本发明涉及涂料
技术领域：
，尤其涉及一种涂布纸面涂用高平滑苯丙乳液及其制备方法，应用于涂布纸的底涂涂料。
背景技术：
：随着印刷工艺飞速发展，人们对涂布纸的质量要求越来越高，涂布纸作为高档材料用纸，其精美的外观质量也成为人们的追求目标。苯丙乳液由于其工艺简单，成本低廉，被广泛用于纸张涂料的粘结剂，纸制品涂层等领域，市场需求也越来越大。苯丙乳液具有耐热性、耐候性好等优点，常被用于涂布纸面涂涂料方面，如：中国专利CN101704930A公开了一种涂布纸面涂涂料用苯丙乳液；CN102977258A公开了一种面涂用苯丙胶乳及其制备方法和应用；CN1022875735A也同样公开了涂布纸面涂涂料用苯丙乳液及制备方法。但现有的苯丙乳液也存在一些明显的缺点，如聚丙烯酸酯乳液存在低温成膜性、抗回粘性、平滑度不够好等问题，为了克服以上缺点，需要对其进行性能改进。技术实现要素：本发明提供了一种涂布纸面涂用高平滑苯丙乳液及其制备方法，应用于涂布纸的底涂涂料，以克服聚丙烯酸酯乳液存在低温成膜性、抗回粘性、平滑度不够好的问题。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：本发明的第一个方面是提供一种涂布纸面涂用高平滑苯丙乳液，按如下重量份数配比的原料，通过乳液聚合而成：其中，所述混合单体由以下重量份数的单体组成：(甲基)丙烯酸酯30～70份(甲基)苯乙烯25～65份(甲基)丙烯酸2～6份。优选地，所述涂布纸面涂用高平滑苯丙乳液，按如下重量份数配比的原料，通过乳液聚合而成：其中，所述混合单体由以下重量份数的单体组成：(甲基)丙烯酸酯50～70份(甲基)苯乙烯40～50份(甲基)丙烯酸4～6份。更为优选地，所述涂布纸面涂用高平滑苯丙乳液，按如下重量份数配比的原料，通过乳液聚合而成：其中，所述混合单体由以下重量份数的单体组成：(甲基)丙烯酸酯55份(甲基)苯乙烯45份(甲基)丙烯酸5份。进一步地，所述种子乳液由以下重量份数的原料通过乳液聚合制备：其中，所述混合单体Ⅱ由以下重量份数的单体组成：(甲基)苯乙烯85～95份(甲基)丙烯酸酯5～15份优选地，所述种子乳液由以下重量份数的原料通过乳液聚合制备：其中，所述混合单体Ⅱ由以下重量份数的单体组成：(甲基)苯乙烯85～90份(甲基)丙烯酸酯10～15份所述聚乙烯醇选自聚乙烯醇0588，1788或2488中的至少一种；所述烷基二苯醚二磺酸二钠选自十烷基二苯醚二磺酸二钠，十二烷基二苯醚二磺酸二钠，十六烷基二苯醚二磺酸二钠，支链烷基二苯醚二磺酸二钠中的至少一种；所述聚丙二醇选自聚丙二醇PPG-200，PPG-400，PPG-600中的至少一种。进一步地，所述(甲基)丙烯酸酯选自丙烯腈、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸或甲基丙烯酸C8～C16烷基酯中的至少一种，优选丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸-2-乙基己酯。进一步地，所述(甲基)苯乙烯低聚物分子量为2000-20000，选自聚苯乙烯和聚甲基苯乙烯中的一种或两种。进一步地，所述(甲基)苯乙烯低聚物由以下重量份数的原料组成：(甲基)苯乙烯100份异丙醇150～200份引发剂Ⅱ1～2份。优选地，所述(甲基)苯乙烯低聚物由以下重量份数的原料组成：(甲基)苯乙烯100份异丙醇170份引发剂Ⅱ2份。进一步地，所述引发剂Ⅱ选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异戊腈、偶氮二环己基甲腈、偶氮二异丁酸二甲酯中的至少一种。进一步地，所述乳化剂为阴离子乳化剂和非离子乳化剂的混合物；其中，阴离子乳化剂剂选自C10～C20烷基苯磺酸钠、C10～C20烷基萘磺酸钠、C10～C20烷基硫酸钠、二烷基-2-磺基琥珀酸钠、二环己基-2-磺基琥珀酸钠、丁二酸磺酸钠、油酸钠、油酸钾、三乙醇胺油酸酯中的至少一种，优选十二烷基苯磺酸钠、十二烷基萘磺酸钠、二烷基-2-磺基琥珀酸钠；非离子乳化剂选自失水山梨醇三油酸酯、失水山梨醇三硬脂酸酯(斯盘65)、乙二醇脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯、失水山梨醇单硬脂肪酸酯(斯盘60)、失水山梨醇单油酸酯(斯盘80)、二乙二醇脂肪酸酯、失水山梨醇单棕榈酸酯(斯盘40)、聚氧化丙烯硬脂肪酸酯、失水山梨醇单月桂酸酯(斯盘20)、聚氧化乙烯硬脂肪酸酯、月桂酸聚氧乙烯酯、聚氧化乙烯(4)