CN105348445A - 一种用于纸张涂布的新型塑料颜料的制备方法 - Google Patents

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靳丽强
徐清华
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Qilu University of Technology
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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F265/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of unsaturated monocarboxylic acids or derivatives thereof as defined in group C08F20/00
    • C08F265/04—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of unsaturated monocarboxylic acids or derivatives thereof as defined in group C08F20/00 on to polymers of esters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

本发明公开了一种用于纸张涂布的新型塑料颜料的制备方法，属于新材料技术领域。本发明制备的新型塑料颜料乳液外观为乳白色液体，固含量约30%，微球外径0.8-1.0？μm，内径0.5-0.7？μm。将本发明制得的中空微球作为塑料颜料用于纸张的涂布，涂布后纸张的性能与使用常规颜料涂布的纸张相比较均得到提高，平滑度提高20%以上，光泽度、印刷光泽度及K&N值提高20%-30%；用塑料颜料代替部分钛白粉进行涂布，在纸张的白度、不透明度、光泽度及平滑度等基本相同的情况下，替代比例可以达到20%-40%。

Description

一种用于纸张涂布的新型塑料颜料的制备方法
技术领域
本发明涉及新材料技术领域，特别涉及一种用于纸张涂布的新型塑料颜料的制备方法。
背景技术
近年来，我国低定量涂布纸产量大幅度增加，其进口量在进口纸中提高也是很大的。高质量的低定量涂布纸需要具有良好的印刷性能。不同的印刷方法及涂布纸的用途，对涂布质量的要求也不同。
凹版印刷要求纸张具有较高的松厚度及平滑度。胶版印刷则对纸张的表面强度及油墨吸收性能有较高的要求。用于印制广告宣传的纸张，则要求具有较高的光泽度、印刷光泽度、不透明度，但油墨吸收性能不能太高。
目前，涂布颜料的发展趋势是颜料颗粒细小、均匀，粒度分布窄。塑料颜料是近年来发展起来的一种新型颜料，其主要成分是聚苯乙烯或苯乙烯与丙烯酸共聚物乳液，作为涂布用颜料，在相同的涂布量下能大幅度提高涂层的遮盖力、松厚度和弹性，同时可以赋予纸面高的光泽度，增加油墨的吸附量，因而塑料颜料的研究和应用受到广泛重视。
塑料颜料一般有两种形态，实心球体聚合物的水分散体和空心球体聚合物的水分散体。空心球塑料胶粒内部为中空的或多孔的，其中空部分充满了水分。空心球塑料颜料因其自身的特殊结构，应用于涂布纸和纸板时，比实心球体更能增加涂布纸张的光泽度、白度和不透明度，其性能更为优越。因而塑料颜料的研究和应用受到广泛重视，在低定量涂布纸（LWC）的生产中具有广阔的应用前景。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于纸张涂布的新型塑料颜料的制备方法。该塑料颜料属于新材料，其空心率高，密度低且遮盖性能好。
本发明的技术方案为：
一种用于纸张涂布的新型塑料颜料的制备方法，包括以下步骤：
1)制备种子乳液
将50-100毫升水、10-30g丙烯酸甲酯、0.1-1g聚乙烯吡咯烷酮以及1-5g甲基丙烯酸混合均匀，升温至50-100℃时，加入0.1-1g引发剂的水溶液，反应3-9h后，得聚(丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸)种子乳液；
2)制备复合乳液
向步骤1)所得种子乳液中加入0.1-5g乙烯基助剂；室温下搅拌，使之溶胀12-36h；继续升温至70-100℃，然后加入0.1-1g的引发剂，聚合反应3-10h，得到复合乳液；
3)制备塑料颜料
步骤2)所得复合乳液冷却后，采用氢氧化钠溶液将复合乳液的pH值调节至12-13，然后升温至80℃-100℃，处理1-6h，最后冷却到20℃-35℃，得到具有中空结构的塑料颜料乳液。
作为优选方案，步骤1）和步骤2）中所用到的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠及过硫酸钾中的一种。
作为优选方案，步骤2）中所用的乙烯基助剂为苯乙烯、二乙烯苯中的一种或两种。
作为优选方案，步骤3）所述氢氧化钠溶液的浓度为0.6-1.5mol/L。
本发明的有益效果为：
本发明制备的塑料颜料乳液外观为乳白色液体，固含量约30%，微球外径0.8-1.0μm，内径0.5-0.7μm。
将本发明制得的中空微球作为塑料颜料用于纸张的涂布，涂布后纸张的性能与使用常规颜料涂布的纸张相比较均得到提高，平滑度提高20%以上，光泽度、印刷光泽度及K&N值提高20%-30%；用塑料颜料代替部分钛白粉进行涂布，在纸张的白度、不透明度、光泽度及平滑度等基本相同的情况下，替代比例可以达到20%-40%。
具体实施方式
实施例1
用于纸张涂布的新型塑料颜料的制备方法，包括以下步骤：
1）种子乳液制备
在四口瓶中加入80ml水、18g丙烯酸甲酯、0.3g聚乙烯吡咯烷酮以及1.5g甲基丙烯酸，混合均匀，升温到70℃，注入0.2g过硫酸钾水溶液。反应6h后得到聚(丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸)种子乳液。
2)复合乳液制备
在步骤(1)制备得到的种子乳液中，加入3g苯乙烯。在室温下，不断搅拌，使之溶胀24h。继续升温到85℃，加入0.2g过硫酸铵(APS)溶液作为引发剂，聚合反应6h，得到聚(丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸)/聚(苯乙烯-二乙烯苯)复合乳液。
3)制得的复合乳液降温冷却后，用1mol/l氢氧化钠将乳液的pH调节至12～13，继续升温至95℃，处理3h，最后冷却到25℃，得到具有中空结构的塑料颜料乳液。
制备的塑料颜料乳液外观为乳白色液体，微球外径0.81μm，内径0.5μm；将制得的中空微球作为塑料颜料用于纸张的涂布，替代常规的碳酸钙颜料。涂布配方为：塑料颜料10份、碳酸钙共90份，胶乳11份，淀粉5份，分散剂，CMC各0.5份。涂布后纸张的性能与全部使用常规碳酸钙颜料涂布的纸张相比，白度提高0.79%ISO，平滑度提高20%，光泽度、印刷光泽度及K&N值提高20%-30%；
实施例2
用于纸张涂布的新型塑料颜料的制备方法，包括以下步骤：
1）种子乳液制备
在四口瓶中加入80ml水、18g丙烯酸甲酯、0.3g聚乙烯吡咯烷酮以及1.5g甲基丙烯酸，混合均匀，升温到70℃，注入0.2g过硫酸钾水溶液。反应6h后得到聚(丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸)种子乳液。
2)复合乳液制备
在步骤(1)制备得到的种子乳液中，加入2.5g二乙烯苯助剂。在室温下，不断搅拌，使之溶胀24h。继续升温到85℃，加入0.2g过硫酸铵(APS)溶液作为引发剂，聚合反应6h，得到复合乳液。
3)制得的复合乳液降温冷却后，用1mol/l氢氧化钠将乳液的pH调节至12～13，继续升温至95℃，处理3h，最后冷却到25℃，得到具有中空结构的塑料颜料乳液。
制备的塑料颜料乳液外观为乳白色液体，微球外径0.85μm，内径0.58μm；将制得的中空微球作为塑料颜料用于纸张的涂布，替代常规的碳酸钙颜料。涂布配方为：塑料颜料10份、碳酸钙共90份，胶乳11份，淀粉5份，分散剂，CMC各0.5份。涂布后纸张的性能与全部使用常规碳酸钙颜料涂布的纸张相比，白度提高1.0%ISO，平滑度提高20%，光泽度、印刷光泽度及K&N值提高20%-30%；
实施例3
用于纸张涂布的新型塑料颜料的制备方法，如实施例1所示，所不同的是步骤3）中处理时间为4h。
实施例4：
用于纸张涂布的新型塑料颜料的制备方法，如实施例2所述，所不同的是步骤3）处理时间为4h。

