CN113214435A - 一种无塑防水防油水性乳液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无塑防水防油水性乳液及其制备方法，按质量份数包括以下成分：苯乙烯10‑30份、甲基丙烯酸酯15‑45份、甲基丙烯酸酯15‑45份、甲基丙烯酸1‑5份、乳化剂0.5‑2份、保护剂0.25‑1.5份、引发剂0.25‑1份和去离子水30‑50份，本发明的无塑乳液涂布于纸表面即具有防水防油功能，可作为食品包装纸使用，与淋膜纸相比，无塑纸100％能回收再利用，回收过程中不用花费大量能源和成本处理，节约成本，大大提高效益，且解决了塑料污染的问题。
Description
技术领域
本发明涉及无塑防水防油水性乳液的制备技术领域，具体为一种无塑防水防油水性乳液及其制备方法。
背景技术
随着社会的快速发展，人们环保意识的增强，各国限塑和禁塑法令陆续颁布，纸类包装成为研究热点。纸包装作为用于餐饮、食品、医疗包装等领域最大的包装材料之一。由于要与含油、含脂或含水的食品接触，因此纸包装必须具备防水、防油和防渗透的能力。
为了获得防水防油的效果，目前大部分纸质包装是在纸上淋涂一层很薄聚乙烯塑料，形成一层连续致密的有机高分子薄膜，使油水不能通过保护层，从而达到防水防油的目的。这类高分子有些含有双酚A，在接触高温时可能释放有害物质，且这类高分子材料也无法在自然界降解，回收利用难度大，回收成本高，存在环境污染问题。除了淋膜，现在多在抄纸过程中添加入极少量的防水防油剂或在纸表面涂上一层有防水防油性能的涂料，降低纸张表面张力，可以赋予纸质基材以防水防油性能，而且还不影响纸制品的循环利用。如专利CN104562684B和CN110791957B中，使用了氟碳化合物。虽然防水防油效果优异，但是这类防水防油剂通常为包含全氟烷基基团的聚合物，存在生物累积性强、难降解的缺陷，尤其是长期接触使用，长对人体有很强的致毒性，特别是在食品包装领域中禁止使用，且生产成本高，不利于产品的推广。
改善纸质材料防油防水性能的不足，替代淋膜纸，尤其是取代防水防油剂中的含氟聚合物，制备出具备环保、自然降解的防水防油乳液，推进工业生产，解决纸质包装安全隐患问题，特别是食品包装安全领域已经成为纸质包装发展的研究重点。为此，我们提出一种无塑防水防油水性乳液及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无塑防水防油水性乳液及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种无塑防水防油水性乳液，按质量份数包括以下成分：苯乙烯10-30份、甲基丙烯酸酯15-45份、甲基丙烯酸酯15-45份、甲基丙烯酸1-5份、乳化剂0.5-2份、保护剂0.25-1.5份、引发剂0.25-1份和去离子水30-50份。
优选的，所述乳化剂为OP-10、SDS、APS100、SAS中的一种或多种。
优选的，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、叔丁基过氧化氢、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种。
优选的，所述保护剂为碳酸氢钠、聚乙烯醇、纳米纤维素中的一种及多种。
一种无塑防水防油水性乳液的制备方法，采用核壳法聚合制备而成，包括以下步骤：
S1、预乳化液制备：将甲基丙烯酸酯和苯乙烯硬单体与乳化剂加入水中，在高速均质乳化机中乳化成核预乳化液A；同样将甲基丙烯酸和甲基丙烯酸酯软单体与乳化剂，乳化壳单体预乳化液B；
S2、聚合反应原液准备：取一定量的乳化剂、保护剂和缓冲剂于反应釜中，加入适量的水，在一定温度下搅拌溶解，配制成溶液C；在称取一定的引发剂，溶于去离子水中配制成引发剂溶液D，放入冰箱中冷藏备用；
S3、核乳液聚合：取适量的核乳化液A，加入到上述溶液C中，搅拌升温至75-82℃，滴加引发剂溶液D，引发乳液聚合，待乳液呈蓝相后，继续反应30min，继续滴加剩余核预乳化液A，滴加完成后，继续保温反应1-2小时，得到核种子乳液。
S4、壳乳化液聚合：在同样的聚合温度下，在得到核种子乳液中继续滴加壳预乳化液B和剩余的引发剂溶液D，滴加速度控制在无明显的回流现象；滴加完成后，保温1-3小时，然后降温至50-70℃，加入适量的氧化还原剂，保温反应1-2小时，降温至40℃，加入氨水调节pH到8-9出料。
优选的，所述的氧化还原剂为叔丁基过氧化氢、过氧化甲乙酮、抗坏血酸、亚硫酸钠、Brüggemann FF6M中的一种或两种。
与传统技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明的无塑乳液涂布于纸表面即具有防水防油功能，可作为食品包装纸使用，与淋膜纸相比，无塑纸100％能回收再利用，回收过程中不用花费大量能源和成本处理，节约成本，大大提高效益，且解决了塑料污染的问题。
2.本发明的无塑乳液为100％水性乳液，不含有机溶剂和化学物质，具有环保无毒、韧性强、耐摩擦且优异的耐水耐油的特点。
3.本发明的无塑乳液涂布在纸上后，能再造浆，且能随纸降解，能与食品接触，在环保和食品安全上有着更优越的特点。
具体实施方式
所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种无塑防水防油水性乳液的制备方法，包括以下步骤：
