一種新型網(wǎng)絡(luò)互穿涂布乳液的制備方法及應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種新型網(wǎng)絡(luò)互穿涂布乳液的制備方法，包括（1）將乳化劑和去離子水加入反應(yīng)器，攪拌溶解；（2）將苯乙烯單體、丙烯酸酯單體、共聚單體X均勻混合，配成滴加液A1；將醋酸乙烯酯單體、丙烯酸酯單體、共聚單體Y均勻混合，配成滴加液A2；將氧化劑和去離子水均勻混合分別配成滴加液B1、B2；（3）將A1、B1同時勻速滴加到反應(yīng)器中，聚合一段時間后，再將A2、B2同時勻速滴加到反應(yīng)器中，繼續(xù)反應(yīng)；反應(yīng)完畢后降溫，放料。本方法具有操作簡單、成本低等優(yōu)點，可制得性能更加穩(wěn)定、應(yīng)用范圍更更廣的網(wǎng)絡(luò)互穿涂布乳液，用于紙張的表面涂布時，可提高紙張表面拉毛強(qiáng)度、柔軟度，賦予紙張良好的油墨吸收性以及耐水性等。
【專利說明】一種新型網(wǎng)絡(luò)互穿涂布乳液的制備方法及應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于造紙用干強(qiáng)劑制備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種新型網(wǎng)絡(luò)互穿涂布乳液的制備方法及應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]涂布乳液是白板紙在生產(chǎn)過程中的最后一道與瓷土等填料按一定比例混合后作為面層涂料使用，白板紙涂層的好壞與成本的高低是和涂布液有直接關(guān)系。傳統(tǒng)采用的涂布乳液有兩種，如用丁二烯制成的丁苯乳液成本相對較低，但用其涂布的紙張脆性較大、耐候性差、紙面易黃等不足。目前質(zhì)量較好的涂布液是采用苯乙烯與丙烯酸等單體制成，雖然該乳液性能比丁苯乳液好，但成本較高。
[0003]IPN即互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是兩種或兩種以上的共混聚合物，分子鏈相互貫穿，并至少一種聚合物分子鏈以化學(xué)鍵的方式交鏈而形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。由于IPN材料中2種或2種以上的聚合物網(wǎng)絡(luò)互纏結(jié)，互穿而不失去原聚合物固有的特性，從而獲得其他聚合物無法比擬的獨(dú)特性能。其最大特點是可以將熱力學(xué)不相容的聚合物相混而形成至少在動力學(xué)上可以穩(wěn)定的合金性質(zhì)的物質(zhì)，構(gòu)成IPN結(jié)構(gòu)的聚合物合金狀態(tài)物質(zhì)的各聚合物本身均為連續(xù)相，使其可兼具良好的靜態(tài)和動態(tài)力學(xué)性能，以及較寬的使用溫度范圍。同時由于存在化學(xué)交聯(lián)點，IPN在任何溶劑中都只能溶脹，不能溶解，也不會發(fā)生蠕變和流動，從而具有更好的粘接力，因此得到較高的色牢度。另外，由于各聚合物的Tg (玻璃化轉(zhuǎn)變溫度)是可選擇的，故可以選擇其中一相有較低的Tg，以獲得較好的彈性和柔軟性，另一相Tg高，用以防止乳液發(fā)粘。
[0004]目前，采用苯乙烯與丙烯酸等單體制成的涂布乳液為常規(guī)乳液，不具備網(wǎng)絡(luò)互穿結(jié)構(gòu)，應(yīng)用范圍窄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的一個目的是提供一種新型網(wǎng)絡(luò)互穿涂布乳液的制備方法，該方法具有操作簡單、成本低等優(yōu)點，能制得性能更加穩(wěn)定、粘結(jié)力更強(qiáng)且使用溫度范圍較寬的涂布乳液。
[0006]本發(fā)明的另一個目的是提供采用上述制備方法得到的網(wǎng)絡(luò)互穿涂布乳液在造紙上的應(yīng)用。
[0007]為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種新型網(wǎng)絡(luò)互穿涂布乳液的制備方法，包括以下步驟:
