CN105985497A - 一种醋丙乳液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种醋丙乳液及其制备方法。在本发明醋丙乳液中添加一些交联单体，出乎意料的，能够明显提高乳液与纸张纤维的结合力。由于交联单体上的两个以上的活性基团容易与醋酸乙烯酯上的酯键、纤维表面上的一些基团产生交联的作用，使整个体系成为网状结构，表现为纸张的表面强度得到提高。本发明的醋丙乳液是一种能满足造纸涂料用高性能、环保的产品。该产品在涂布纸的涂料中应用，能明显增强涂布纸的表面强度，改善掉毛掉粉现象。本发明提供的一种醋丙乳液其乳液固含量为40％～65％，平均粒径为100nm～300nm，pH值5～8。

Description

一种醋丙乳液及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种涂料，尤其涉及一种涂布纸用醋丙乳液涂料。

背景技术

乳液被广泛的用于纸张涂料的粘结，在应用过程中，对乳液的性能要求越来越高。随着乳液应用工艺技术的改进和发展，要求乳液具有良好的工艺适用性，乳液应用于纸张涂料中能明显提高纸张的表面强度，减少纸张掉毛掉粉现象。

醋丙乳液是一种在涂料行业应用十分广泛的水性高分子树脂，以其成膜温度低、漆膜细腻、平滑等优点深受广大涂料厂家的青睐。然而，传统的醋丙乳液具有其不可克服的重大缺陷。由于醋丙乳液是小分子链聚合物，且成膜过程中较易发生水解反应，所以醋丙乳液对涂料中的粉料不能完全包裹，对粉料的保护性极差。

CN104193924A公开了一种具有良好抗湿擦掉粉性能的醋丙乳液及其制备方法，其改善了传统醋丙乳液对涂料中的粉料不能完全包裹的技术问题，并且具有良好的抗湿擦掉粉的性能，但其适用于涂料行业。

CN101880349A公开了一种交联型醋丙乳液及其制备方法，其具有较高的耐水性、耐热性和耐老化性，初粘性好，黏接强度高，但应用在造纸行业中粘性过大，乳液流动性差不利于对纸张进行涂布。

发明内容

针对现有技术中纸张表面强度差，容易掉毛掉粉的问题，本发明提供一种能解决现有技术问题的涂布纸用乳液-醋丙乳液，本发明提供的一种醋丙乳液应用在造纸行业中既能增强纸张的表面强度，同时也能减少纸张掉毛掉粉的现象。

为实现上述目的，本发明的第一个方面是提供一种醋丙乳液。按重量份数计，包括：

以上单体配成混合单体，共100份；

本发明的第二个方面是提供一种上述醋丙乳液的制备方法，步骤包括：

a)将(甲基)丙烯酸酯、醋酸乙烯酯、羧酸单体、交联单体和链转移剂混合制成混合单体；

b)将80～100％a)步骤中的混合单体加入40～90％反应性乳化剂、40-90％引发剂和40-70％水的水溶液中，混合均匀；

c)将余量a)步骤中的混合单体加入到余量反应性乳化剂、余量引发剂和余量水的水溶液中，50℃～95℃条件下反应至少10分钟，然后在1-5小时内分批加入b)步骤中的混合液。

d)50℃～95℃保温至少1小时，降温至25℃，用碱水溶液中和至pH＝5～8，过滤，即得本发明的醋丙乳液。

其中，步骤c)中反应温度更优选为70-95℃，反应时间更优选为10-40分钟。

其中，步骤c)中保温温度更优选为70-95℃，保温时间优选为1-2小时。

其中，所述引发剂选自过硫酸盐中的任意一种或几种，优选为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的至少一种。

其中，所述(甲基)丙烯酸酯选自丙烯腈、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸或甲基丙烯酸C8～C16烷基酯中的至少一种，优选丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸-2-乙基己酯。

其中，所述羧酸单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、富马酸中的至少一种。

其中，所述交联单体选自二乙烯基苯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯中的至少一种。

其中，所述反应性乳化剂，选自烯丙基聚氧乙烯醚硫酸铵、烯丙基聚氧乙烯醚、乙烯基聚氧乙烯醚中的至少一种。

其中，所述链转移剂选自脂肪族硫醇和十二烷基硫醇中的任意一种或几种，优选为正十二硫醇、叔十二硫醇、正丁硫醇中的至少一种。

其中，所述碱水溶液选自碱金属氢氧化物水溶液中的任意一种或几种，优选为氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液、氢氧化铵水溶液中的至少一种，固含量为10～40％。

