专利名称：一种阳离子无皂苯丙表面施胶剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及轻型纸表面施胶剂的制备领域，特别涉及一种阳离子无皂苯丙表面施 胶剂及其制备方法。
背景技术：
我国现在已步入世界纸张生产、消费大国行列，在纸张生产过程中需要数百个品 种的造纸化学品。现代的造纸技术中，表面施胶已成为纸页表面施胶处理的主要形式，性能 优异的表面施胶剂能够减少纸页的掉毛掉粉现象和提高纸张的表面强度，同时有效地提高 了纸张的耐折度、抗水性、抗张强度、挺度和平滑度，减少透气度，改进了印刷性能等，显著 地提高纸张的质量档次和使用的价值。轻型纸生产采用的浆料配比以化学机械浆为主，这 些浆料中含有大量的木素，纤维比较挺硬、纤维间结合力较差，由于轻型纸的纤维组织较松 弛，厚度相对较大，它的抗张性能相对也较差一点，且极易受潮而产生变形。这些因素造成 了纸页表面强度和平滑度下降，以致印刷过程中出现掉粉掉毛现象。另一方面随着印刷技 术和装备的不断发展，印刷行业对纸张的表面强度、平滑度、印刷适性等要求越来越高，而 现在使用的纸张因添加更多的填料造成了纸页表面强度和平滑度下降，以致印刷过程中出 现掉毛、掉粉现象。轻型纸传统的表面施胶剂有淀粉、氧化淀粉、磷酸酯淀粉、聚丙烯酰胺改 性淀粉和聚乙烯醇等，它们在使用过程中存在着和纤维的亲和力较差、成膜易断裂容易出 现印刷过程中的掉毛、掉粉现象、抗水性较差、表面强度不够等缺点，使其适用的范围受到 了限制。目前开始使用苯丙乳液是由苯乙烯与丙烯酸酯单体通过乳液聚合制备的共聚物， 其制备过程多使用小分子乳化剂，既影响轻型纸的耐水性能和成膜性能又存在环境污染， 且多为水溶液性的阴离子聚合物，在使用过程中由于水中含有Al3+，Ca2+等，会引起乳液沉 淀，对施胶有不利影响。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种阳离子无皂苯丙表面 施胶剂及其制备方法，所得的一种阳离子无皂苯丙表面施胶剂具有和轻型纸纤维结合优 良、减轻掉毛掉粉、改善施胶度、提高表面强度和能适应高速印刷等特点。为达到上述目的，本发明采用的技术方案为一种阳离子无皂苯丙表面施胶剂的分子结构为
CH3CH2OHCH3
WsICH2-CHI~fcH2—c ~PCH2-CH]fcH—CHJ-fc-ch^AA
L |Jxl_ Jy L Jz LJm 匕I」n
COOCH3 COOC4H9COOCH2CH2N(CH3)3CI阳离子无皂苯丙表面施胶剂其中x、y、ζ、m、η均为大于零的整数。一种阳离子无皂苯丙表面施胶剂的制备方法为以聚乙烯醇1799为分散剂，以过硫酸铵为引发剂，以苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯醇和甲基丙烯酰氧乙基三 甲基氯化铵为混合单体进行无皂乳液聚合反应制备阳离子无皂苯丙表面施胶剂，其反应过 程为
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苯乙烯甲基丙烯酸甲酯丙烯酸丁酯丙烯醇甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化
铵
<formula>formula see original document page 6</formula>阳离子无皂苯丙表面施胶剂其中x、y、Z、m、n均为大于零的整数。一种阳离子无皂苯丙表面施胶剂的制备方法，具体包括以下步骤第一步，将苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和丙烯醇按8 2 20 5的质 量比混合制成混合单体，第二步，将过硫酸铵和去离子水以质量比1 20制成过硫酸铵水溶液，第三步，将聚乙烯醇1799和去离子水按质量比1 20加入反应器在85-95°C时搅 拌0. 5-1. 5小时，使聚乙烯醇1799溶解，第四步，给溶解的聚乙烯醇1799中加入去离子水形成聚乙烯醇水溶液，聚乙烯醇 1799和去离子水的质量比为1 127，降温至60-70°C，第五步，给聚乙烯醇水溶液中加入过硫酸铵水溶液和混合单体，聚乙烯醇水溶液、 过硫酸铵水溶液与混合单体的质量比为148 21 35，滴加完混合单体后继续滴加甲 基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，混合单体与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的质量比为 35 8，整个加料时间为1-2小时，第六步，加料完毕后于80_90°C保温反应2. 0-3. O小时，第七步，降温到30-40°C，用100-200目网过滤，出料，得到阳离子无皂苯丙表面施 胶剂。由于一种阳离子无皂苯丙表面施胶剂具有良好的耐水性、耐候性、成膜性等优点， 消除了小乳化剂导致的缺点和污染，阳离子无皂苯丙表面施胶剂在宽的PH范围内显正电 性，可以和带负电的纸张纤维形成强的离子键从而可提高附着力，具有和纤维结合优良、减 轻掉毛掉粉、改善施胶度、提高表面强度和能适应高速印刷等特点。
