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一种核壳无皂型表面施胶剂的制备方法.pdf

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一种 核壳无皂型 表面 施胶剂 制备 方法
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摘要
申请专利号:

CN200710032539.5

申请日:

2007.12.14

公开号:

CN101205696A

公开日:

2008.06.25

当前法律状态:

驳回

有效性:

无权

法?#19978;?#24773;: 发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):D21H 21/16公开日:20080625|||实质审查的生效|||公开
IPC分类号: D21H21/16 主分类号: D21H21/16
申请人: 华南理工大学
发明人: 詹怀宇; 李建文; 付时雨
地址: 510640广东省广州市天河区五山
优先权:
专利代理机构: 广州市华学知识产权代理有限公司 代理人: 杨晓松
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法律状态
申请(专利)号:

CN200710032539.5

授权公告号:

||||||

法律状态公告日:

2011.12.07|||2008.08.20|||2008.06.25

法律状态类型:

发明专利申请公布后的驳回|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明公开了一种核壳无皂型表面施胶剂的制备方法,包括下述步骤:(1)首先,将水、高分子聚合物和单体按质量比8.5∶1.5~6.5∶3.5混合,再入适量的分子量调节剂,搅拌均匀;所述单体包括功能单体、丙烯酸酯类软单体、硬单体和离子单体;(2)在搅拌状态下,先加入占丙烯酸酯类软单体、硬单体和离子单体的混合物总质量的10%~60%的部分混合物,升温到73~75℃,再加入占全部引发剂总量20%~50%的引发剂溶液,20~60?#31181;?#21518;,再升温到76~82℃;(3)然后再分别加入剩余的丙烯酸酯类软单体、硬单体和离子单体的混合物,和剩余的引发剂溶液;(4)再将温度升到80~82℃下保温反应2~3h,然后冷却到室温,过滤,得到核壳无皂型表面施胶剂。

权利要求书

权利要求书
1.  一种核壳无皂型表面施胶剂的制备方法,其特征在于包括下述步骤:
(1)首先,将水、高分子聚合物和单体按质量比8.5∶1.5~6.5∶3.5混合,再入适量的分子量调节剂,搅拌均匀;所述单体包括功能单体、丙烯酸酯类软单体、硬单体和离子单体;
(2)在搅拌状态下,先加入占丙烯酸酯类软单体、硬单体和离子单体的混合物总质量的10%~60%的部分混合物,升温到73~75℃,再加入占全部引发剂总量20%~50%的引发剂溶液,20~60?#31181;?#21518;,再升温到76~82℃;
(3)然后再分别加入剩余的丙烯酸酯类软单体、硬单体和离子单体的混合物,和剩余的引发剂溶液;
(4)再将温度升到80~82℃下保温反应2~3h,然后冷却到室温,过滤,得到核壳无皂型表面施胶剂。

2.  根据权利要求1所述的核壳无皂型表面施胶剂的制备方法,其特征在于?#26680;?#36848;高分子聚合物为聚丙烯酸钠、改性淀粉、聚乙烯醇或羧甲基?#23435;?#32032;中的一种或一种以上混合物。

3.  根据权利要求1所述的核壳无皂型表面施胶剂的制备方法,其特征在于?#26680;?#36848;功能单体为乙烯基磺酸钠、丙烯酰胺甲基丙磺酸钠或丙烯酸羟乙酯中的一种或一种以上混合物。

4.  根据权利要求1所述的核壳无皂型表面施胶剂的制备方法,其特征在于?#26680;?#36848;丙烯酸酯类软单体为丙烯酸丁酯、烯酸乙酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸乙己酯或丙烯酸叔丁酯中的一种或一种以上混合物。

5.  根据权利要求1所述的核壳无皂型表面施胶剂的制备方法,其特征在于?#26680;?#36848;硬单体为苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈或丙烯酰?#20998;?#30340;一种或一种以上混合物。

6.  根据权利要求1所述的核壳无皂型表面施胶剂的制备方法,其特征在于?#26680;?#36848;离子单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、衣康酸或富马酸中的一种或一种以上混合物。

