CN114835857B - 一种改性天然橡胶乳化akd的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种改性天然橡胶乳化AKD的方法，包括：将天然胶乳稀释后进行加热，得到加热天然胶乳；在加热天然胶乳中加入PVA并混合均匀，得到混合天然胶乳；在混合天然胶乳中加入聚合单体A、聚合单体B、引发剂，搅拌反应一定时间后冷却，得到改性胶乳；将AKD蜡片、松香混合后高温熔融，得到AKD熔融物；将改性胶乳加入到AKD熔融物中，并加入助剂，在高速剪切条件下加入热水，并继续高速剪切20‑60min，冷却后得到改性天然橡胶乳化的的AKD乳液。本发明制备得到的AKD乳液具有良好的储存稳定性，长时间储存液不会出现乳液分层的现象。同时该乳液还具有成膜性好，抗水效果好的优点，可以用于纤维基材料的抗水方面。
Description
技术领域
本发明涉及造纸相关技术领域，具体为一种改性天然橡胶乳化AKD的方法。
背景技术
AKD作为一种反应型施胶剂，在中碱性施胶市场占据了大部分的份额，AKD施胶效果的好坏很大程度上依赖于AKD乳化的效果。现有的AKD乳化剂一般采用阳离子聚合乳液，乳液中乳化剂从阳离子淀粉转换为阳离子聚合物，但是阳离子聚合物乳化的AKD存在稳定性差的问题，在存储过程中乳液容易出现分层现象。
发明内容
为了解决现有技术AKD在存储过程中乳液容易出现分层现象的问题，本发明提供了一种改性天然橡胶乳化AKD的方法，包括：
将天然胶乳稀释后进行加热，得到加热天然胶乳；
在加热天然胶乳中加入PVA并混合均匀，得到混合天然胶乳；
在混合天然胶乳中加入聚合单体A、聚合单体B、引发剂，搅拌反应一定时间后冷却，得到改性胶乳；
将AKD蜡片、松香混合后高温熔融，得到AKD熔融物；
将改性胶乳加入到AKD熔融物中，并加入助剂，在高速剪切条件下加入热水，并继续高速剪切20-60min，冷却后得到改性天然橡胶乳化的AKD乳液。
进一步的，所述天然胶乳选用固含量25-50％的天然胶乳；所述天然胶乳稀释为：将天然胶乳选用水稀释至到固含量为10-20％。
进一步的，所述天然胶乳稀释后加热至70-90℃。
进一步的，所述PVA为：固含量10-20％的PVA溶液；所述PVA的添加量为：天然胶乳质量的0-10％。
进一步的，所述聚合单体A为：苯乙烯、丙烯酸、醋酸乙烯中的至少一种；所述聚合单体B为：丙烯酸酯、顺丁烯二酸脂、丙烯酸脂中的至少一种；所述聚合单体A与聚合单体B的质量比为：聚合单体A：聚合单体B＝1:1-1.2；聚合单体A和聚合单体B的总质量为天然橡胶质量的0-30％。
进一步的，所述引发剂为：双氧水、高锰酸钾、过硫酸盐中的至少一种；引发剂的添加量为：聚合单体A和聚合单体B总质量的0.3-0.5％。
进一步的，所述搅拌反应的反应时间为5-8小时；所述高温熔融的熔融温度为90-120℃。
进一步的，所述AKD蜡片与松香的质量比为：AKD蜡片：松香＝8-10：0-1；改性胶乳与AKD熔融物的质量比为：改性胶乳：AKD熔融物＝1-2：1。
进一步的，所述助剂为碳酸钙、白炭黑、硫酸钙中的至少一种；助剂的添加量为AKD蜡与松香总质量的0.5-2％。
进一步的，所述热水为98-100℃的水；所述热水的添加量为改性天然橡胶乳化AKD质量的70-80％。
本发明至少具有以下优点之一：
1.本发明制备得到的AKD乳液具有良好的储存稳定性，长时间储存液不会出现乳液分层的现象。