具体实施例方式下面将以具体实施例对本发明的方法作进一步详细的描述。实施例一
一种阳离子无皂苯丙表面施胶剂的制备方法，具体包括以下步骤第一步，将8克苯乙烯、2克甲基丙烯酸甲酯、20克丙烯酸丁酯和5克丙烯醇按 8 2 20 5的质量比混合制成混合单体，第二步，将1克过硫酸铵和20克去离子水以质量比1 20制成过硫酸铵水溶液，第三步，将1克聚乙烯醇1799和20克去离子水按质量比1 20加入反应器在 85°C时搅拌0. 5小时，使聚乙烯醇1799溶解，第四步，给溶解的聚乙烯醇1799中加入127克去离子水形成聚乙烯醇水溶液，聚 乙烯醇1799和去离子水的质量比为1 127，降温至60°C，第五步，给聚乙烯醇水溶液中加入21克过硫酸铵水溶液和35克混合单体，聚乙烯 醇水溶液、过硫酸铵水溶液与混合单体的质量比为148 21 35，滴加完混合单体后继续 滴加8克甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，混合单体与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的 质量比为35 8，整个加料时间为1小时，第六步，加料完毕后于80°C保温反应2. 0小时，第七步，降温到30°C，用100目网过滤，出料，得到阳离子无皂苯丙表面施胶剂。实施例二一种阳离子无皂苯丙表面施胶剂的制备方法，具体包括以下步骤第一步，将8克苯乙烯、2克甲基丙烯酸甲酯、20克丙烯酸丁酯和5克丙烯醇按 8 2 20 5的质量比混合制成混合单体，第二步，将1克过硫酸铵和20克去离子水以质量比1 20制成过硫酸铵水溶液，第三步，将1克聚乙烯醇1799和20克去离子水按质量比1 20加入反应器在 87°C时搅拌0. 7小时，使聚乙烯醇1799溶解，第四步，给溶解的聚乙烯醇1799中加入127克去离子水形成聚乙烯醇水溶液，聚 乙烯醇1799和去离子水的质量比为1 127，降温至62°C，第五步，给聚乙烯醇水溶液中加入21克过硫酸铵水溶液和35克混合单体，聚乙烯 醇水溶液、过硫酸铵水溶液与混合单体的质量比为148 21 35，滴加完混合单体后继续 滴加8克甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，混合单体与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的 质量比为35 8，整个加料时间为1. 2小时，第六步，加料完毕后于80°C保温反应2. 2小时，第七步，降温到32°C，用120目网过滤，出料，得到阳离子无皂苯丙表面施胶剂。实施例三一种阳离子无皂苯丙表面施胶剂的制备方法，具体包括以下步骤第一步，将8克苯乙烯、2克甲基丙烯酸甲酯、20克丙烯酸丁酯和5克丙烯醇按 8 2 20 5的质量比混合制成混合单体，第二步，将1克过硫酸铵和20克去离子水以质量比1 20制成过硫酸铵水溶液，第三步，将1克聚乙烯醇1799和20克去离子水按质量比1 20加入反应器在 89°C时搅拌0. 9小时，使聚乙烯醇1799溶解，第四步，给溶解的聚乙烯醇1799中加入127克去离子水形成聚乙烯醇水溶液，聚 乙烯醇1799和去离子水的质量比为1 127，降温至64°C，第五步，给聚乙烯醇水溶液中加入21克过硫酸铵水溶液和35克混合单体，聚乙烯醇水溶液、过硫酸铵水溶液与混合单体的质量比为148 21 35，滴加完混合单体后继续 滴加8克甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，混合单体与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的 质量比为35 8，整个加料时间为1. 4小时，第六步，加料完毕后于84°C保温反应2. 4小时，第七步，降温到34°C，用140目网过滤，出料，得到阳离子无皂苯丙表面施胶剂。实施例四一种阳离子无皂苯丙表面施胶剂的制备方法，具体包括以下步骤第一步，将8克苯乙烯、2克甲基丙烯酸甲酯、20克丙烯酸丁酯和5克丙烯醇按 8 2 20 5的质量比混合制成混合单体，第二步，将1克过硫酸铵和20克去离子水以质量比1 20制成过硫酸铵水溶液，第三步，将1克聚乙烯醇1799和20克去离子水按质量比1 20加入反应器在 91°C时搅拌1. 