[0008](I)將乳化劑加入反應(yīng)器，再加入適量去離子水作底料，升溫至60_65°C，攪拌使乳化劑溶解；
[0009](2)將苯乙烯單體、丙烯酸酯單體、共聚單體X均勻混合，配成滴加液Al ;將醋酸乙烯酯單體、丙烯酸酯單體、共聚單體Y均勻混合，配成滴加液A2 ;將引發(fā)體系所采用的氧化劑中的一部分和去離子水均勻混合，配成滴加液BI，將剩余氧化劑和去離子水均勻混合，配成滴加液B2 ；
[0010](3)將滴加液A1、B1同時勻速滴加到步驟(1)的反應(yīng)器中，在80_90°C下聚合一段時間后，再將滴加液A2、B2同時勻速滴加到反應(yīng)器中，在80-90°C下繼續(xù)發(fā)生聚合反應(yīng)；反應(yīng)完畢后，降溫至50°C以下，放料即可。
[0011]進(jìn)一步，原料百分比以總投料量(重量)為基準(zhǔn)計，苯乙烯單體占12-15%，丙烯酸酯單體占20-25%，醋酸乙烯酯單體占12-15%，共聚單體X占0.1_2%，共聚單體Y占0.1_2%，弓丨發(fā)體系的氧化劑的用量為前述單體總量的0.5-2%，乳化劑的用量為前述單體總量的2-4%，其余為去離子水。
[0012]進(jìn)一步，所述丙烯酸酯單體選自丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸丁酯中的一種或多種。滴加液Al、A2中的丙烯酸酯單體可以相同，也可以不同。
[0013]更進(jìn)一步，所述共聚單體X和Y分別選自丙烯酸、丙烯腈、甲基丙烯磺酸鈉、馬來酸酐、富馬酸、衣康酸和甲基丙烯酸中的一種或多種。
[0014]進(jìn)一步，引發(fā)體系所采用的氧化劑選自過硫酸鈉、過硫酸銨、過氧化氫、過氧苯甲酰和偶氮二異丁腈中的一種或兩種。
[0015]進(jìn)一步，步驟(2)中，配制滴加液A1、B1時，加入去離子水，并加入乳化劑進(jìn)行預(yù)乳化，所述乳化劑與所述去離子水的體積比為1:40-50。
[0016]進(jìn)一步，乳化劑選自辛基酚聚氧乙烯醚(0P-10)、壬基酚聚氧乙烯醚(NP-10)、十二烷基苯橫酸納和乙烯基橫酸納中的一種或多種。
[0017]進(jìn)一步，步驟(3)中，向反應(yīng)器中加入滴加液Al、BI后發(fā)生聚合反應(yīng)1-1.5小時；再加入滴加液A2、B2后發(fā)生聚合反應(yīng)2-3小時，總反應(yīng)時間(含滴加時間)為4-5小時。
[0018]本發(fā)明首先利用滴加液A1、B1制備苯丙乳液，再利用滴加液A2、B2制備醋丙乳液，通過乳液聚合使苯丙乳液與醋丙乳液形成網(wǎng)絡(luò)互穿結(jié)構(gòu)，最終得到穩(wěn)定的乳液混合物。本發(fā)明中選擇控制苯丙乳液為Tg較低的聚合物，醋丙乳液為Tg較高的聚合物，苯丙乳液可以提高涂布層的附著力和紙張的抗水性，而醋丙乳液可以提高紙張的平整光滑度，同時降低乳液的成本。
[0019]本發(fā)明的方法具有操作簡單，成本低等優(yōu)點，采用本發(fā)明的方法能制得性能更加穩(wěn)定、粘結(jié)力更強(qiáng)且使用溫度范圍較寬的網(wǎng)絡(luò)互穿涂布乳液。本發(fā)明制備的網(wǎng)絡(luò)互穿涂布乳液用于紙張的表面涂布時，可提高紙張表面拉毛強(qiáng)度，賦予紙張良好的油墨吸收性以及耐水性、耐溫性等。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0021]實施例1
[0022]制備方法如下:
[0023](I)將10.5g 0P-10加入帶溫度計、冷凝器和攪拌器的反應(yīng)器中，再加入391g去離子水作底料，升溫至60-65°C，攪拌使0P-10溶解；
[0024](2)將120g苯乙烯、80g甲基丙烯酸甲酯、2g丙烯酸均勻混合，配成滴加液Al ;將135g醋酸乙烯酯、170g甲基丙烯酸甲酯、Ig丙烯腈均勻混合，配成滴加液A2 ;將4.1g過硫酸鈉和40g去離子水均勻混合，配成滴加液BI，將6g過硫酸鈉和40g去離子水均勻混合，配成滴加液B2 ；
[0025](3)將滴加液A1、B1同時勻速滴加到步驟(1)的反應(yīng)器中，在80_90°C下聚合1.5小時后，再將滴加液A2、B2同時勻速滴加到反應(yīng)器中，在80-90°C下繼續(xù)發(fā)生聚合反應(yīng)2小時，總反應(yīng)時間(含滴加時間)為5小時；反應(yīng)完畢后，降溫至50°C以下，放料，固含量為50%，粘度為50mpa.S。
