CN105986514A - 一种瓦楞纸用施胶剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种瓦楞纸用SAE表面施胶剂及其制备方法。本发明提供的一种瓦楞纸用SAE表面施胶剂，淀粉熟化速度快，不返潮，应用在瓦楞纸表面增大了瓦楞纸的环压强度。并且本发明提供的一种制备SAE表面施胶剂的方法其工艺简单，反应条件温和，成本低，由本方法制备的施胶剂其固含量为30～50％。

Description

一种瓦楞纸用施胶剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种施胶剂，尤其涉及一种瓦楞纸SAE表面施胶剂及其制备方法，并应用于瓦楞纸的表面施胶。

背景技术

瓦楞纸是由挂面纸和通过瓦楞棍加工而形成的波形的瓦楞纸粘合而成的板状物，一般分为单瓦楞纸板和双瓦楞纸板两类。瓦楞纸的发明和应用有一百多年历史，具有成本低、质量轻、加工易、强度大、印刷适应性样优良、储存搬运方便等优点，80％以上的瓦楞纸均可通过回收再生，瓦楞纸可用作食品或者数码产品的包装，相对环保，使用较为广泛。

瓦楞纸、板纸正从高克重向低克重方向发展；由于采用废纸代替木浆，成纸的强度差，吸水值高；由于内部施胶可变因素较多，导致纸张质量不稳定、档次很难提高，使得生产厂家少用或放弃内部施胶，采用表面施胶进行弥补的工艺成为流行趋势。

苯丙乳液是苯乙烯、丙烯酸酯类。丙烯酸三元共聚悬浮液的简称(即SAE，以下简称SAE)，具有无毒无味。不燃不爆，污染小，粘结强度高，耐候性好，耐光，耐腐蚀性优良等特点。苯丙乳液作为一类重要的中间化工产品，有其非常广泛的用途，现已用作建筑涂料、金属表面乳胶涂料、地面涂料、纸张粘合剂、胶粘剂和皮革涂饰剂等方面。

用于表面施胶的施胶剂要满足以下要求：a)能增大环压强度；b)可大幅降低Cobb值(吸水值)；c)挂面纸熟化速度快，最好下机就熟。CN 101148842A公开了一种施胶剂，虽然熟化速度快，并且不返潮，但是对于瓦楞纸的环压强度提高不大。

虽然现在的表面施胶剂能提高瓦楞纸一定的环压强度，但是施胶剂用量大，成本高。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种瓦楞纸用SAE表面施胶剂，其具有制作工艺简单，反应条件温和，成本低，环压强度大和不返潮等优点。

