CN105220567A - 高白度磁性纸张表面施胶剂及其制备方法 - Google Patents

高白度磁性纸张表面施胶剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及高白度磁性纸张表面施胶剂及其制备方法。传统纸张表面施胶剂难以满足防伪等特殊行业需要。本发明制备聚丙烯酸溶液，加入十二烷基磺酸钠和聚乙二醇-400，水浴保温反应，加入丙烯酸酯类单体，滴加丙烯酸酯类单体及过硫酸铵溶液；Tb2O3掺杂Al2O3-B2O3-SiO2磁性粒子超声分散于水中，滴加乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和聚乙二醇-400，将得到的聚丙烯酸酯乳液滴加到上述溶液中，即得高白度磁性纸张表面施胶剂。本发明可用于对各类纸张进行表面施胶处理，经过施胶后的纸张具有良好的抗张强度和撕裂强度，同时具有较好的磁性，且纸张表面施胶后白度高。

Description

高白度磁性纸张表面施胶剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种纸张表面施胶剂，具体涉及一种高白度磁性纸张表面施胶剂及其制备方法。
背景技术
丙烯酸酯乳液自20世纪30年代开始投入生产和使用，具有很多其他乳液无法比拟的优点，如价格低廉、工艺简单、操作方便、乳液稳定性优良、耐水性好、耐酸性好、透明度高、粘接强度大等特点，因而发展迅速。但是，丙烯酸酯乳液也存在着低温下变脆韧性下降、高温下发粘强度下降、耐污浊性和耐磨性稍差等缺点，使其应用受到了一定限制。将丙烯酸酯乳液与无机纳米粒子共混，可以实现性能上的互补，制备出综合性能优异的复合材料。在聚丙烯酸酯乳液中加入磁性粒子，不仅可以提高复合薄膜的抗张强度和断裂伸长率、同时可赋予薄膜一定的磁性。将复合乳液用做纸张表面施胶剂，不仅可以改善纸张的机械性能，表面性能，印刷适应性等，还可以赋予纸张磁性，应用于特殊行业中。
发明内容
本发明的目的是提供一种高白度磁性纸张表面施胶剂及其制备方法，解决传统纸张表面施胶剂难以满足防伪等特殊行业需要的缺陷。
本发明所采用的技术方案是：
高白度磁性纸张表面施胶剂的制备方法，其特征在于：
由以下步骤实现：
步骤一：聚丙烯酸酯乳液的制备：
称取0.3～0.6重量份的聚丙烯酸溶解于15～20重量份的水中，搅拌均匀，用氨水调节体系pH=6.5～7.5；
取0.06～0.08重量份的十二烷基磺酸钠和0.03～0.06重量份的聚乙二醇-400，将两者混合均匀，与上述聚丙烯酸水溶液同时加入到三口烧瓶中，水浴40～50℃保温反应0.5h；
然后，称取2.5～5.0重量份的丙烯酸酯类单体加入到上述三口烧瓶中，75℃水浴反应0.5h；
接着，同时滴加5～10重量份的丙烯酸酯类单体以及0.01～0.02重量份的过硫酸铵溶液，过硫酸铵溶液的质量分数为1.43%；
滴加完成后，80℃水浴保温反应2h；
步骤二：高白度磁性纸张表面施胶剂，即聚丙烯酸酯/Tb2O3掺杂Al2O3-B2O3-SiO2磁性粒子复合乳液的制备：
称取0.50～1.0重量份的Tb2O3掺杂Al2O3-B2O3-SiO2磁性粒子于15～20重量份的水中，超声分散10min，接着在50r/min机械搅拌下，依次将0.10～0.20重量份的乙烯基三乙氧基硅烷，2.5～3.0重量份的乙烯基三甲氧基硅烷和0.15～0.25重量份的聚乙二醇-400滴加到上述溶液中，滴加完毕，持续搅拌0.5h；
接着，将40～50重量份的步骤一中得到的聚丙烯酸酯乳液滴加到上述溶液中，即得聚丙烯酸酯/Tb2O3掺杂Al2O3-B2O3-SiO2磁性粒子复合乳液，即高白度磁性纸张表面施胶剂。