[0026]實施例2
[0027]制備方法如下:
[0028](I)將IOg NP-10加入帶溫度計、冷凝器和攪拌器的反應(yīng)器中，再加入350g去離子水作底料，升溫至60-65°C，攪拌使NP-10溶解；
[0029](2)將125g苯乙烯、100g丙烯酸乙酯、5g甲基丙烯磺酸鈉和40g去離子水以及IgNP-1O快速攪拌形成預(yù)乳液，配成滴加液Al ;將120g醋酸乙烯酯、148g丙烯酸乙酯、2g甲基丙烯酸均勻混合，配成滴加液A2 ;將4.5g過氧化氫(有效含量30%)和44g去離子水均勻混合，配成滴加液BI，將5.5g過氧化氫(有效含量30%)和50g去離子水均勻混合，配成滴加液B2 ；
[0030](3)將滴加液A1、B1同時勻速滴加到步驟(1)的反應(yīng)器中，在80_90°C下聚合I小時后，再將滴加液A2、B2同時勻速滴加到反應(yīng)器中，在80-90°C下繼續(xù)發(fā)生聚合反應(yīng)1.5小時，總反應(yīng)時間(含滴加時 間)為4小時；反應(yīng)完畢后，降溫至50°C以下，放料，固含量為50%，粘度為45mpa.S。
[0031]實施例3
[0032]制備方法如下:
[0033](I)將12g十二烷基苯磺酸鈉加入帶溫度計、冷凝器和攪拌器的反應(yīng)器中，再加入390g去離子水作底料，升溫至60_65°C，攪拌使十二烷基苯磺酸鈉溶解；
[0034](2)將150g苯乙烯、80g丙烯酸丁酯、5g馬來酸酐均勻混合，配成滴加液Al ;將140g醋酸乙烯酯、123g丙烯酸丁酯、2g馬來酸酐均勻混合，配成滴加液A2 ;將1.2g過氧苯甲酰和45g去離子水均勻混合，配成滴加液BI，將1.Sg過氧苯甲酰和50g去離子水均勻混合，配成滴加液B2 ；
[0035](3)將滴加液A1、B1同時勻速滴加到步驟(1)的反應(yīng)器中，在80_90°C下聚合1.5小時后，再將滴加液A2、B2同時勻速滴加到反應(yīng)器中，在80-90°C下繼續(xù)發(fā)生聚合反應(yīng)2小時，總反應(yīng)時間(含滴加時間)為5小時；反應(yīng)完畢后，降溫至50°C以下，放料，固含量為50%，粘度為65mpa.S。
[0036]實施例4
[0037]制備方法如下:
[0038](I)將20g乙烯基磺酸鈉加入帶溫度計、冷凝器和攪拌器的反應(yīng)器中，再加入385g去離子水作底料，升溫至60-65°C，攪拌使乙烯基磺酸鈉溶解；
[0039](2)將125g苯乙烯、100g甲基丙烯酸丁酯、4g衣康酸均勻混合，配成滴加液Al ;將150g醋酸乙烯酯、116g甲基丙烯酸丁酯、5g富馬酸均勻混合,配成滴加液A2 ;將1.8g偶氮二異丁腈和50g去離子水均勻混合，配成滴加液BI，將1.2g偶氮二異丁腈和50g去離子水均勻混合，配成滴加液B2 ；[0040](3)將滴加液A1、B1同時勻速滴加到步驟(1)的反應(yīng)器中，在80_90°C下聚合1.5小時后，再將滴加液A2、B2同時勻速滴加到反應(yīng)器中，在80-90°C下繼續(xù)發(fā)生聚合反應(yīng)2小時，總反應(yīng)時間(含滴加時間)為5小時；反應(yīng)完畢后，降溫至50°C以下，放料，固含量為50%，粘度為55mpa.S。
[0041]對比例
[0042]原料配比同實施例1，不同的是，將步驟(2)中的原料苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、醋酸乙烯酯、丙烯腈、過硫酸鈉一并加入到步驟(1)的含0P-10和水的反應(yīng)器中，使發(fā)生聚合反應(yīng)。其結(jié)果是，無法得到穩(wěn)定乳液產(chǎn)品，出現(xiàn)大量凝膠，并有較多單體殘留。
[0043]應(yīng)用例
[0044]將實施例1-4制得的乳液應(yīng)用到造紙工藝中。具體方法是:將乳液與造紙用基料以及其他助劑一起加入料槽，混合均勻，每噸紙使用5-10kg乳液。
[0045]對添加有實施例1-4和對比例制得的涂布乳液的紙張強(qiáng)度進(jìn)行測試，結(jié)果見表1。
[0046]表1
[0047]
【權(quán)利要求】