7.  根据权利要求1所述的核壳无皂型表面施胶剂的制备方法,其特征在于?#26680;?#36848;分子量调节剂为正十二烷基硫醇、叔十二烷基硫醇或巯基乙醇中的一种或一种以上混合物。

8.  根据权利要求1所述的核壳无皂型表面施胶剂的制备方法,其特征在于?#26680;?#36848;引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾。

9.  根据权利要求1所述的核壳无皂型表面施胶剂的制备方法,其特征在于?#26680;?#36848;步骤3中,剩余的丙烯酸酯类软单体、硬单体和离子单体的混合物的滴加时间控制在2~4小时,剩余的引发剂溶液的滴加时间控制在2.5~4小时。

说明书

说明书一种核壳无皂型表面施胶剂的制备方法
技术领域
本发明涉及造纸表面处理助剂领域,特别涉及一种核壳无皂型表面施胶剂的制备方法。
背景技术
表面施胶是造纸工业的重要组成部分,通过表面施胶可以改进纸张产品的性能、?#26723;?#29983;产成本、减少抄造工艺环境污染。表面施胶剂的性能优劣?#33519;?#24433;响到表面施胶的效果,?#22771;?#34920;面施胶剂主要包括两大类:天然高分子类和合成聚合物类表面施胶剂,其中合成聚合物表面施胶剂作为近年来出现的新产品以其独特的优势得到了迅速发展,它可以赋予纸张众多优异性能,满足多种纸类产品的生产需求,尤其是为高档纸张和特种纸的开发提供了强有力的保障。当前,合成聚合物表面施胶剂产?#20998;?#35201;包括:苯乙烯马来酸酐聚合物(SMA)、苯乙烯丙烯酸聚合物(SAA)、聚氨酯(PUD)和苯乙烯丙烯酸酯聚合物(SAE)。其中,SMA和SAA采用溶液聚合工艺,介质为有机溶剂,对操作工人及其环境有不利影响。SAE和PUD采用乳液或水溶液聚合方式生产,以水作介质,符合当今绿色产品开发的要求和趋势。但是,PUD原料价格昂贵、生产工?#35449;?#20316;复杂、应用影响因素较多,使其大范围推广存在较大难度。SAE采用小分子表面活性剂作为乳化剂或添加少量有机溶剂参与聚合反应,对产品的施胶性能存在明显不利影响。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点,提供一种环境友好、稳定性好、熟化快的核壳无皂型表面施胶剂的制备方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现:
一种核壳无皂型表面施胶剂的制备方法,包括下述步骤:
(1)首先,将水、高分子聚合物和单体按质量比8.5∶1.5~6.5∶3.5混合,再入适量的分子量调节剂,搅拌均匀;所述单体包括功能单体、丙烯酸酯类软单体、硬单体和离子单体;
(2)在搅拌状态下,先加入占丙烯酸酯类软单体、硬单体和离子单体的混合物总质量的10%~60%的部分混合物,升温到73~75℃,再加入占全部引发剂总量20%~50%的引发剂溶液,20~60?#31181;?#21518;,再升温到76~82℃;
(3)然后再分别加入剩余的丙烯酸酯类软单体、硬单体和离子单体的混合物,和剩余的引发剂溶液;
(4)再将温度升到80~82℃下保温反应2~3h,然后冷却到室温,过滤,得到核壳无皂型表面施胶剂。
所述高分子聚合物为分散剂,优选优选聚丙烯酸钠、改性淀粉、聚乙烯醇或羧甲基?#23435;?#32032;中的一种或一种以上混合物,分散剂的用量占单体总质量的2~6%。
所述功能单体优选乙烯基磺酸钠、丙烯酰胺甲基丙磺酸钠或丙烯酸羟乙酯中的一种或一种以上混合物。
所述软单体优选丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸乙己酯或丙烯酸叔丁酯中的一种或一种以上混合物。
所述硬单体优选苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈或丙烯酰?#20998;?#30340;一种或一种以上混合物。