Claims (4)

1.一种用于纸张涂布的新型塑料颜料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）制备种子乳液
将50-100毫升水、10-30g丙烯酸甲酯、0.1-1g聚乙烯吡咯烷酮以及1-5g甲基丙烯酸混合均匀，升温至50-100℃时，加入0.1-1g引发剂的水溶液，反应3-9h后，得聚（丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸）种子乳液；
2）制备复合乳液
向步骤1）所得种子乳液中加入0.1-5g乙烯基助剂；室温下搅拌，使之溶胀12-36h；继续升温至70-100oC，然后加入0.1-1g的引发剂，聚合反应3-10h，得到复合乳液；
3）制备塑料颜料
步骤2）所得复合乳液冷却后，采用氢氧化钠溶液将复合乳液的pH值调节至12-13，然后升温至80oC-100oC，处理1-6h，最后冷却到20oC-35oC，得到具有中空结构的塑料颜料乳液。
2.如权利要求1所述用于纸张涂布的新型塑料颜料的制备方法，其特征在于：步骤1）和步骤2）中所用到的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠及过硫酸钾中的一种。
3.如权利要求1所述用于纸张涂布的新型塑料颜料的制备方法，其特征在于：步骤2）中所用的乙烯基助剂为苯乙烯、二乙烯苯中的一种或两种。
4.如权利要求1所述用于纸张涂布的新型塑料颜料的制备方法，其特征在于：步骤3）所述氢氧化钠溶液的浓度为0.6-1.5mol/L。
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