1.一種新型網(wǎng)絡(luò)互穿涂布乳液的制備方法，包括以下步驟: (1)將乳化劑加入反應(yīng)器，再加入適量去離子水作底料，升溫至60-65°C，攪拌使乳化劑溶解； (2)將苯乙烯單體、丙烯酸酯單體、共聚單體X均勻混合，配成滴加液Al;將醋酸乙烯酯單體、丙烯酸酯單體、共聚單體Y均勻混合，配成滴加液A2 ;將引發(fā)體系所采用的氧化劑中的一部分和去離子水均勻混合，配成滴加液BI，將剩余氧化劑和去離子水均勻混合，配成滴加液B2 ； (3 )將滴加液A1、BI同時勻速滴加到步驟(1)的反應(yīng)器中，在80-90°C下聚合一段時間后，再將滴加液A2、B2同時勻速滴加到反應(yīng)器中，在80-90°C下繼續(xù)發(fā)生聚合反應(yīng)；反應(yīng)完畢后，降溫至50°C以下，放料即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型網(wǎng)絡(luò)互穿涂布乳液的制備方法，其特征在于，原料百分比以總投料量(重量)為基準(zhǔn)計，苯乙烯單體占12-15%，丙烯酸酯單體占20-25%，醋酸乙烯酯單體占12-15%，共聚單體X占0.1-2%，共聚單體Y占0.1_2%，引發(fā)體系的氧化劑的用量為前述單體總量的0.5-2%，乳化劑的用量為前述單體總量的2-4%，其余為去離子水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種新型網(wǎng)絡(luò)互穿涂布乳液的制備方法，其特征在于，所述丙烯酸酯單體選自丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸丁酯的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新型網(wǎng)絡(luò)互穿涂布乳液的制備方法，其特征在于，所述共聚單體X和Y分別選自丙烯酸、丙烯腈、甲基丙烯磺酸鈉、馬來酸酐、富馬酸、衣康酸和甲基丙烯酸中的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種新型網(wǎng)絡(luò)互穿涂布乳液的制備方法，其特征在于，弓丨發(fā)體系所采用的氧化劑選自過硫酸鈉、過硫酸銨、過氧化氫、過氧苯甲酰和偶氮二異丁腈中的一種或兩種。`
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型網(wǎng)絡(luò)互穿涂布乳液的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，配制滴加液A1、B1時，加入去離子水，并加入乳化劑進(jìn)行預(yù)乳化，所述乳化劑與所述去離子水的體積比為1:40-50。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的一種新型網(wǎng)絡(luò)互穿涂布乳液的制備方法，其特征在于，乳化劑選自辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸鈉和乙烯基磺酸鈉中的一種或多種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2或6所述的一種新型網(wǎng)絡(luò)互穿涂布乳液的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，向反應(yīng)器中加入滴加液A1、B1后發(fā)生聚合反應(yīng)1-1.5小時；再加入滴加液A2、B2后發(fā)生聚合反應(yīng)2-3小時，總反應(yīng)時間為4-5小時。
9.由權(quán)利要求1-7任一所述的制備方法得到的網(wǎng)絡(luò)互穿涂布乳液在造紙上的應(yīng)用。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于，是將網(wǎng)絡(luò)互穿涂布乳液作為紙張的表面涂布乳液。
【文檔編號】C08F220/14GK103665244SQ201310601039
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】謝鵬 申請人:康吉諾（北京）科技有限公司