CN106368062B - 一种新型表面施胶剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型表面施胶剂及其制备方法，制备方法包括以下步骤：步骤一，将甲基苯乙烯、丙烯酸酯类单体、阳离子单体及引发剂混合均匀形成混合单体；步骤二，在四口烧瓶中加入10‑20%步骤一中获得的混合单体，升温至80‑140℃，反应5‑20分钟后滴加剩余的混合单体；步骤三，加入醋酸，80‑140℃反应20‑60分钟；步骤四，加入80‑100℃预热的去离子水，继续反应0.5‑2小时，加入硅氧烷反应0.5‑3小时，冷却，过滤，得到新型表面施胶剂。本发明的新型表面施胶剂不但可大幅降低Cobb值、能快速熟化，而且能够在施胶剂用量不变的情况下大幅度提高瓦楞纸的环压强度，降低纸张克重。

Description

一种新型表面施胶剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及化工合成技术领域，尤其涉及一种新型表面施胶剂及其制备方法。
背景技术
纸张，特别是瓦楞纸、板纸的发展趋势表现在：
1）正从高克重向低克重方向发展。
2）采用废纸代替木浆，但成纸的强度差，吸水值高。
3）由于内部施胶可变因素较多所导致的纸张质量不稳定、档次很难提高的问题，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。
用于上述表面施胶的施胶剂要求：a)提高环压强度；b)大幅降低Cobb值（吸水值）；c)熟化速度快，要求下机就熟。
但是现在的表面施胶剂虽能提高瓦楞纸一定的环压强度，但是施胶剂用量大，成本高。
中国专利CN201210136214.2公开的一种施胶剂，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。故能够降低Cobb值、快速熟化，而且能够在施胶剂用量不变的情况下提高瓦楞纸的环压强度的施胶剂制备方法亟待开发。
发明内容
本发明为解决现有技术中的上述问题提出的一种新型表面施胶剂及其制备方法，本发明的新型表面施胶剂不但可大幅降低Cobb值、能快速熟化，基本下机就熟，而且能够在施胶剂用量不变的情况下大幅度提高瓦楞纸的环压强度，因而可以降低纸张克重，用部分废纸甚至是100%的废纸代替木浆，降低成本、提高产品质量。
为了实现上述技术目的，本发明所采取的技术措施为：
一种新型表面施胶剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将甲基苯乙烯、丙烯酸酯类单体、阳离子单体及引发剂混合均匀形成混合单体；
步骤二，在四口烧瓶中加入10-20%步骤一中获得的混合单体，升温至80-140℃，反应5-20分钟后滴加剩余的混合单体，然后80-140℃保温0.5-1.5小时；
步骤三，加入醋酸，80-140℃反应20-60分钟；
步骤四，加入80-100℃预热的去离子水，继续反应0.5-2小时，加入硅氧烷反应0.5-3小时，冷却，过滤，得到新型表面施胶剂。
为了进一步优化上述技术方案， 本发明所采取的技术措施还包括：
进一步地，步骤一至步骤四中各个组分的配比为：
甲基苯乙烯 100份
丙烯酸酯类单体 20～100份
阳离子单体 20～100份
硅氧烷 0～10份
引发剂 0.3～5份
醋酸 2～10份
去离子水 160～1785份。
进一步地，所述丙烯酸酯类单体选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸异辛酯中的至少一种。
进一步地，所述阳离子单体选自丙烯酸-N,N-二甲胺基乙酯和甲基丙烯酰胺丙基二甲基胺中的至少一种。
进一步地，所述硅氧烷选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三（2-甲氧基乙氧基）硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷及甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
进一步地，所述引发剂选自过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二月桂酰、过氧化-2-乙基已酸叔丁酯中的至少一种。