1小时，使聚乙烯醇1799溶解，第四步，给溶解的聚乙烯醇1799中加入127克去离子水形成聚乙烯醇水溶液，聚 乙烯醇1799和去离子水的质量比为1 127，降温至66°C，第五步，给聚乙烯醇水溶液中加入21克过硫酸铵水溶液和35克混合单体，聚乙烯 醇水溶液、过硫酸铵水溶液与混合单体的质量比为148 21 35，滴加完混合单体后继续 滴加8克甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，混合单体与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的 质量比为35 8，整个加料时间为1. 6小时，第六步，加料完毕后于86°C保温反应2. 6小时，第七步，降温到36°C，用160目网过滤，出料，得到阳离子无皂苯丙表面施胶剂。实施例五一种阳离子无皂苯丙表面施胶剂的制备方法，具体包括以下步骤第一步，将8克苯乙烯、2克甲基丙烯酸甲酯、20克丙烯酸丁酯和5克丙烯醇按 8 2 20 5的质量比混合制成混合单体，第二步，将1克过硫酸铵和20克去离子水以质量比1 20制成过硫酸铵水溶液，第三步，将1克聚乙烯醇1799和20克去离子水按质量比1 20加入反应器在 93°C时搅拌1. 3小时，使聚乙烯醇1799溶解，第四步，给溶解的聚乙烯醇1799中加入127克去离子水形成聚乙烯醇水溶液，聚 乙烯醇1799和去离子水的质量比为1 127，降温至68°C，第五步，给聚乙烯醇水溶液中加入21克过硫酸铵水溶液和35克混合单体，聚乙烯 醇水溶液、过硫酸铵水溶液与混合单体的质量比为148 21 35，滴加完混合单体后继续 滴加8克甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，混合单体与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的 质量比为35 8，整个加料时间为1. 8小时，第六步，加料完毕后于88°C保温反应2. 8小时，第七步，降温到38°C，用180目网过滤，出料，得到阳离子无皂苯丙表面施胶剂。实施例六一种阳离子无皂苯丙表面施胶剂的制备方法，具体包括以下步骤第一步，将8克苯乙烯、2克甲基丙烯酸甲酯、20克丙烯酸丁酯和5克丙烯醇按 8 2 20 5的质量比混合制成混合单体，
第二步，将1克过硫酸铵和20克去离子水以质量比1 20制成过硫酸铵水溶液，第三步，将1克聚乙烯醇1799和20克去离子水按质量比1 20加入反应器在 95°C时搅拌1. 5小时，使聚乙烯醇1799溶解，第四步，给溶解的聚乙烯醇1799中加入127克去离子水形成聚乙烯醇水溶液，聚 乙烯醇1799和去离子水的质量比为1 127，降温至70°C，第五步，给聚乙烯醇水溶液中加入21克过硫酸铵水溶液和35克混合单体，聚乙烯 醇水溶液、过硫酸铵水溶液与混合单体的质量比为148 21 35，滴加完混合单体后继续 滴加8克甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，混合单体与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的 质量比为35 8，整个加料时间为2小时，第六步，加料完毕后于90°C保温反应3. 0小时，第七步，降温到40°C，用200目网过滤，出料，得到阳离子无皂苯丙表面施胶剂。
权利要求
一种阳离子无皂苯丙表面施胶剂，其特征在于其分子结构为阳离子无皂苯丙表面施胶剂其中x、y、z、m、n均为大于零的整数。FDA0000021243560000011.tif
2.一种阳离子无皂苯丙表面施胶剂的制备方法，其特征在于以聚乙烯醇1799为分散 剂，以过硫酸铵为引发剂，以苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯醇和甲基丙烯酰氧 乙基三甲基氯化铵为混合单体进行无皂乳液聚合反应制备阳离子无皂苯丙表面施胶剂。
3.根据权利要求2所述的一种阳离子无皂苯丙表面施胶剂的制备方法，其特征在于 具体包括以下步骤第一步，将苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和丙烯醇按8 2 20 5的质量比 混合制成混合单体，第二步，将过硫酸铵和去离子水以质量比1 20制成过硫酸铵水溶液， 第三步，将聚乙烯醇1799和去离子水按质量比1 20加入反应器在85-95°C时搅拌 0. 5-1. 5小时，使聚乙烯醇1799溶解，第四步，给溶解的聚乙烯醇1799中加入去离子水形成聚乙烯醇水溶液，聚乙烯醇1799 和去离子水的质量比为1 127，降温至60-70°C，第五步，给聚乙烯醇水溶液中加入过硫酸铵水溶液和混合单体，聚乙烯醇水溶液、过硫 酸铵水溶液与混合单体的质量比为148 21 35，滴加完混合单体后继续滴加甲基丙烯酰 氧乙基三甲基氯化铵，混合单体与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的质量比为35 8，整 个加料时间为1-2小时，第六步，加料完毕后于80-90°C保温反应2. 0-3. 0小时，第七步，降温到30-40°C，用100-200目网过滤，出料，得到阳离子无皂苯丙表面施胶剂。