2.本发明制备得到的AKD乳液具有成膜性好，抗水效果尤其是抗热水效果好的优点，可以用于纤维基材料的抗水方面。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案、技术效果更加清楚明白，以下结合实施例对本发明技术方案进行清楚、完整地详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明示例性的提供了一种改性天然橡胶乳化AKD的方法，包括：
将天然胶乳稀释后进行加热，得到加热天然胶乳
在加热天然胶乳中加入PVA并混合均匀，得到混合天然胶乳；
在混合天然胶乳中加入聚合单体A、聚合单体B、引发剂，搅拌反应一定时间后冷却，得到改性胶乳；
将AKD蜡片、松香混合后高温熔融，得到AKD熔融物；
将改性胶乳加入到AKD熔融物中，并加入助剂，在高速剪切条件下加入热水，并继续高速剪切20-60min，冷却后得到改性天然橡胶乳化的AKD乳液。
相比现有技术采用的阳离子聚合物乳液，本发明采用了天然橡胶乳液对AKD继续拧乳化，不仅显著改善了AKD的稳定性，又可以提高其抗水性，起到一箭双雕的作用。本发明制备得到的AKD乳液，稳定性好，可以长时间存放，还能够赋予纸张良好的强度和抗水性能。
本发明示例性的提供了一种天然胶乳，该天然胶乳为固含量25-50％的天然胶乳。
本发明示例性的提供了一种天然胶乳稀释方法，为：将天然胶乳选用水稀释至到固含量为10-20％。
本发明示例性的提供了一种天然胶乳稀释后的加热方法，为：将稀释后的天然胶乳加热至70-90℃。
本发明示例性的提供了一种PVA，为：固含量10-20％的PVA溶液。
本发明示例性的提供了一种PVA的添加量，为：天然胶乳质量的0-10％。
本发明示例性的提供了一种聚合单体A，为：苯乙烯、丙烯酸、醋酸乙烯中的至少一种。
本发明示例性的提供了一种聚合单体B，为：丙烯酸酯、顺丁烯二酸脂、丙烯酸脂中的至少一种。
本发明示例性的提供了一种聚合单体A，为：苯乙烯。本发明示例性的提供了一种聚合单体B，为：丙烯酸正丁酯。
申请人经过研究，虽然苯乙烯、丙烯酸、醋酸乙烯作为单体A，丙烯酸酯、顺丁烯二酸脂、丙烯酸脂作为单体B均可以至鄂毕得到AKD乳液，但是仅在聚合单体A为：苯乙烯，聚合单体B为：丙烯酸正丁酯时，AKD乳液乳液可同时具备良好的稳定性和抗水性，其余组合方式均会导致稳定性或抗水性中的一项出现比较显著的下降(最低相对下降20％)，可在特定使用要求时组合使用。
本发明示例性的提供了一种聚合单体A与聚合单体B的质量比，为：聚合单体A：聚合单体B＝1:1-1.2。
本发明示例性的提供了一种聚合单体A和聚合单体B的总质量，为：天然橡胶质量的0-30％。
本发明示例性的提供了一种引发剂，为：双氧水、高锰酸钾、过硫酸盐中的至少一种。该引发剂的添加量为：聚合单体A和聚合单体B总质量的0.3-0.5％。
采用上述方法和参数控制条件，可以制备得到一种可与AKD熔融物良好互溶的改性胶乳。不适宜的改性胶乳制备过程或制备条件得到的改性胶乳与AKD熔融物的互溶性较差，在后续制备过程中容易出现改性胶乳与AKD熔融物相互分离的问题，严重影响产品的稳定性。
本发明示例性的提供了一种搅拌反应的反应时间，为：5-8小时。
本发明示例性的提供了一种高温熔融的熔融温度，为90-120℃。
本发明示例性的提供了一种AKD蜡片与松香的质量比，为：AKD蜡片：松香＝8-10：0-1。
本发明示例性的提供了一种改性胶乳与AKD熔融物的质量比，为：改性胶乳：AKD熔融物＝1-2：1。