另一方面，本发明还提供根据上述制备方法制备的新型表面施胶剂。
进一步地，所述表面施胶剂的固含量为15～45wt%。
进一步地，所述表面施胶剂的pH值为1-6。
再一方面，本发明还提供利用上述的新型表面施胶剂在原纸表面处理上的应用。
本发明采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
本发明的表面施胶剂制备方法中，本发明人发现在瓦楞纸用表面施胶剂基料中加入少量的硅氧烷，能大幅度提高瓦楞纸的环压强度同时瓦楞纸的Cobb值明显下降。这可能由于硅氧烷具有大量的交联作用，能与纤维表面大量的羟基及施胶液中淀粉的羟基结合，起到架桥的作用，提高细小纤维之间的作用力而增强瓦楞纸表观的环压强度。同时，纸张的Cobb值能够明显的降低。本发明的表面施胶剂是一种能满足纸张表面施胶用的高性能、环保的产品。该产品与淀粉一起对瓦楞原纸进行表面施胶，不但能改善瓦楞纸的Cobb值，加快熟化速度，且能大幅度提高瓦楞纸的表面环压强度，能适应高强度瓦楞纸发展的需要。
具体实施方式
本发明提供了一种新型表面施胶剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将甲基苯乙烯、丙烯酸酯类单体、阳离子单体及引发剂混合均匀形成混合单体；
步骤二，在四口烧瓶中加入10-20%步骤一中获得的混合单体，升温至80-140℃，反应5-20分钟后滴加剩余的混合单体，然后80-140℃保温0.5-1.5小时；
步骤三，加入醋酸，80-140℃反应20-60分钟；
步骤四，加入80-100℃预热的去离子水，继续反应0.5-2小时，加入硅氧烷反应0.5-3小时，冷却，过滤，得到新型表面施胶剂。
下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限制本发明范围。
实施例1
表面施胶剂的制备：
A）将100克苯乙烯，20克丙烯酸正丁酯，20克丙烯酸-N,N-二甲胺基乙酯、0.3克过氧化二苯甲酰混合均匀，备用。
B）将161.47克去离子水升温至80℃，备用。
C）在带有冷凝器、滴加装置、搅拌器、温度计的四口烧瓶中，加入10%步骤A）中的混合单体，升温至80℃，反应10分钟后滴加步骤A）中剩余的混合单体，滴加时间5小时，滴加结束后在80℃继续保温1小时，再加入10克醋酸，80℃反应1小时后加入步骤B）的热水，反应1小时，冷却至35℃，pH=1.11。经100目滤网过滤，得到的表面施胶剂，固含量44.95wt%。
实施例2
表面施胶剂的制备：
A）将100克甲基苯乙烯，100克丙烯酸异辛酯，100克甲基丙烯酰胺丙基二甲基胺、5克过氧化苯甲酸叔丁酯混合均匀，备用。
B）将1783克去离子水升温至100℃，备用。
C）在带有冷凝器、滴加装置、搅拌器、温度计的四口烧瓶中，加入20%步骤A）中的混合单体，升温至140℃，加入，反应10分钟后滴加步骤A）中剩余的混合单体，滴加时间1小时，滴加结束后在140℃继续保温0.5小时，再加入2克醋酸，140℃反应20分钟后加入步骤B）的热水，降温至95℃，加入10克乙烯基三乙氧基硅烷反应30分钟，冷却至25℃，pH=5.78。经100目滤网过滤，得到的表面施胶剂，固含量15.17wt%。
实施例3
表面施胶剂的制备：
A）将100克甲基苯乙烯，60克甲基丙烯酸乙酯，50克甲基丙烯酰胺丙基二甲基胺、3克过氧化-2-乙基已酸叔丁酯混合均匀，备用。
B）将503.7克去离子水升温至100℃，备用。
C）在带有冷凝器、滴加装置、搅拌器、温度计的四口烧瓶中，加入15%步骤A）中的混合单体，升温至110℃，加入，反应10分钟后滴加步骤A）中剩余的混合单体，滴加时间2小时，滴加结束后在110℃继续保温1小时，再加入5克醋酸，110℃反应40分钟后加入步骤B）的热水，降温至95℃，加入5克乙烯基三甲氧基硅烷反应1小时，冷却至25℃，pH=3.43。经100目滤网过滤，得到的表面施胶剂，固含量30.16wt%。
实施例4
表面施胶剂的制备：
A）将50克甲基苯乙烯，50克苯乙烯，20克甲基丙烯酸异丁酯，20克甲基丙烯酸甲酯，30克甲基丙烯酰胺丙基二甲基胺、50克丙烯酸-N,N-二甲胺基乙酯， 2克过氧化二月桂酰混合均匀，备用。