4.根据权利要求2或3所述的一种阳离子无皂苯丙表面施胶剂的制备方法，其特征在 于具体包括以下步骤第一步，将8克苯乙烯、2克甲基丙烯酸甲酯、20克丙烯酸丁酯和5克丙烯醇按 8 2 20 5的质量比混合制成混合单体，第二步，将1克过硫酸铵和20克去离子水以质量比1 20制成过硫酸铵水溶液， 第三步，将1克聚乙烯醇1799和20克去离子水按质量比1 20加入反应器在85°C时 搅拌0. 5小时，使聚乙烯醇1799溶解，第四步，给溶解的聚乙烯醇1799中加入127克去离子水形成聚乙烯醇水溶液，聚乙烯 醇1799和去离子水的质量比为1 127，降温至60°C，第五步，给聚乙烯醇水溶液中加入21克过硫酸铵水溶液和35克混合单体，聚乙烯醇水 溶液、过硫酸铵水溶液与混合单体的质量比为148 21 35，滴加完混合单体后继续滴加 8克甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，混合单体与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的质量 比为35 8，整个加料时间为1小时，第六步，加料完毕后于80°C保温反应2. 0小时，第七步，降温到30°C，用100目网过滤，出料，得到阳离子无皂苯丙表面施胶剂。
5.根据权利要求2或3所述的一种阳离子无皂苯丙表面施胶剂的制备方法，其特征在 于具体包括以下步骤第一步，将8克苯乙烯、2克甲基丙烯酸甲酯、20克丙烯酸丁酯和5克丙烯醇按 8 2 20 5的质量比混合制成混合单体，第二步，将1克过硫酸铵和20克去离子水以质量比1 20制成过硫酸铵水溶液， 第三步，将1克聚乙烯醇1799和20克去离子水按质量比1 20加入反应器在87°C时 搅拌0. 7小时，使聚乙烯醇1799溶解，第四步，给溶解的聚乙烯醇1799中加入127克去离子水形成聚乙烯醇水溶液，聚乙烯 醇1799和去离子水的质量比为1 127，降温至62°C，第五步，给聚乙烯醇水溶液中加入21克过硫酸铵水溶液和35克混合单体，聚乙烯醇水 溶液、过硫酸铵水溶液与混合单体的质量比为148 21 35，滴加完混合单体后继续滴加 8克甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，混合单体与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的质量 比为35 8，整个加料时间为1.2小时，第六步，加料完毕后于80°C保温反应2. 2小时，第七步，降温到32°C，用120目网过滤，出料，得到阳离子无皂苯丙表面施胶剂。
6.根据权利要求2或3所述的一种阳离子无皂苯丙表面施胶剂的制备方法，其特征在 于具体包括以下步骤第一步，将8克苯乙烯、2克甲基丙烯酸甲酯、20克丙烯酸丁酯和5克丙烯醇按 8 2 20 5的质量比混合制成混合单体，第二步，将1克过硫酸铵和20克去离子水以质量比1 20制成过硫酸铵水溶液， 第三步，将1克聚乙烯醇1799和20克去离子水按质量比1 20加入反应器在89°C时 搅拌0. 9小时，使聚乙烯醇1799溶解，第四步，给溶解的聚乙烯醇1799中加入127克去离子水形成聚乙烯醇水溶液，聚乙烯 醇1799和去离子水的质量比为1 127，降温至64°C，第五步，给聚乙烯醇水溶液中加入21克过硫酸铵水溶液和35克混合单体，聚乙烯醇水 溶液、过硫酸铵水溶液与混合单体的质量比为148 21 35，滴加完混合单体后继续滴加 8克甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，混合单体与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的质量 比为35 8，整个加料时间为1.4小时，第六步，加料完毕后于84°C保温反应2. 4小时，第七步，降温到34°C，用140目网过滤，出料，得到阳离子无皂苯丙表面施胶剂。