如所述的高白度磁性纸张表面施胶剂的制备方法制得的高白度磁性纸张表面施胶剂。
本发明具有以下优点：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种工艺方法操作简单、原料廉价和经济可行的磁性纸张表面施胶剂的制备方法，旨在解决传统纸张表面施胶剂难以满足防伪等特殊行业需要的缺陷。本发明为工业化生产一种高白度磁性纸张表面施胶剂-聚丙烯酸酯/Tb2O3掺杂Al2O3-B2O3-SiO2磁性粒子复合乳液提供了技术条件，利用本发明制得的纸张表面施胶剂可用于对各类纸张进行表面施胶处理，经过施胶后的纸张具有良好的抗张强度和撕裂强度，同时具有较好的磁性，且纸张表面施胶后白度高。
附图说明
图1：Tb2O3掺杂Al2O3-B2O3-SiO2磁性粒子的场发射扫描电镜照片。
图2：聚丙烯酸酯/Tb2O3掺杂Al2O3-B2O3-SiO2磁性粒子复合乳液成膜后的场发射扫描电镜照片。
图3：聚丙烯酸酯/Tb2O3掺杂Al2O3-B2O3-SiO2磁性粒子复合乳液施胶后纸张的机械性能。
图4：聚丙烯酸酯/Tb2O3掺杂Al2O3-B2O3-SiO2磁性粒子复合乳液施胶后纸张的白度。
图5：聚丙烯酸酯/Tb2O3掺杂Al2O3-B2O3-SiO2磁性粒子复合乳液施胶后纸张的磁滞回线。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。
本发明涉及高白度磁性纸张表面施胶剂的制备方法，即聚丙烯酸酯/Tb2O3掺杂Al2O3-B2O3-SiO2磁性粒子复合乳液的制备方法，采用表面改性技术对磁性粒子进行表面处理，解决磁性粒子在聚丙烯酸酯乳液中的分散问题，利用共混法制备聚丙烯酸酯/Tb2O3掺杂Al2O3-B2O3-SiO2磁性粒子复合乳液，并将其应用于阔叶木和竹叶浆纸张表面施胶中。具体由以下步骤实现：
步骤一：聚丙烯酸酯乳液的制备：
称取0.3～0.6重量份的聚丙烯酸溶解于15～20重量份的水中，搅拌均匀，用氨水调节体系pH=6.5～7.5；
取0.06～0.08重量份的十二烷基磺酸钠和0.03～0.06重量份的聚乙二醇-400，将两者混合均匀，与上述聚丙烯酸水溶液同时加入到三口烧瓶中，水浴40～50℃保温反应0.5h；
然后，称取2.5～5.0重量份的丙烯酸酯类单体加入到上述三口烧瓶中，75℃水浴反应0.5h；
接着，同时滴加5～10重量份的丙烯酸酯类单体以及0.01～0.02重量份的过硫酸铵溶液，过硫酸铵溶液的质量分数为1.43%；
滴加完成后，80℃水浴保温反应2h；
步骤二：高白度磁性纸张表面施胶剂，即聚丙烯酸酯/Tb2O3掺杂Al2O3-B2O3-SiO2磁性粒子（MaterialsLetters,2014,137:487-490）复合乳液的制备：
称取0.50～1.0重量份的Tb2O3掺杂Al2O3-B2O3-SiO2磁性粒子于15～20重量份的水中，超声分散10min，接着在50r/min机械搅拌下，依次将0.10～0.20重量份的乙烯基三乙氧基硅烷，2.5～3.0重量份的乙烯基三甲氧基硅烷和0.15～0.25重量份的聚乙二醇-400滴加到上述溶液中，滴加完毕，持续搅拌0.5h；
接着，将40～50重量份的步骤一中得到的聚丙烯酸酯乳液滴加到上述溶液中，即得聚丙烯酸酯/Tb2O3掺杂Al2O3-B2O3-SiO2磁性粒子复合乳液，即高白度磁性纸张表面施胶剂。
所述磁性和高白度是由Tb2O3掺杂Al2O3-B2O3-SiO2磁性粒子引起的。硅烷偶联剂（乙烯基三乙氧基硅烷，乙烯基三甲氧基硅烷）和聚乙二醇-400主要起到磁性粒子的表面改性和磁性粒子在聚丙烯酸酯乳液中均匀分散的作用。
