CN114230733B - 一种塑性颜料中空球的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种塑性颜料中空球的制备方法，将单体溶液、引发剂溶液、抑制剂溶液滴入种子溶液中，滴加完成后再滴加苯乙烯溶液与引发剂溶液，滴加结束后加入三乙醇胺，保温搅拌，得到塑性颜料中空球。具有球状中空结构，外壳为玻璃化温度高的聚合物，中空球形结构使得其具有较低的密度，较好的绝热能力以及较高的遮盖能力，因此广泛用于热敏打印纸、轻量涂布纸等领域。
Description
技术领域
本发明属于高分子技术，具体涉及一种塑性颜料中空球的制备方法。
背景技术
现有高档纸张或者纸板中使用价格昂贵的TiO2白色颜料，为了节降成本，研发了塑性颜料中空球，空心球粒子中间含有一个空洞或者微孔，具有球状中空结构，外壳为玻璃化温度高的聚合物，中空球形结构使得其具有较低的密度，较好的绝热能力以及较高的遮盖能力，因此广泛用于热敏打印纸、轻量涂布纸等领域，但是目前市场上均使用氨水进行溶胀，导致成品出现较重氨味。
发明内容
现有技术均使用氨水进行溶胀，导致成品出现较重氨味，本发明首次采用碱溶胀法来制备，得到的空心球塑性颜料具有球状中空结构，外壳为玻璃化温度高的聚合物，中空球形结构使得其具有较低的密度，较好的绝热能力以及较高的遮盖能力，因此广泛用于热敏打印纸、轻量涂布纸等领域。
一种塑性颜料中空球的制备方法，将单体溶液、引发剂溶液、抑制剂溶液滴入种子溶液中，滴加完成后再滴加苯乙烯溶液与引发剂溶液，滴加结束后加入三乙醇胺，保温搅拌，得到塑性颜料中空球；将甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、2-苯氧乙基丙烯酸酯(PHEA)、阴离子表面活性剂与水混合，得到单体溶液；将甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、乳化剂、引发剂加入水中，恒温搅拌，得到种子溶液；将苯乙烯、表面活性剂加入水中，得到苯乙烯溶液。
本发明中，将甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、乳化剂、引发剂加入水中，恒温搅拌，得到种子溶液，其中，甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、乳化剂、引发剂、水的质量比为(5～10)∶(3～10)∶(1～5)∶(2～5)∶1000。恒温搅拌的温度为65～75℃，时间为1～2小时。
本发明中，单体溶液中，甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、2-苯氧乙基丙烯酸酯、阴离子表面活性剂与水的质量比为(100～300)∶(100～300)∶(100～300)∶(10～50)∶(1～20)∶200。单体溶液中甲基丙烯酸甲酯、引发剂溶液、抑制剂的质量比为(100～300)∶(2～3)∶(2～3)。
本发明中，将苯乙烯、非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂加入水中，得到苯乙烯溶液，其中苯乙烯、非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、水的质量比为(300～500)∶(1～5)∶(2～10)∶200。
本发明中，单体溶液中的水、苯乙烯溶液中的水、种子溶液中的水的质量比为(100～300)∶(100～300)∶1000。
本发明中，引发剂为AIBA(偶氮二异丁脒盐酸盐)，抑制剂为焦亚硫酸钠，非离子表面活性剂为OP-10(十二烷基酚聚氧乙烯醚)，阴离子表面活性剂为SDS(十二烷基磺酸钠)，乳化剂为吐温60(聚山梨酸酯60)；本发明中，滴加苯乙烯溶液时的温度为75～95℃；保温搅拌的温度为75～95℃，时间为1～2小时。保温搅拌后过滤，得到塑性颜料中空球，分散在滤液中。