本发明的提供的一种醋丙乳液应用于涂布纸的涂料。

有益效果：在本发明中添加一些交联单体，出乎意料的，能够明显提高乳液与纸张纤维的结合力。由于交联单体上的两个以上的活性基团容易与醋酸乙烯酯上的酯键、纤维表面上的一些基团产生交联的作用，使整个体系成为网状结构，表现为纸张的表面强度得到提高。

本发明的醋丙乳液是一种能满足造纸涂料用高性能、环保的产品。该产品在涂布纸的涂料中应用，能明显增强涂布纸的表面强度，改善掉毛掉粉现象。

本发明提供的一种醋丙乳液其乳液固含量为40％～65％，平均粒径为100nm～300nm，pH值5～8。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

醋丙乳液的合成：

a)将20g丙烯酸正丁酯、70g醋酸乙烯酯、2g丙烯酸、8g丙烯酸羟丙酯和0.1g正十二硫醇混合制成混合单体。备用。

b)将97.1g a)步骤中的混合单体加入0.63g烯丙基聚氧乙烯醚硫酸铵、0.2g过硫酸钾和35.7g去离子水溶解成水溶液，高速搅拌30分钟。备用。

c)将0.07g烯丙基聚氧乙烯醚硫酸铵、0.3g过硫酸钾和15.3g去离子水的水溶液中，65℃条件下反应40分钟，然后滴加b)步骤中的混合液5小时。

d)65℃保温2小时。降温至25℃，用4g重量固含量为10％氢氧化铵水溶液中和，继续搅拌10分钟。经100目筛网过滤，得到醋丙乳液，固含量：64.5wt％，平均粒径285nm(使用Malvcn粒径仪测得)，pH＝5.08(使用PHS-3C精密pH计测得)。

实施例2

醋丙乳液的合成：

a)将66g丙烯酸乙酯、30g醋酸乙烯酯、1g甲基丙烯酸、3g二乙烯基苯和0.5g叔十二硫醇混合制成混合单体。备用。

b)将79.6g a)步骤中的混合单体加入1.8g烯丙基聚氧乙烯醚、4.05g过硫酸钠和65.7g去离子水溶解成水溶液，高速搅拌30分钟。备用。

c)将19.9g a)步骤中的混合单体加入2.7g烯丙基聚氧乙烯醚、0.45g过硫酸钠和98.55g去离子水的水溶液中，95℃条件下反应10分钟，然后滴加b)步骤中的混合液1小时。

d)70℃保温1小时。降温至25℃，用20g重量固含量为40％氢氧化钠水溶液中和，继续搅拌10分钟。经100目筛网过滤，得到醋丙乳液，固含量：40.3wt％，平均粒径112nm(使用Malvcn粒径仪测得)，pH＝7.85(使用PHS-3C精密pH计测得)。

实施例3

醋丙乳液的合成：

a)将20g甲基丙烯酸甲酯、27g丙烯酸-2-乙基己酯、50g醋酸乙烯酯、1.5g衣康酸、2g丙烯酸羟乙酯、3g二乙烯基苯和0.3g正丁硫醇混合制成混合单体。备用。

b)将88.92g a)步骤中的混合单体加入1.5g乙烯基聚氧乙烯醚、1.5g过硫酸铵和50.15g去离子水溶解成水溶液，高速搅拌30分钟。备用。

c)将9.88g a)步骤中的混合单体加入1.5g乙烯基聚氧乙烯醚、1.5g过硫酸铵和50.15g去离子水的水溶液中，75℃条件下反应20分钟，然后滴加b)步骤中的混合液3小时。

d)75℃保温2小时。降温至25℃，用10g重量固含量为20％氢氧化钾水溶液中和，继续搅拌10分钟。经100目筛网过滤，得到醋丙乳液，固含量：49.3wt％，平均粒径211nm(使用Malvcn粒径仪测得)，pH＝7.05(使用PHS-3C精密pH计测得)。