实施例1：
步骤一：聚丙烯酸酯乳液的制备：
称取0.3重量份的聚丙烯酸溶解于20重量份的水中，搅拌均匀，用氨水调节体系pH=6.5；
取0.08重量份的十二烷基磺酸钠和0.03重量份的聚乙二醇-400，将两者混合均匀，与上述聚丙烯酸水溶液同时加入到三口烧瓶中，水浴50℃保温反应0.5h；
然后，称取2.5重量份的丙烯酸酯类单体加入到上述三口烧瓶中，75℃水浴反应0.5h；
接着，同时滴加10重量份的丙烯酸酯类单体以及0.01重量份的过硫酸铵溶液，过硫酸铵溶液的质量分数为1.43%；
滴加完成后，80℃水浴保温反应2h；
步骤二：高白度磁性纸张表面施胶剂，即聚丙烯酸酯/Tb2O3掺杂Al2O3-B2O3-SiO2磁性粒子复合乳液的制备：
称取1.0重量份的Tb2O3掺杂Al2O3-B2O3-SiO2磁性粒子于15重量份的水中，超声分散10min，接着在50r/min机械搅拌下，依次将0.20重量份的乙烯基三乙氧基硅烷，2.5重量份的乙烯基三甲氧基硅烷和0.25重量份的聚乙二醇-400滴加到上述溶液中，滴加完毕，持续搅拌0.5h；
接着，将40重量份的步骤一中得到的聚丙烯酸酯乳液滴加到上述溶液中，即得聚丙烯酸酯/Tb2O3掺杂Al2O3-B2O3-SiO2磁性粒子复合乳液，即高白度磁性纸张表面施胶剂。
实施例2：
步骤一：聚丙烯酸酯乳液的制备：
称取0.4重量份的聚丙烯酸溶解于17重量份的水中，搅拌均匀，用氨水调节体系pH=7.0；
取0.07重量份的十二烷基磺酸钠和0.04重量份的聚乙二醇-400，将两者混合均匀，与上述聚丙烯酸水溶液同时加入到三口烧瓶中，水浴45℃保温反应0.5h；
然后，称取3.5重量份的丙烯酸酯类单体加入到上述三口烧瓶中，75℃水浴反应0.5h；
接着，同时滴加7重量份的丙烯酸酯类单体以及0.015重量份的过硫酸铵溶液，过硫酸铵溶液的质量分数为1.43%；
滴加完成后，80℃水浴保温反应2h；
步骤二：高白度磁性纸张表面施胶剂，即聚丙烯酸酯/Tb2O3掺杂Al2O3-B2O3-SiO2磁性粒子复合乳液的制备：
称取0.75重量份的Tb2O3掺杂Al2O3-B2O3-SiO2磁性粒子于17重量份的水中，超声分散10min，接着在50r/min机械搅拌下，依次将0.15重量份的乙烯基三乙氧基硅烷，2.7重量份的乙烯基三甲氧基硅烷和0.2重量份的聚乙二醇-400滴加到上述溶液中，滴加完毕，持续搅拌0.5h；
接着，将45重量份的步骤一中得到的聚丙烯酸酯乳液滴加到上述溶液中，即得聚丙烯酸酯/Tb2O3掺杂Al2O3-B2O3-SiO2磁性粒子复合乳液，即高白度磁性纸张表面施胶剂。
实施例3：
步骤一：聚丙烯酸酯乳液的制备：
称取0.6重量份的聚丙烯酸溶解于15重量份的水中，搅拌均匀，用氨水调节体系pH=7.5；
取0.06重量份的十二烷基磺酸钠和0.06重量份的聚乙二醇-400，将两者混合均匀，与上述聚丙烯酸水溶液同时加入到三口烧瓶中，水浴40℃保温反应0.5h；
然后，称取5.0重量份的丙烯酸酯类单体加入到上述三口烧瓶中，75℃水浴反应0.5h；
接着，同时滴加5重量份的丙烯酸酯类单体以及0.02重量份的过硫酸铵溶液，过硫酸铵溶液的质量分数为1.43%；
滴加完成后，80℃水浴保温反应2h；
步骤二：高白度磁性纸张表面施胶剂，即聚丙烯酸酯/Tb2O3掺杂Al2O3-B2O3-SiO2磁性粒子复合乳液的制备：