失水山梨醇单硬脂肪酸酯(吐温61)、聚氧化乙烯(5)失水山梨醇单油酸酯(吐温81)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇三硬脂酸酯(吐温65)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇三油酸酯(吐温85)、聚氧化乙烯单油酸酯、脂肪醇胺聚氧化乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧化乙烯单月桂酸酯、聚氧化乙烯蓖麻油、聚氧化乙烯(4)失水山梨醇单月桂酸酯(吐温21)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇单硬脂肪酸酯(吐温60)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇单油酸酯(吐温80)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇单棕榈酸酯(吐温40)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇单月桂酸酯(吐温20)中的至少一种，优选失水山梨醇单油酸酯(斯盘80)、聚氧化乙烯(20)失水山梨醇单油酸酯(吐温80)、失水山梨醇单月桂酸酯(斯盘20)。进一步地，所述引发剂选自过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的至少一种。进一步地，所述碱水溶液选自氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液、氢氧化铵水溶液中的至少一种，其重量浓度为25％。本发明还提供了一种涂布纸面涂用高平滑苯丙乳液的制备方法，具体包括下述步骤：(1)种子乳液的合成：a)将(甲基)丙烯酸酯、(甲基)苯乙烯混合，获得混合单体Ⅱ。b)将聚乙烯醇、烷基二苯醚二磺酸钠盐、聚丙二醇、引发剂和水混合，在70～90℃条件下保温10～30分钟，加入步骤a)中的混合单体Ⅱ。c)70～90℃条件下保温1～3小时，降温至10～35℃，过滤，收集滤液，获得种子乳液。所得种子乳液重量固含量为20～40％，平均粒径20～40nm，pH＝2～6。(2)(甲基)苯乙烯低聚物的合成：a)将引发剂Ⅱ加入异丙醇中充分溶解并升温至70-80℃。b)将(甲基)苯乙烯缓慢滴加a)步骤中的溶液中，滴加时间控制在1～3小时。c)70～90℃条件下保温0.5～2小时。d)降温至50℃，在真空条件下保持40-50℃，蒸馏至恒重。所得低分子量聚(甲基)苯乙烯，平均分子量2000～20000。(3)涂布纸面涂用高平滑苯丙乳液的制备：a)混合单体预乳液的制备：将(甲基)丙烯酸酯、(甲基)苯乙烯、(甲基)丙烯酸、(甲基)苯乙烯低聚物与交联单体乳化剂混合、然后在20～50℃温度下搅拌10～30分钟；再进行超声波预乳化10～50分钟，得到混合单体预乳液；b)将种子乳液、引发剂、缓冲剂、乳化剂和水加入反应釜，升温至60℃～95℃，然后加入引发剂，反应10～30分钟，然后滴加a)步骤中的混合单体预乳液和引发剂，在1～3小时内分别同时滴入反应釜中，反应温度维持在60℃～95℃。c)50～80℃保温1～2小时。降温至25℃，用碱水溶液中和至pH＝7～10,过滤，最后制得固含量为30～50％的常温涂布纸面涂用高平滑苯丙乳液。优选地，步骤(3)涂布纸面涂用高平滑苯丙乳液的制备方法为：a)混合单体预乳液的制备：将30～70重量份(甲基)丙烯酸酯、25～65重量份的(甲基)苯乙烯、2～6重量份的(甲基)丙烯酸、4～10重量份的(甲基)苯乙烯低聚物、2～8重量份的交联单体、0.2～2.0重量份的乳化剂、然后在20～50℃温度下搅拌10～30分钟；再进行超声波预乳化10～50分钟，得到混合单体预乳液；b)将4～15重量份的种子乳液、0.2～1重量份的引发剂、0.2～1重量份的缓冲剂、0.2～2.0重量份的乳化剂和60～150重量份的水加入反应釜，升温至60℃～95℃，然后加入0.2～1重量份的引发剂，反应10～30分钟，然后滴加a)步骤中的混合单体预乳液和0.2～3.5重量份的引发剂，在1～3小时内分别同时滴入反应釜中，反应温度维持在60℃～95℃。c)50～80℃保温1～2小时。降温至25℃，用碱水溶液中和至pH＝7～10,过滤，最后制得固含量为30～50％的常温涂布纸面涂用高平滑苯丙乳液。