为实现上述目的，本发明的第一个方面是提供一种瓦楞纸用SAE表面施胶剂，按重量份数计，包括：

所述混合单体由如下重量份数的单体组成：

(甲基)丙烯酸酯 20～44份；

(甲基)苯乙烯 50～74份；

(甲基)丙烯酸 6～10份；

所述乳化剂为淀粉乳化剂，包括如下重量份数的组分：

本发明的第二个方面是提供一种瓦楞纸用SAE表面施胶剂的制备方法，步骤包括：

(1)淀粉乳化剂的制备：

a)将淀粉、乳化剂、淀粉酶和水混合，得淀粉乳，升温至45～70℃，保温至少0.5h，搅拌下加入缓溶剂、催化剂；

b)将阳离子醚化剂水溶液加入步骤a)中的混合溶液中，反应至少4h，用中和剂调节体系PH至2.0—4.0，即得淀粉乳化剂。

(2)SAE表面施胶剂的制备：

a)将淀粉乳化剂、缓冲剂和水混合，升温至70～85℃，同时加入引发剂水溶液和混合单体，加入时间分别为1～2h和1.5～3h，保温至少0.5h；

b)降温，过滤，即得本发明瓦楞纸用SAE表面施胶剂。

其中，步骤(1)a)中升温的温度更优选为45-60℃，保温时间更优选为0.5-2h。

其中，步骤(1)b)中反应时间更优选为4-7h。

其中，步骤(2)a)中升温的温度更优选为70-85℃，保温时间更优选为0.5-1h。

其中，上述淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉中的至少一种。

其中，上述乳化剂为非离子乳化剂，所述非离子乳化剂选自失水山梨醇三油酸酯、失水山梨醇三硬脂酸酯(斯盘65)、乙二醇脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯、失水山梨醇单硬脂肪酸酯(斯盘60)、失水山梨醇单油酸酯(斯盘80)、二乙二醇脂肪酸酯、失水山梨醇单棕榈酸酯(斯盘40)、聚氧化丙烯硬脂肪酸酯、失水山梨醇单月桂酸酯(斯盘20)、聚氧化乙烯硬脂肪酸酯、月桂酸聚氧乙烯酯、聚氧化乙烯(4)失水山梨醇单硬脂肪酸酯(吐温61)、聚氧化乙烯(5)失水山梨醇单油酸酯(吐温81)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇三硬脂酸酯(吐温65)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇三油酸酯(吐温85)、聚氧化乙烯单油酸酯、脂肪醇胺聚氧化乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧化乙烯单月桂酸酯、聚氧化乙烯蓖麻油、聚氧化乙烯(4)失水山梨醇单月桂酸酯(吐温21)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇单硬脂肪酸酯(吐温60)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇单油酸酯(吐温80)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇单棕榈酸酯(吐温40)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇单月桂酸酯(吐温20)中的至少一种，优选失水山梨醇单油酸酯(斯盘80)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇单油酸酯(吐温80)、失水山梨醇单月桂酸酯(斯盘20)中的至少一种。

其中，上述淀粉酶为α-淀粉酶、β-淀粉酶、γ-淀粉酶、异淀粉酶中的至少一种。

其中，上述缓溶剂为碱金属硫酸盐和/或碱金属氯化物中的任意一种或几种，优选为硫酸钠、氯化钠、硫酸钾中的至少一种；

其中，上述缓溶剂的加入量为淀粉重量的5～10％。

其中，上述催化剂为金属氢氧化物和/或氨水中的任意一种或几种，优选为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的至少一种。

其中，上述醚化剂为3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵和/或2,3-环氧丙基氯化铵中的一种。

其中，上述中和剂选自无机酸、有机酸中任意一种或几种，优选为盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、甲酸、冰醋酸中的至少一种。

其中，上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，上述(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、甲基丙烯酸C₈～C₁₆烷基酯中的至少一种，优选为丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸-2-乙基己酯。

上述SAE表面施胶剂，应用于瓦楞纸的表面施胶。

有益效果：本发明提供的一种瓦楞纸用SAE表面施胶剂，淀粉熟化速度快，不返潮，应用在瓦楞纸表面增大了瓦楞纸的环压强度。并且本发明提供的一种制备SAE表面施胶剂的方法其工艺简单，反应条件温和，成本低，由本方法制备的施胶剂其固含量为30～50％。

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

(1)淀粉乳化剂的制备：

在装有冷凝管、搅拌、温度计的四口烧瓶中，加入185g去离子水、4g失水山梨醇单油酸酯(斯盘80)、1gα-淀粉酶和100g玉米淀粉，升温70℃，保温1h，搅拌下加入缓溶剂无水硫酸钠5g，加入重量浓度为32％的氢氧化钠至溶液的PH为11.0，另一烧杯中加入10g水溶解7g3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵，然后加入到淀粉乳中，反应4h，冷却到30℃，用盐酸调节体系PH至4.0。

(2)SAE表面施胶剂的制备：

在装有冷凝管、搅拌、温度计的四口烧瓶中，加入50g淀粉乳化剂和100g水，升温到80℃，同时滴加引发剂水溶液(20g水溶解2g过硫酸钠)和混合单体(30g丙烯酸正丁酯、64g苯乙烯和6g丙烯酸混合)，分别为1h和1.5h。滴加结束后保温30分钟，降温过滤出料。

实施例2

(1)淀粉乳化剂的制备：

在装有冷凝管、搅拌、温度计的四口烧瓶中，加入150g去离子水、10g聚氧化乙烯(20)、1gβ-淀粉酶和100g玉米淀粉，升温55℃，保温2h，搅拌下加入缓溶剂氯化钠8g，加入重量浓度为32％的氢氧化钠至溶液的PH为12.0，另一烧杯中加入10g水溶解9g2,3-环氧丙基氯化铵，然后加入到淀粉乳中，反应6h，冷却到30℃，用磷酸调节体系PH至3.0。