所述离子单体优选丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、衣康酸或富马酸中的一种或一种以上混合物。
所述分子量调节剂优选正十二烷基硫醇、叔十二烷基硫醇或巯基乙醇中的一种或一种以上混合物,占总单体质量的0.2%~0.5%。
所述引发剂优选过硫酸铵或过硫酸钾。
所述步骤3中,剩余的丙烯酸酯类软单体、硬单体和离子单体的混合物的滴加时间控制在2~4小时,剩余的引发剂溶液的滴加时间控制在2.5~4小时。
本发明与现有技术相比具有如下优点和效果:
(1)本发明制备的核壳无皂型表面施胶剂乳液颗粒具有规则的核壳球形结构、粒径分布均匀,粒径大在100nm~800nm之间,平均粒径小于300nm。
(2)产品施胶性能优异,贮存稳定性好,常温下超过1年性能不变。
(3)合成工?#21344;?#20135;品环保,没有添加任何有机溶剂,单体转化率高达99.6%,无废弃物产生,对环境无污染。
(4)制备方法简单、成本低廉,使用的原料是常见的石化副产物。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
(1)向带有调速搅拌器、温度控制器及冷凝回流器的反应装置中添加去离子水、5份(按质量份数)聚丙烯酸钠(粘均相对分子量5600)和4份乙烯基磺酸钠,充分搅拌,至体系均匀。
(2)在上述溶液中,搅拌状态下?#26469;?#21152;入占全部丙烯酸酯类软单体、硬单体和离子单体的混合物(由42份苯乙烯、8份甲基丙烯酸甲酯、47份丙烯酸丁酯、1份马来酸酐和2份丙烯酸、0.5份叔十二烷基硫醇组成)总质量20%的部分混合物,加热体系,升温到75℃,然后加入占全部过硫酸铵溶液(由1份过硫酸铵溶入19份去离子水中)总质量30%的部分溶液,20?#31181;?#21518;,再升温到78℃。
(3)向上述反应体系中,分别滴加剩余80%的丙烯酸酯类软单体、硬单体和离子单体的混合物和剩余70%的过硫酸铵溶液,混合单体滴加时间控制在3小时,过硫酸铵溶液滴加时间控制在3.25小时。
(4)滴加完毕后,再将温度升至82℃下保温反应2.5小时,冷却至室温,200目网过滤,得到乳液型产品即核壳无皂型表面施胶剂。
实施例2
(1)向带有调速搅拌器、温度控制器及冷凝回流器的反应装置中添加去离子水、7份质量份数的聚丙烯酸钠(粘均相对分子量6200)和3份乙烯基磺酸钠,充分搅拌,至体系均匀。
(2)在上述溶液中,搅拌状态下?#26469;?#21152;入占全部丙烯酸酯类软单体、硬单体和离子单体的混合物(由39份苯乙烯、50份丙烯酸丁酯、8份甲基丙烯酸甲酯、0.2份叔十二烷基硫醇、1份马来酸酐和2份丙烯酸组成)总量20%的部分混合物,加热体系,升温到75℃,然后加入占全部过硫酸铵溶液(由1份过硫酸铵溶入19份去离子水中)总量30%的部分溶液,20?#31181;?#21518;,再升温到78℃。
(3)向上述反应体系中,分别滴加剩余80%的丙烯酸酯类软单体、硬单体和离子单体的混合物和剩余70%的过硫酸铵溶液,混合单体滴加时间控制在3小时,过硫酸铵溶液滴加时间控制在3.25小时。
(4)滴加完毕后,再将温度升至82℃下保温反应2.5小时,冷却至室温,200目网过滤,得到乳液型产品即核壳无皂型表面施胶剂。
实施例3
(1)向带有调速搅拌器、温度控制器及冷凝回流器的反应装置中添加去离子水、3份质量份数的聚丙烯酸钠(粘均相对分子量5600)和4份乙烯基磺酸钠,充分搅拌,至体系均匀。
(2)在上述溶液中,搅拌状态下?#26469;?#21152;入占全部丙烯酸酯类软单体、硬单体和离子单体的混合物(由42份苯乙烯、47份丙烯酸丁酯、8份甲基丙烯酸甲酯、0.5份叔十二烷基硫醇、1份马来酸酐和4份丙烯酸组成)总量20%的部分混合物,加热体系,升温到75℃,然后加入占全部过硫酸铵溶液(由1份过硫酸铵溶入19份去离子水中)总量30%的部分溶液,20?#31181;?#21518;,再升温到78℃。