S1、预乳化液制备：将15份甲基丙烯酸酯、10份苯乙烯硬单体、0.25份op-10和十二烷基硫酸钠加入10份水中，在高速均质乳化机中，搅拌速度2000r/min下，乳化成核预乳化液A；同样将2份甲基丙烯酸、15份甲基丙烯酸酯软单体、0.25份op-10和十二烷基硫酸钠加入10份水，乳化壳单体预乳化液B。
S2、聚合反应原液准备：取0.25份APS100、0.25份碳酸氢钠和适量的纳米纤维素于反应釜中，加入20份水，在50℃下搅拌溶解，配制成溶液C。在称取0.25份过硫酸铵，溶于去离子水中配制成引发剂溶液D，放入冰箱中冷藏备用。
S3、核乳液聚合：取1/10的核乳化液A，加入到上述溶液C中，搅拌升温至80℃，滴加引发剂溶液D，引发乳液聚合，待乳液呈蓝相后，继续反应30min，继续滴加剩余核预乳化液A，滴加完成后，继续保温反应1小时，得到核种子乳液。
S4、壳乳化液聚合：在同样的聚合温度下，在得到核种子乳液中继续滴加壳预乳化液B和剩余的引发剂溶液D，滴加速度控制在无明显的回流现象。滴加完成后，保温2小时，然后降温至70℃，加入适量的氧化还原引发剂体系，保温反应1小时，降温至40℃，加氨水调节pH至8，过滤出料。
实施例2
一种无塑防水防油水性乳液的制备方法，包括以下步骤：
S1、预乳化液制备：将20份甲基丙烯酸酯、15份苯乙烯硬单体、0.5份op-10、十二烷基硫酸钠加入10份水中，在高速均质乳化机中，搅拌速度2000r/min下，乳化成核预乳化液A；同样将3份甲基丙烯酸、20份甲基丙烯酸酯软单体、0.3份op-10和十二烷基硫酸钠加入10份水，乳化壳单体预乳化液B。
S2、聚合反应原液准备：取0.3份APS100、0.3份碳酸氢钠和适量的纳米纤维素于反应釜中，加入20份水，在50℃下搅拌溶解，配制成溶液C；在称取0.3份过硫酸铵，溶于去离子水中配制成引发剂溶液D，放入冰箱中冷藏备用。
S3、核乳液聚合：取1/10的核乳化液A，加入到上述溶液C中，搅拌升温至80℃，滴加引发剂溶液D，引发乳液聚合，待乳液呈蓝相后，继续反应30min，继续滴加剩余核预乳化液A，滴加完成后，继续保温反应1小时，得到核种子乳液。
S4、壳乳化液聚合：在同样的聚合温度下，在得到核种子乳液中继续滴加壳预乳化液B和剩余的引发剂溶液D，滴加速度控制在无明显的回流现象。滴加完成后，保温2小时，然后降温至70℃，加入适量的氧化还原引发剂体系，保温反应1小时，降温至40℃，加氨水调节pH至8，过滤出料。
通过上述实施例制备的防水防油涂料，涂布在纸表面后，纸的防水防油性能和机械性能均有明显的提高，其防水防油渗透、耐高温且耐摩擦,不会改变纸张的印刷适性，对人体安全性高，绿色环保，可降解，回收方便且回收成本低。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种无塑防水防油水性乳液，其特征在于，按质量份数包括以下成分：苯乙烯10-30份、甲基丙烯酸酯15-45份、甲基丙烯酸酯15-45份、甲基丙烯酸1-5份、乳化剂0.5-2份、保护剂0.25-1.5份、引发剂0.25-1份和去离子水30-50份。
2.根据权利要求1所述的一种无塑防水防油水性乳液，其特征在于，所述乳化剂为OP-10、SDS、APS100、SAS中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种无塑防水防油水性乳液，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、叔丁基过氧化氢、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种无塑防水防油水性乳液，其特征在于，所述保护剂为碳酸氢钠、聚乙烯醇、纳米纤维素中的一种及多种。
5.一种无塑防水防油水性乳液的制备方法，其特征在于，采用核壳法聚合制备而成，包括以下步骤：
S1、预乳化液制备：将甲基丙烯酸酯和苯乙烯硬单体与乳化剂加入水中，在高速均质乳化机中乳化成核预乳化液A；同样将甲基丙烯酸和甲基丙烯酸酯软单体与乳化剂，乳化壳单体预乳化液B；
S2、聚合反应原液准备：取一定量的乳化剂、保护剂和缓冲剂于反应釜中，加入适量的水，在一定温度下搅拌溶解，配制成溶液C；在称取一定的引发剂，溶于去离子水中配制成引发剂溶液D，放入冰箱中冷藏备用；
S3、核乳液聚合：取适量的核乳化液A，加入到上述溶液C中，搅拌升温至75-82℃，滴加引发剂溶液D，引发乳液聚合，待乳液呈蓝相后，继续反应30min，继续滴加剩余核预乳化液A，滴加完成后，继续保温反应1-2小时，得到核种子乳液。
S4、壳乳化液聚合：在同样的聚合温度下，在得到核种子乳液中继续滴加壳预乳化液B和剩余的引发剂溶液D，滴加速度控制在无明显的回流现象；滴加完成后，保温1-3小时，然后降温至50-70℃，加入适量的氧化还原剂，保温反应1-2小时，降温至40℃，加入氨水调节pH到8-9出料。
6.根据权利要求5所述的无塑防水防油水性乳液及其制备方法，其特征在于，所述的氧化还原剂为叔丁基过氧化氢、过氧化甲乙酮、抗坏血酸、亚硫酸钠、Brüggemann FF6M中的一种或两种。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN114045702A (zh) * | 2021-11-18 | 2022-02-15 | 广东科力德新材料有限公司 | 一种可回收可降解取代pe纸张淋膜的高分子乳液 |
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