本发明空心球的制备采用(甲基)丙烯酸酯与苯乙烯通过种子乳液聚合，再通过碱来溶胀得到空心微球，利用种子乳液聚合法在种子体系中滴加聚丙烯酸类单体聚合使其长大成核，然后再滴加苯乙烯为主的单体包覆核粒子形成核壳结构，最后利用羧酸基团在碱性条件下吸水膨胀，将壳层胀大制得空心结构。现有技术均使用氨水进行溶胀，导致成品出现较重氨味，本发明首次采用碱溶胀法来制备，得到的空心球塑性颜料具有球状中空结构，外壳为玻璃化温度高的聚合物，中空球形结构使得其具有较低的密度，较好的绝热能力以及较高的遮盖能力，因此广泛用于热敏打印纸、轻量涂布纸等领域。
附图说明
图1为实施例一制备的塑性颜料中空球图片以及单体粒径图谱，粒径在1.5～1.7微米之间；
图2为实施例二制备的塑性颜料中空球图片以及单体粒径图谱，粒径在1.2～1.6微米之间。
具体实施方式
本发明的原料为现有产品，具体制备操作以及测试方法为现有方法，比如搅拌为常规方法，混合物料即可；引发剂溶液、抑制剂溶液中的水都为常规溶解用量。
实施例一
步骤(1)，将甲基丙烯酸甲酯8g、甲基丙烯酸丁酯5g、2g吐温60、AIBA 3g一同加入主反应槽内(槽内水量1000g)，75℃恒温搅拌1.5小时,制作种子溶液；
步骤(2)，在上述种子溶液中滴加甲基丙烯酸甲酯200g、甲基丙烯酸丁酯200g、甲基丙烯酸200g、2-苯氧乙基丙烯酸酯30g、SDS 15g、水200g的混合物，滴加引发剂AIBA(2g)水溶液，滴加抑制剂焦亚硫酸钠(2g)水溶液；此过程为三个溶液一同滴定，滴加时间为0.5小时；
步骤(3)，再将温度升至85℃，滴加苯乙烯单体400g及OP-10(3g)、SDS5g、水200g的混合物，同时滴加引发剂AIBA(3g)水溶液；1小时滴加结束后添加三乙醇胺15g，恒温1个小时；然后300目滤网过滤收料，得到塑性颜料中空球，分散在滤液中，见图1。
实施例二
步骤(1)，将甲基丙烯酸甲酯8g、甲基丙烯酸丁酯5g、2g吐温60、AIBA 3g一同加入主反应槽内(槽内水量1000g)，75℃恒温搅拌1.5小时,制作种子溶液；
步骤(2)，在上述种子溶液中滴加甲基丙烯酸甲酯200g、甲基丙烯酸丁酯200g、甲基丙烯酸200g、SDS 15g、水200g的混合物，滴加引发剂AIBA 2g水溶液，滴加抑制剂焦亚硫酸钠2g水溶液；此过程为三个溶液一同滴定，滴加时间为0.5小时；
步骤(3)，再将温度升至85℃，滴加苯乙烯单体400g及op-10 3g、SDS 5g、水200g的混合物，同时滴加引发剂AIBA 3g水溶液；1小时滴加结束后添加三乙醇胺15g，恒温1个小时；然后300目滤网过滤收料，得到塑性颜料中空球，分散在滤液中，见图2。
以上两个实施列，主要区别点就是2-苯氧乙基丙烯酸酯，通过添加这只单体可提升产品功能以及减少产品破孔率，图2未添加破孔较多，图1添加此单体，破孔较少。以下是采用常规方法，两者对比热敏打印功能差异：
表中的数字表示Mold 400动态打印后使用分光密度仪博莱德BLD-FGMDY1检测，显现数值，检测数值越高代表中空球隔热性能越佳。
对比例一
将实施例一的三乙醇胺替换为20g氨水(28wt％)，其余不变，得到的塑性颜料中空球，分散在滤液中，破孔率明显大于实施例一，较实施例二好得多。
采用氨气检测仪(氨气检测仪GASTiger6000-NH3万安迪)，采用氨水的对比例一产品溶液检测数值200PPM；采用三乙醇胺的实施例一产品溶液检测值为50ppm。现有市售应用性能好的塑性颜料中空球溶液检测数值190PPM～205PPM之间，测试三款，另外现有产品热敏打印功能较实施例一稍差，比如，按照上述测试方法，能级5最高为0.928，能级6最高为1.06。