称取0.50重量份的Tb2O3掺杂Al2O3-B2O3-SiO2磁性粒子于20重量份的水中，超声分散10min，接着在50r/min机械搅拌下，依次将0.10重量份的乙烯基三乙氧基硅烷，3.0重量份的乙烯基三甲氧基硅烷和0.15重量份的聚乙二醇-400滴加到上述溶液中，滴加完毕，持续搅拌0.5h；
接着，将50重量份的步骤一中得到的聚丙烯酸酯乳液滴加到上述溶液中，即得聚丙烯酸酯/Tb2O3掺杂Al2O3-B2O3-SiO2磁性粒子复合乳液，即高白度磁性纸张表面施胶剂。
纸张表面施胶：
量取5重量份的聚丙烯酸酯/Tb2O3掺杂Al2O3-B2O3-SiO2磁性粒子复合乳液，用干净的刷子均匀地刷在提前制备好的竹叶纸张和阔叶木纸张抄纸原片上，然后在涂布干燥机上干燥一段时间，直到纸张完全干透。
图1为Tb2O3掺杂Al2O3-B2O3-SiO2磁性粒子的场发射扫描电镜照片。从图中可以看出磁性粒子的大小不是很均一，这主要是由于磁性颗粒在机械研磨过程中很难达到均一的尺寸。
图2为聚丙烯酸酯/Tb2O3掺杂Al2O3-B2O3-SiO2磁性粒子复合乳液成膜后的场发射扫描电镜照片。可以看出磁性粒子已被成功包覆在聚丙烯酸酯乳液中，且分布均一性较好。
图3为聚丙烯酸酯/Tb2O3掺杂Al2O3-B2O3-SiO2磁性粒子复合乳液表面施胶后阔叶木和竹叶桨纸张的机械性能。图4为聚丙烯酸酯/Tb2O3掺杂Al2O3-B2O3-SiO2磁性粒子复合乳液表面施胶后阔叶木和竹叶桨纸张的白度。
图5为聚丙烯酸酯/Tb2O3掺杂Al2O3-B2O3-SiO2磁性粒子复合乳液成膜及表面施胶后纸张的磁滞曲线。复合薄膜和表面施胶后磁性纸的磁滞回线特征均呈现类S曲线，说明本研究所制备的聚丙烯酸酯/Tb2O3掺杂Al2O3-B2O3-SiO2磁性粒子复合乳液和采用其进行施胶后所得纸张均具有一定磁性，可满足特种纸行业应用的需要。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (2)

1.高白度磁性纸张表面施胶剂的制备方法，其特征在于：
由以下步骤实现：
步骤一：聚丙烯酸酯乳液的制备：
称取0.3～0.6重量份的聚丙烯酸溶解于15～20重量份的水中，搅拌均匀，用氨水调节体系pH=6.5～7.5；
取0.06～0.08重量份的十二烷基磺酸钠和0.03～0.06重量份的聚乙二醇-400，将两者混合均匀，与上述聚丙烯酸水溶液同时加入到三口烧瓶中，水浴40～50℃保温反应0.5h；
然后，称取2.5～5.0重量份的丙烯酸酯类单体加入到上述三口烧瓶中，75℃水浴反应0.5h；
接着，同时滴加5～10重量份的丙烯酸酯类单体以及0.01～0.02重量份的过硫酸铵溶液，过硫酸铵溶液的质量分数为1.43%；
滴加完成后，80℃水浴保温反应2h；
步骤二：高白度磁性纸张表面施胶剂，即聚丙烯酸酯/Tb2O3掺杂Al2O3-B2O3-SiO2磁性粒子复合乳液的制备：
称取0.50～1.0重量份的Tb2O3掺杂Al2O3-B2O3-SiO2磁性粒子于15～20重量份的水中，超声分散10min，接着在50r/min机械搅拌下，依次将0.10～0.20重量份的乙烯基三乙氧基硅烷，2.5～3.0重量份的乙烯基三甲氧基硅烷和0.15～0.25重量份的聚乙二醇-400滴加到上述溶液中，滴加完毕，持续搅拌0.5h；
接着，将40～50重量份的步骤一中得到的聚丙烯酸酯乳液滴加到上述溶液中，即得聚丙烯酸酯/Tb2O3掺杂Al2O3-B2O3-SiO2磁性粒子复合乳液，即高白度磁性纸张表面施胶剂。
2.如权利要求1所述的高白度磁性纸张表面施胶剂的制备方法制得的高白度磁性纸张表面施胶剂。
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