(2)SAE表面施胶剂的制备：

在装有冷凝管、搅拌、温度计的四口烧瓶中，加入40g淀粉乳化剂和100g水，升温到70℃，同时滴加引发剂水溶液(20g水溶解2g过硫酸钠)和混合单体(30g丙烯酸正丁酯、60g苯乙烯和10g丙烯酸混合)，分别为2h和2.5h。滴加结束后保温30分钟，降温过滤出料。

实施例3

(1)淀粉乳化剂的制备：

在装有冷凝管、搅拌、温度计的四口烧瓶中，加入170g去离子水、8g失水山梨醇单月桂酸酯(斯盘20)、1gγ-淀粉酶-淀粉酶和100g小麦淀粉，升温45℃，保温2h，搅拌下加入缓溶剂无水硫酸钠5g，加入重量浓度为32％的氢氧化钠至溶液的PH为12.5，另一烧杯中加入10g水溶解10g3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵，然后加入到淀粉乳中，反应5h，冷却到30℃，用醋酸调节体系PH至4.0，测得取代度为0.372。

(2)SAE表面施胶剂的制备：

在装有冷凝管、搅拌、温度计的四口烧瓶中，加入50g淀粉乳化剂和100g水，升温到85℃，同时滴加引发剂水溶液(20g水溶解3g过硫酸钠)和混合单体(30g丙烯酸正丁酯、64g苯乙烯和6g丙烯酸混合)，分别为1h和1.5h。滴加结束后保温30分钟，降温过滤出料。

实施例4

在瓦楞纸上表面施胶：

对比例：按中国专利CN101148842A方法制备的施胶剂，固含量为20wt％

将实施例1～3配方制备的施胶剂，用去离子水稀释至20wt％

施胶液的配制：配制500克10wt％氧化淀粉水溶液，升温至90℃，糊化20分钟，降温至40℃，再加入对比例与实施例1～3配方制备的施胶剂(氧化淀粉(干)∶施胶剂(湿)＝50∶4)，再加水稀释至8wt％。

Cobb值测定：

采用杭州轻通博科自动化技术有限公司的XSH型可勃吸收性测定仪按GB/T1540-1989方法检测待测纸样。

环压强度测定：

采用杭州轻通博科自动化技术有限公司的CT300A压缩强度测试仪检测待测纸样。

在瓦楞纸上表面施胶：

使用对比例和实施例1～3配方配制的施胶液在120克瓦楞原纸上用10#涂布棒进行涂布，涂布量为2g/m²，涂布后分别在110℃烘箱中烘30秒或120秒，取出，冷却至室温进行测定，测定结果见表1。

判定标准：Cobb值越低吸水值越低，环压指数越高，效果越好。

表1：

实施例5

在瓦楞纸上表面施胶：

对比例：按中国专利CN101148842A方法制备的施胶剂，固含量为20wt％

将实施例1～3配方制备的施胶剂，用去离子水稀释至20wt％

施胶液的配制：配制500克10wt％氧化淀粉水溶液，升温至90℃，糊化20分钟，降温至40℃，再加入实施例1～3配方制备的施胶剂(氧化淀粉(干)∶施胶剂(湿)＝50∶4)，再加水稀释至6wt％。

对比例施胶液的配制：配制500克10wt％氧化淀粉水溶液，升温至90℃，糊化20分钟，降温至40℃，再加入对比例配方制备的施胶剂(氧化淀粉(干)∶施胶剂(湿)＝50∶4)，施胶液固含量控制在8wt％。

Cobb值测定：

采用杭州轻通博科自动化技术有限公司的XSH型可勃吸收性测定仪按GB/T1540-1989方法检测待测纸样。

环压强度测定：

采用杭州轻通博科自动化技术有限公司的CT300A压缩强度测试仪检测待测纸样。

在瓦楞纸上表面施胶：

使用对比例配方配制的施胶液在120克瓦楞原纸上用10#涂布棒进行涂布，涂布量为2.5g/m²，涂布后分别在110℃烘箱中烘30秒或120秒，取出，冷却至室温进行测定。