本发明示例性的提供了一种助剂，为：碳酸钙、白炭黑、硫酸钙中的至少一种。
本发明示例性的提供了一种助剂的添加量，为：AKD蜡与松香总质量的0.5-2％。
本发明示例性的提供了一种热水，为：98-100℃的水。
本发明示例性的提供了一种热水的添加量，为：改性天然橡胶乳化AKD质量的70-80％。
采用上述方法和参数控制条件，可以将AKD蜡片、松香、助剂、改性胶乳有机的融合在一起，使得最终制备得到的改性天然橡胶乳化AKD乳液的稳定性较好，且用于施胶后，不仅成膜性好，且所得纸产品还具有良好的抗水效果，尤其是抗热水效果。
为了更详细、明确的解释本发明技术方案，以下结合具体实施例和对比例进行详细分析。
测试方法：
抗水性测试：将AKD乳液按照8-12g/m2的定量涂布到瓦楞原纸表面，使用抗水性测试设备进行抗水性能的测定。
乳液稳定性测试：将AKD乳液高速离心5分钟后，观察是否出现分层现象。
乳液黏度测试：采用粘度计测试乳液黏度。
实施例1：
将100g 30％固含量的天然胶乳稀释到20％的浓度，加热到70℃，加入10g固含量为15％的PVA溶液混合均匀，搅拌10分钟后，加入5g苯乙烯和5g丙烯酸丁酯，再加入0.03g过硫酸铵，搅拌反应5h后冷却；将10AKD蜡片在90℃下熔融，加入10g改性天然胶乳，加入0.05g碳酸钙，在10000r/min高速剪切下加入80g 100℃的热水，高速剪切半小时，快速冷却后放料得到AKD乳液。
实施例2
将100g 30％固含量的天然胶乳稀释到15％的浓度，加热到80℃，加入5g固含量为15％的PVA溶液混合均匀，搅拌10分钟后，加入9.5g苯乙烯和10.5g丙烯酸丁酯，再加入0.08g过硫酸铵，搅拌反应7h后冷却；将9g AKD蜡片和1g松香在110℃下熔融，加入15g改性天然胶乳，加入0.1g碳酸钙，在12000r/min高速剪切下加入75g 100℃的热水，高速剪切半小时，快速冷却后放料得到AKD乳液。
实施例3
将100g 30％固含量的天然胶乳稀释到10％的浓度，加热到90℃，加入10g固含量为15％的PVA溶液混合均匀，搅拌10分钟后，加入15g苯乙烯和15g丙烯酸丁酯，再加入0.15g过硫酸铵，搅拌反应8h后冷却；将10AKD蜡片在100℃下熔融，加入20g改性天然胶乳，加入0.05g碳酸钙，在12000r/min高速剪切下加入70g 100℃的热水，高速剪切半小时，快速冷却后放料得到AKD乳液。
对比例1
将120g AKD熔融到85℃，加入50g高分子乳化剂(40％固含量的聚二烯丙基二甲基氯化铵)，加热到870g水到100℃，开启高剪切，慢慢将热水加入到AKD中，在10000r/min的速度下剪切30分钟，冷却得到AKD乳液。
申请人对实施例1-3和对比例1所得AKD乳液进行了抗水性测试、乳液稳定性测试以及乳液粘度测试。其中，抗水性测试采用Cobb值检测技术，并采用60℃热水环境进行测试。乳液稳定性采用高速离心乳液5分钟的方法进行测试。乳液粘度采用粘度计进行测试。
测试结果如表1所示：
由上表可知：
1.采用本发明制备方法制备得到的AKD乳液，用做施胶剂制备纸张产品后，纸张产品的抗水性得到的明显的加强，从现有技术的27.20g/m2，下降至最高22.19g/m2，抗水性改善的效果显著。
2.采用本发明制备方法制备得到的AKD乳液，乳液稳定性有显著地提升，具体表现为：高速离心5分钟后，现有技术制备得到的AKD乳液已经产生了分层，而采用本发明制备方法制备得到的AKD乳液并未出现分层现象。