(3)向上述反应体系中,分别滴加剩余80%的丙烯酸酯类软单体、硬单体和离子单体的混合物和剩余70%的过硫酸铵溶液,混合单体滴加时间控制在3小时,过硫酸铵溶液滴加时间控制在3.25小时。
(4)滴加完毕后,再将温度升至82℃下保温反应2.5小时,冷却至室温,200目网过滤,得到乳液型产品即核壳无皂型表面施胶剂。
实施例4
(1)向带有调速搅拌器、温度控制器及冷凝回流器的反应装置中添加去离子水、5份质量份数的聚丙烯酸钠(粘均相对分子量5600)和4份乙烯基磺酸钠,充分搅拌,至体系均匀。
(2)在上述溶液中,搅拌状态下?#26469;?#21152;入占全部丙烯酸酯类软单体、硬单体和离子单体的混合物(由39份苯乙烯、50份丙烯酸丁酯、8份甲基丙烯酸甲酯、1.0份叔十二烷基硫醇、1份马来酸酐和2份丙烯酸组成)总量10%的部分混合物,加热体系,升温到75℃,然后加入占全部过硫酸铵溶液(由1份过硫酸铵溶入19份去离子水中)总量30%的部分溶液,20?#31181;?#21518;,再升温到80℃。
(3)向上述反应体系中,分别滴加剩余90%的丙烯酸酯类软单体、硬单体和离子单体的混合物和剩余70%的过硫酸铵溶液,混合单体滴加时间控制在3.5小时,过硫酸铵溶液滴加时间控制在4小时。
(4)滴加完毕后,再将温度升至82℃下保温反应2小时,冷却至室温,200目网过滤,得到乳液型产品即核壳无皂型表面施胶剂。
测试例1:核壳无皂型表面施胶剂的应用:
在山东白纸板公司2700mm纸机上,本发明制备的核壳无皂型表面施胶剂(SSTOP)与国产表面施胶剂DZ-25和进品表面施胶剂BK-632进行性能对比测试。三种表面施胶剂的绝干用量均为0.15kg/t纸板,表面施胶液浓度为6%,施胶温度为55℃,测试结果列于表1。
表1三种样品在白纸板上的应用结果
    纸板性能?#21103;?/ENTRY>  国产DZ-25    进口BK-632    SSTOP    定量/(g/m2)  250    252    251    正/反面Cobb值/(g/m2)  32.5/41.5    26.5/32    26.5/31.5    表面强度(蜡棒)/级  14    16    16
由表1可知,本发明制备的核壳无皂型表面施胶剂SSTOP用量为0.15kg/t纸板时,纸板正反面Cobb值可降到26.5g/m2和31.5g/m2,表面强度达到16级,其施胶效果与进口产品BK-632相当,优于国产DZ-25。
测试例2:核壳无皂型表面施胶剂的应用:
在山东白纸板公司1760mm纸机上,本发明制备的核壳无皂型表面施胶剂(SSTOP)与国产表面施胶剂DZ-25进行性能对比测试。两种表面施胶剂的绝干用量均为0.75kg/t纸板,表面施胶液浓度为4.5%,施胶温度为70℃,测试结果列于表2。
表2两种样品在双胶纸上的应用结果
    双胶纸性能?#21103;?/ENTRY>    DZ-25    SSTOP    定量/g/m2    60    61    正/反面Cobb值/g/m2    24.5/28    22/24    正/反面表面强度/m/s    2.4/1.9    2.9/2.3    正/反面?#20132;?#24230;/s    46/39    50/45
    ?#35759;?#38271;/km    3.7    3.9    耐破指数/kPa.m2/g    2.8    2.9
由表2可知,本发明制备的核壳无皂型表面施胶剂SSTOP用量为0.75kg/t纸时,双胶纸正反面Cobb值分别达到22g/m2和24g/m2,表面强度分别为2.9m/s和2.3m/s,效果优于DZ-25。

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