实施例三
步骤(1)，将甲基丙烯酸甲酯5g、甲基丙烯酸丁酯10g、2g吐温60、AIBA 4g一同加入主反应槽内(槽内水量1000g)，75℃恒温搅拌2小时,制作种子溶液；
步骤(2)，在上述种子溶液中滴加甲基丙烯酸甲酯150g、甲基丙烯酸丁酯200g、甲基丙烯酸250g、2-苯氧乙基丙烯酸酯40g、SDS 18g、水200g的混合物，滴加引发剂AIBA 2g水溶液，滴加抑制剂焦亚硫酸钠2.5g水溶液；此过程为三个溶液一同滴定，滴加时间为0.5小时；
步骤(3)，再将温度升至85℃，滴加苯乙烯单体430g及op-10 3g、SDS 5g、水200g的混合物，同时滴加引发剂AIBA 3g水溶液；1小时滴加结束后添加三乙醇胺15g，恒温1个小时；然后300目滤网过滤收料，得到塑性颜料中空球，分散在滤液中。
本发明空心球的制备采用(甲基)丙烯酸酯与苯乙烯通过种子乳液聚合，再通过碱来溶胀得到空心微球，利用种子乳液聚合法在种子体系中滴加聚丙烯酸类单体聚合使其长大成核，然后再滴加苯乙烯为主的单体包覆核粒子形成核壳结构，最后利用羧酸基团在碱性条件下吸水膨胀，将壳层胀大制得空心结构。现有技术均使用氨水进行溶胀，导致成品出现较重氨味，本发明首次采用碱溶胀法来制备，得到的空心球塑性颜料具有球状中空结构，外壳为玻璃化温度高的聚合物，中空球形结构使得其具有较低的密度，较好的绝热能力以及较高的遮盖能力，因此广泛用于热敏打印纸、轻量涂布纸等领域。
Claims (4)
1.一种塑性颜料中空球的制备方法，其特征在于，将甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、2-苯氧乙基丙烯酸酯、阴离子表面活性剂与水混合，得到单体溶液；将甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、乳化剂、引发剂加入水中，恒温搅拌，得到种子溶液，其中，甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、乳化剂、引发剂、水的质量比为(5～10)∶(3～10)∶(1～5)∶(2～5)∶1000；将苯乙烯、表面活性剂加入水中，得到苯乙烯溶液，其中苯乙烯、非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、水的质量比为(300～500)∶(1～5)∶(2～10)∶200；将单体溶液、引发剂溶液、抑制剂溶液滴入种子溶液中，滴加完成后再滴加苯乙烯溶液与引发剂溶液，滴加结束后加入三乙醇胺，保温搅拌，得到塑性颜料中空球；单体溶液中，甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、2-苯氧乙基丙烯酸酯、阴离子表面活性剂与水的质量比为(100～300)∶(100～300)∶(100～300)∶(10～50)∶(1～20)∶200；单体溶液中的甲基丙烯酸甲酯、引发剂溶液、抑制剂的质量比为(100～300)∶(2～3)∶(2～3)；单体溶液中的水、苯乙烯溶液中的水、种子溶液中的水的质量比为(100～300)∶(100～300)∶1000。
2.根据权利要求1所述塑性颜料中空球的制备方法，其特征在于，恒温搅拌的温度为65～75℃，时间为1～2小时。
3.根据权利要求1所述塑性颜料中空球的制备方法制备的塑性颜料中空球。
4.权利要求3所述塑性颜料中空球在制备纸张中的应用。
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| GR01 | Patent grant | ||
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