3.采用本发明制备方法制备得到的AKD乳液，其粘度相比对比例1有了显著的提高，有利于后期涂布操作，使得涂层厚度可在较大范围内进行控制。
此外，申请人还进行了以下对比实验：
对比例2
其余步骤与实施例1相同，区别在于松香替换为石蜡。
对比例3
其余步骤与实施例1相同，区别在于松香替换为蜂蜡。
对比例3
其余步骤与实施例1相同，区别在于松香替换为聚氧化乙烯蜡。
虽然石蜡、蜂蜡、聚氧化乙烯蜡与松香常作为相互替换的添加剂使用，但是在本发明工艺体系中，将松香替换为石蜡、蜂蜡、聚氧化乙烯蜡，会导致AKD乳液的抗水性出现比较明显的下降(最佳为25.4g/m2)，因此在本发明工艺体系中，无法使用石蜡、蜂蜡、聚氧化乙烯蜡替换松香，松香具有不可替代的作用。
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 (9)
1.一种改性天然橡胶乳化AKD的方法，其特征在于，包括：
将天然胶乳稀释后进行加热，得到加热天然胶乳；
在加热天然胶乳中加入PVA并混合均匀，得到混合天然胶乳；
在混合天然胶乳中加入聚合单体A、聚合单体B、引发剂，搅拌反应一定时间后冷却，得到改性胶乳；
将AKD蜡片、松香混合后高温熔融，得到AKD熔融物；
将改性胶乳加入到AKD熔融物中，并加入助剂，在高速剪切条件下加入热水，并继续高速剪切20-60min，冷却后得到改性天然橡胶乳化的AKD乳液；
所述聚合单体A为：苯乙烯、丙烯酸、醋酸乙烯中的至少一种；所述聚合单体B为：丙烯酸酯、顺丁烯二酸酯中的至少一种；所述聚合单体A与聚合单体B的质量比为：聚合单体A：聚合单体B=1:1-1.2；聚合单体A和聚合单体B的总质量为天然橡胶质量的0-30%，且不为0。
2.根据权利要求1所述改性天然橡胶乳化AKD的方法，其特征在于，所述天然胶乳选用固含量25-50%的天然胶乳；所述天然胶乳稀释为：将天然胶乳选用水稀释至到固含量为10-20%。
3.根据权利要求1所述改性天然橡胶乳化AKD的方法，其特征在于，所述天然胶乳稀释后加热至70-90℃。
4.根据权利要求1所述改性天然橡胶乳化AKD的方法，其特征在于，所述PVA为：固含量10-20%的PVA溶液；所述PVA的添加量为：天然胶乳质量的0-10%，且不为0。
5.根据权利要求1所述改性天然橡胶乳化AKD的方法，其特征在于，所述引发剂为：双氧水、高锰酸钾、过硫酸盐中的至少一种；引发剂的添加量为：聚合单体A和聚合单体B总质量的0.3-0.5%。
6.根据权利要求1所述改性天然橡胶乳化AKD的方法，其特征在于，所述搅拌反应的反应时间为5-8小时；所述高温熔融的熔融温度为90-120℃。
7.根据权利要求1所述改性天然橡胶乳化AKD的方法，其特征在于，所述AKD蜡片与松香的质量比为：AKD蜡片：松香=8-10：0-1，且不为0；改性胶乳与AKD熔融物的质量比为：改性胶乳：AKD熔融物=1-2：1。
8.根据权利要求1所述改性天然橡胶乳化AKD的方法，其特征在于，所述助剂为碳酸钙、白炭黑、硫酸钙中的至少一种；助剂的添加量为AKD蜡与松香总质量的0.5-2%。
9.根据权利要求1所述改性天然橡胶乳化AKD的方法，其特征在于，所述热水为98-100℃的水；所述热水的添加量为改性天然橡胶乳化AKD质量的70-80%。
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