使用实施例1～3配方配制的施胶液在120克瓦楞原纸上用10#涂布棒进行涂布，涂布量为2.0g/m²，涂布后分别在110℃烘箱中烘30秒或120秒，取出，冷却至室温进行测定，测定结果见表2。

判定标准：Cobb值越低吸水值越低，环压指数越高，效果越好。

表2：

从上述应用结果可以看出：使用本发明实施例1～3制备的SAE表面施胶剂，与对比例相比，不但能大幅度提高纸张的环压强度、显著改善Cobb值，同时在降低氧化淀粉用量，降低涂布量的情况下，施胶后纸的Cobb值、环压指数比对比例相差不大。达到相同的应用效果能降低原料的使用，降低成本。

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)

1.一种瓦楞纸用SAE表面施胶剂，其特征在于，按重量份数计，包括：

所述混合单体由如下重量份数的单体组成：

(甲基)丙烯酸酯 20～44份；

(甲基)苯乙烯 50～74份；

(甲基)丙烯酸 6～10份；

所述乳化剂为淀粉乳化剂，包括如下重量份数的组分：

2.一种制备所述瓦楞纸用SAE表面施胶剂的方法，其特征在于，步骤包括：

(1)淀粉乳化剂的制备：

a)将淀粉、乳化剂、淀粉酶和水混合，得淀粉乳，升温至45～70℃考虑到淀粉酶的活性，保温至少0.5h，搅拌下加入缓溶剂、催化剂；

b)将阳离子醚化剂水溶液加入步骤a)中的混合溶液中，反应至少4h，用中和剂调节体系PH至2.0—4.0，即得淀粉乳化剂；

(2)SAE表面施胶剂的制备：

a)将淀粉乳化剂、缓冲剂和水混合，升温至70～85℃考虑到引发剂分解的温度，同时加入引发剂水溶液和混合单体，加入时间分别为1～2h和1.5～3h，保温至少0.5h；

b)降温，过滤，即得本发明瓦楞纸用SAE表面施胶剂。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉中的至少一种。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，其中，所述乳化剂为非离子乳化剂，所述非离子乳化剂选自失水山梨醇三油酸酯、失水山梨醇三硬脂酸酯(斯盘65)、乙二醇脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯、失水山梨醇单硬脂肪酸酯(斯盘60)、失水山梨醇单油酸酯(斯盘80)、二乙二醇脂肪酸酯、失水山梨醇单棕榈酸酯(斯盘40)、聚氧化丙烯硬脂肪酸酯、失水山梨醇单月桂酸酯(斯盘20)、聚氧化乙烯硬脂肪酸酯、月桂酸聚氧乙烯酯、聚氧化乙烯(4)失水山梨醇单硬脂肪酸酯(吐温61)、聚氧化乙烯(5)失水山梨醇单油酸酯(吐温81)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇三硬脂酸酯(吐温65)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇三油酸酯(吐温85)、聚氧化乙烯单油酸酯、脂肪醇胺聚氧化乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧化乙烯单月桂酸酯、聚氧化乙烯蓖麻油、聚氧化乙烯(4)失水山梨醇单月桂酸酯(吐温21)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇单硬脂肪酸酯(吐温60)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇单油酸酯(吐温80)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇单棕榈酸酯(吐温40)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇单月桂酸酯(吐温20)中的至少一种，优选失水山梨醇单油酸酯(斯盘80)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇单油酸酯(吐温80)、失水山梨醇单月桂酸酯(斯盘20)中的至少一种。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述淀粉酶为α-淀粉酶、β-淀粉酶、γ-淀粉酶、异淀粉酶中的至少一种。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述缓溶剂选自硫酸钠、氯化钠、硫酸钾中的至少一种，所述缓溶剂的加入量为淀粉重量的5～10％。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述催化剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的至少一种；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。

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述醚化剂为3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵和/或2,3-环氧丙基氯化铵中的一种；所述中和剂选自盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、甲酸、冰醋酸中的至少一种。

9.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、甲基丙烯酸C₈～C₁₆烷基酯中的至少一种。

10.一种如权利要求2所述方法制备的SAE施胶剂在瓦楞纸表面的应用。