实施例4

醋丙乳液的合成：

a)将将58g甲基丙烯酸正丁酯、20g苯乙烯、17.3g醋酸乙烯酯、1.8g富马酸、6g丙烯酸羟乙酯和0.1g正丁硫醇、0.1g叔十二硫醇混合制成混合单体。备用。

b)将82.8g a)步骤中的混合单体加入1.0g乙烯基聚氧乙烯醚、0.4g烯丙基聚氧乙烯醚硫酸铵、1.4g过硫酸铵、1.0g N-羟甲基丙烯酰胺、1.5g2-甲基-2丙烯酸-2羟乙基酯磷酸酯和45.7g去离子水溶解成水溶液，高速搅拌30分钟。备用。

c)将14.7g a)步骤中的混合单体加入0.6g乙烯基聚氧乙烯醚、0.6g过硫酸铵和30.5g去离子水的水溶液中，85℃条件下反应30分钟，然后滴加b)步骤中的混合液3小时。

d)70℃保温2小时。降温至25℃，用5g重量固含量为15％氢氧化钾水溶液、10g重量固含量为25％氢氧化铵水溶液中和，继续搅拌10分钟。经100目筛网过滤，得到醋丙乳液，固含量：55.03wt％，平均粒径138nm(使用Malvcn粒径仪测得)，pH＝7.45(使用PHS-3C精密pH计测得)。

实施例5

对比例：按CN101280035A的方法制备的乳液

用实施例1～4和对比例，按下述配方配制涂料

95级重质碳酸钙 400g

巴西瓷土 100g

乳液(干重) 50g

去离子水适量，调整涂料重量固含量为65％。

实验过程：1)将95级重质碳酸钙、巴西瓷土和适量去离子水加入高速分散机，搅拌均匀后高速分散20～30min，至细度合格，低速下加入乳液，搅拌均匀后，出料，100目筛网过滤。2)将采用实施例1～5和对比例乳液配制的涂料用10#涂布棒在75g/m2铜版原纸上进行涂布，涂布量20g/m²，备用。3)涂布压光条件：分别取上述涂布纸样用小型压光机硬压光两次(0.3MPa，85℃)。备用。

A)将上述涂布纸采用IGT印刷适性仪(日本KRK)进行检测：

判定标准：表面强度越大表明乳液效果越好，测试结果见表1。

表1

	表面强度m/s
		对比例	0.73
实施例1	1.16
		实施例2	1.25
实施例3	1.28
		实施例4	1.19

B)用OPP胶粘带(OPPT 04，东莞市宗威实业有限公司)在上述涂布纸表面上粘5cm长条，瞬间拉掉OPP胶粘带，查看OPP胶粘带上是否有碳酸钙粉末或纤维，测试结果见表2。

表2

样品	结果
		对比例	少量白色粉末，少量纤维
实施例1	无
		实施例2	无
实施例3	无
		实施例4	无

从上述测试结果可以看出：使用本发明实施例1～4制备的醋丙乳液，与对比例相比，应用于涂布纸的底涂涂料，能显著提高涂布纸的表面强度和减少涂布纸面掉毛掉粉现象。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种醋丙乳液，其特征在于，按重量份数计，包括：

2.一种制备权利要求1所述的苯丙乳液的方法，其特征在于，步骤包括：

a)将(甲基)丙烯酸酯、醋酸乙烯酯、羧酸单体、交联单体和链转移剂混合制成混合单体；

b)将80～100％a)步骤中的混合单体加入40～90％反应性乳化剂、40-90％引发剂和40-70％水的水溶液中，混合均匀；

c)将余量a)步骤中的混合单体加入到余量反应性乳化剂、余量引发剂和余量水的水溶液中，65℃～95℃条件下反应至少10分钟，然后在1-5小时内分批加入b)步骤中的混合液。

d)65℃～95℃保温至少1小时，降温至25℃，用碱水溶液中和至pH＝5～8，过滤，即得权利要求1所述的醋丙乳液。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述引发剂选自过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的至少一种。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述(甲基)丙烯酸酯选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸或甲基丙烯酸C8～C16烷基酯中的至少一种。

5.根据权利要求2所述的方法，所述羧酸单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、富马酸中的至少一种。

6.根据权利要求2所述的方法，所述交联单体选自二乙烯基苯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯中的至少一种。

7.根据权利要求2所述的方法，其中，所述反应性乳化剂，选自烯丙基聚氧乙烯醚硫酸铵、烯丙基聚氧乙烯醚、乙烯基聚氧乙烯醚中的至少一种。

8.根据权利要求2所述的方法，所述链转移剂选自正十二硫醇、叔十二硫醇、正丁硫醇中的至少一种。

9.根据权利要求2所述的方法，所述碱水溶液选自氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液、氢氧化铵水溶液中的至少一种，固含量为10～40％。

10.一种如权利要求2所述方法制备的醋丙乳液在涂布纸涂料中的应用。