯胶乳的制备方法，其特征在于，所述反应釜的侧壁设置超声波辐照装置，在反应时，其功率为600-1000W，超声波频率为60～80khz，声波的功率密度为2～5w/cm²。

6.按照权利要求5所述的羧基丁苯胶乳的制备方法，其特征在于，所述超声波辐照装置为脉冲式对所述反应釜进行超声波辐照，每辐照3-6分钟关闭3分钟。