7.根据权利要求2或3所述的一种阳离子无皂苯丙表面施胶剂的制备方法，其特征在 于具体包括以下步骤第一步，将8克苯乙烯、2克甲基丙烯酸甲酯、20克丙烯酸丁酯和5克丙烯醇按 8 2 20 5的质量比混合制成混合单体，第二步，将1克过硫酸铵和20克去离子水以质量比1 20制成过硫酸铵水溶液， 第三步，将1克聚乙烯醇1799和20克去离子水按质量比1 20加入反应器在91°C时 搅拌1. 1小时，使聚乙烯醇1799溶解，第四步，给溶解的聚乙烯醇1799中加入127克去离子水形成聚乙烯醇水溶液，聚乙烯 醇1799和去离子水的质量比为1 127，降温至66°C，第五步，给聚乙烯醇水溶液中加入21克过硫酸铵水溶液和35克混合单体，聚乙烯醇水 溶液、过硫酸铵水溶液与混合单体的质量比为148 21 35，滴加完混合单体后继续滴加 8克甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，混合单体与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的质量 比为35 8，整个加料时间为1.6小时，第六步，加料完毕后于86°C保温反应2. 6小时，第七步，降温到36°C，用160目网过滤，出料，得到阳离子无皂苯丙表面施胶剂。
8.根据权利要求2或3所述的一种阳离子无皂苯丙表面施胶剂的制备方法，其特征在 于具体包括以下步骤第一步，将8克苯乙烯、2克甲基丙烯酸甲酯、20克丙烯酸丁酯和5克丙烯醇按 8 2 20 5的质量比混合制成混合单体，第二步，将1克过硫酸铵和20克去离子水以质量比1 20制成过硫酸铵水溶液， 第三步，将1克聚乙烯醇1799和20克去离子水按质量比1 20加入反应器在93°C时 搅拌1. 3小时，使聚乙烯醇1799溶解，第四步，给溶解的聚乙烯醇1799中加入127克去离子水形成聚乙烯醇水溶液，聚乙烯 醇1799和去离子水的质量比为1 127，降温至68°C，第五步，给聚乙烯醇水溶液中加入21克过硫酸铵水溶液和35克混合单体，聚乙烯醇水 溶液、过硫酸铵水溶液与混合单体的质量比为148 21 35，滴加完混合单体后继续滴加 8克甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，混合单体与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的质量 比为35 8，整个加料时间为1.8小时，第六步，加料完毕后于88°C保温反应2. 8小时，第七步，降温到38°C，用180目网过滤，出料，得到阳离子无皂苯丙表面施胶剂。
9.根据权利要求2或3所述的一种阳离子无皂苯丙表面施胶剂的制备方法，其特征在 于具体包括以下步骤第一步，将8克苯乙烯、2克甲基丙烯酸甲酯、20克丙烯酸丁酯和5克丙烯醇按 8 2 20 5的质量比混合制成混合单体，第二步，将1克过硫酸铵和20克去离子水以质量比1 20制成过硫酸铵水溶液， 第三步，将1克聚乙烯醇1799和20克去离子水按质量比1 20加入反应器在95°C时 搅拌1. 5小时，使聚乙烯醇1799溶解，第四步，给溶解的聚乙烯醇1799中加入127克去离子水形成聚乙烯醇水溶液，聚乙烯 醇1799和去离子水的质量比为1 127，降温至70°C，第五步，给聚乙烯醇水溶液中加入21克过硫酸铵水溶液和35克混合单体，聚乙烯醇水 溶液、过硫酸铵水溶液与混合单体的质量比为148 21 35，滴加完混合单体后继续滴加 8克甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，混合单体与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的质量 比为35 8，整个加料时间为2小时，第六步，加料完毕后于90°C保温反应3. 0小时，第七步，降温到40°C，用200目网过滤，出料，得到阳离子无皂苯丙表面施胶剂。
全文摘要
本发明公开了一种阳离子无皂苯丙表面施胶剂及其制备方法，一种阳离子无皂苯丙表面施胶剂的分子结构为。阳离子无皂苯丙表面施胶剂其制备方法为由以聚乙烯醇1799为分散剂，以过硫酸铵为引发剂，以苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯醇和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵为混合单体进行无皂乳液聚合反应制备阳离子无皂苯丙表面施胶剂，所得的阳离子无皂苯丙表面施胶剂具有和纤维结合优良、减轻掉毛掉粉、改善施胶度、提高表面强度和能适应高速印刷等特点。
文档编号D21H19/12GK101831027SQ2010101688
公开日2010年9月15日 申请日期2010年5月11日 优先权日2010年5月11日
发明者付旭东, 张国运, 彭莉, 徐永建, 杨军胜, 杨秀芳 申请人:陕西科技大学