B）将662克去离子水升温至100℃，备用。
C）在带有冷凝器、滴加装置、搅拌器、温度计的四口烧瓶中，加入15%步骤A）中的混合单体，升温至100℃，加入，反应10分钟后滴加步骤A）中剩余的混合单体，滴加时间3小时，滴加结束后在100℃继续保温1小时，再加入7克醋酸，100℃反应30分钟后加入步骤B）的热水，降温至95℃，加入1克乙烯基三（2-甲氧基乙氧基）硅烷反应2小时，冷却至25℃，pH=2.88。经100目滤网过滤，得到的表面施胶剂，固含量25.45wt%。
性能对比和检测
在瓦楞纸上表面施胶：
对比例：按中国专利CN201210136214.2方法制备 的施胶剂，固含量为15wt%
将实施例1～4配方制备的施胶剂，用去离子水稀释至15wt%
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1～5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/T 1540-1989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1～4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。
判定标准：Cobb值越小越好，环压指数越大越好。
具体结果见下表1：
从上述应用结果可以看出：使用本发明实施例1～4制备的施胶剂，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，同时施胶后纸的Cobb值、环压指数不同熟化时间相差不大，熟化速度快。
本发明的表面施胶剂制备方法中，本发明人发现在瓦楞纸用表面施胶剂基料中加入少量的硅氧烷，能大幅度提高瓦楞纸的环压强度同时瓦楞纸的Cobb值明显下降。这可能由于硅氧烷具有大量的交联作用，能与纤维表面大量的羟基及施胶液中淀粉的羟基结合，起到架桥的作用，提高细小纤维之间的作用力而增强瓦楞纸表观的环压强度。同时，纸张的Cobb值能够明显的降低。本发明的表面施胶剂是一种能满足纸张表面施胶用的高性能、环保的产品。该产品与淀粉一起对瓦楞原纸进行表面施胶，不但能改善瓦楞纸的Cobb值，加快熟化速度，且能大幅度提高瓦楞纸的表面环压强度，能适应高强度瓦楞纸发展的需要。
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 (5)

1.一种新型表面施胶剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将甲基苯乙烯、丙烯酸酯类单体、阳离子单体及引发剂混合均匀形成混合单体；
步骤二，在四口烧瓶中加入10-20％步骤一中获得的混合单体，升温至100-140℃，反应5-20分钟后滴加剩余的混合单体，然后100-140℃保温0.5-1.5小时；
步骤三，加入醋酸，100-140℃反应20-60分钟；
步骤四，加入80-100℃预热的去离子水，继续反应0.5-2小时，加入硅氧烷反应0.5-3小时，冷却，过滤，得到新型表面施胶剂；
步骤一至步骤四中各个组分的配比为：
所述硅氧烷选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种；
所述丙烯酸酯类单体选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸异辛酯中的至少一种；
所述阳离子单体选自丙烯酸-N,N-二甲胺基乙酯和甲基丙烯酰胺丙基二甲基胺中的至少一种；
所述引发剂选自过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二月桂酰、过氧化-2-乙基已酸叔丁酯中的至少一种。
2.根据权利要求1所述制备方法制备的新型表面施胶剂。
3.根据权利要求2所述的新型表面施胶剂，其特征在于，所述表面施胶剂的固含量为15～45wt％。
4.根据权利要求2所述的新型表面施胶剂，其特征在于，所述表面施胶剂的pH值为1-6。
5.如权利要求2-4任意一项所述的新型表面施胶剂在原纸表面处理上的应用。
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