本发明的第三个方面还提供了一种涂布纸面涂用高平滑苯丙乳液在涂布纸涂料中的应用。本发明采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：本发明涂布纸面涂用高平滑苯丙乳液，(1)采用机械乳化和超声波预乳化相结合的方法先制备混合单体预乳液，提高了(甲基)苯乙烯和丙烯酸酯类单体的相容性，从而提高了混合单体预乳液的稳定性；(2)采用种子乳液聚合法，具有乳液稳定性更好、粒径分布窄、易控制等优点；(3)制备中引入的羟基、羧基等活性基团，使苯丙乳液具有交联性、颜填料相容性、极性等多种性能。(4)加入烯基羧酸单体，得到含羧酸盐的高分子链段，提高乳胶粒在水中的稳定分散性，从而减少乳化剂用量，提高了涂膜的耐水性。(5)聚合单体中掺入低分子量聚(甲基)苯乙烯，提高了胶乳与颜料粒子和纸张纤维间的粘结强度，极大提高了乳液粘力。因此，本发明涂布纸面涂用高平滑苯丙乳液应用于涂布纸的底涂涂料具有稳定好、粒径分布窄、良好的耐水性和粘度强的特点，解决了现有技术中聚丙烯酸酯乳液存在低温成膜性、抗回粘性、平滑度不够好的问题。具体实施方式本发明提供了一种涂布纸面涂用高平滑苯丙乳液及其制备方法，应用于涂布纸的底涂涂料具有稳定好、粒径分布窄、良好的耐水性和粘度强的特点。下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限制本发明范围。实施例11)种子乳液的合成：a)将12g丙烯酸正丁酯、85g苯乙烯混合，获得混合单体Ⅱ。b)将10g聚乙烯醇0588(广州市淇盛化工有限公司)、10g十二烷基二苯醚二磺酸二钠(罗地亚)、0.1g聚丙二醇PPG-200(江苏省海安石油化工厂)、0.5g过硫酸钾和180.9g去离子水混合，在90℃条件下保温10分钟，加入步骤a)中的混合单体Ⅱ。c)90℃条件下保温1小时，降温至25℃，100目筛网过滤，得种子乳液。2)聚苯乙烯的合成:a)将0.5g偶氮二异丁腈加入100g异丙醇中充分溶解并升温至70-80℃。b)将50g苯乙烯缓慢滴加a)步骤中的溶液中，匀速滴加2小时，温度控制在80℃c)70～90℃条件下保温0.5小时。d)降温至50℃，在真空条件下保持40-50℃，蒸馏至恒重。制得低分子量聚苯乙烯，平均分子量2000～20000。3)涂布纸面涂用高平滑苯丙乳液的制备：将60g丙烯酸正丁酯、30g苯乙烯、5g丙烯酸和5g聚苯乙烯、2g甲基丙烯酸-2-羟乙酯组成的混合物，加入0.25g十二烷基苯磺酸钠、0.1g聚氧化乙烯(20)失水山梨醇单油酸酯(吐温80)、60g去离子水的组成的混合水溶液中，然后再JB90-D型强力电动搅拌机器上，以1000rpm的转速搅拌30分钟，得到单体预乳液。在装有0.2g碳酸氢钠、0.25g十二烷基苯磺酸钠、0.1g聚氧化乙烯(20)失水山梨醇单油酸酯(吐温80)、90g去离子水的四口瓶中加入4g步骤1)中的种子乳液，升温到60℃，加入0.1g过硫酸钾溶解于10g去离子水的水溶液，反应20min，同时滴加单体预乳液和0.3g过硫酸钾的水溶液，3h滴完后，保温1小时，降温至室温后，加入氨水调节中和至pH＝7～10，过滤即得涂布纸面涂用高平滑苯丙乳液。实施例21)种子乳液的合成：a)将5g丙烯酸乙酯、95g甲基苯乙烯混合，获得混合单体Ⅱ。b)将20g聚乙烯醇1788(广州市淇盛化工有限公司)、20g十二烷基二苯醚二磺酸二钠(罗地亚)、2g聚丙二醇PPG-400(江苏省海安石油化工厂)、2g过硫酸铵和576g去离子水混合，在90℃条件下保温30分钟，加入步骤a)中的混合单体Ⅱ。c)90℃条件下保温3小时，降温至25℃，100目筛网过滤，得种子乳液。2)聚甲基苯乙烯的合成:a)将1g偶氮二异戊腈加入120g异丙醇中充分溶解并升温至70-80℃。b)将50g甲基苯乙烯缓慢滴加a)步骤中的溶液中，匀速滴加1.5小时，温度控制在80℃c)70～90℃条件下保温1小时。d)降温至50℃，在真空条件下保持40-50℃，蒸馏至恒重。制得低分子量聚苯乙烯，平均分子量2000～20000。3)涂布纸底涂用苯丙乳液的制备：将40g丙烯酸乙酯、50g甲基苯乙烯和5g甲基丙烯酸、5g聚甲基苯乙烯和1g丙烯酸-2-羟乙酯组成的混合物，加入0.1g二烷基-2-磺基琥珀酸钠，0.4g失水山梨醇单月桂酸酯(斯盘20)、1.5g聚氧化乙烯单油酸酯、和60g去离子水的组成的混合水溶液中，然后再JB90-D型强力电动搅拌机器上，以1500rpm的转速搅拌30分钟，得到单体预乳液。在装有0.3g碳酸氢钠、1.5g十二烷基萘磺酸钠、1g失水山梨醇单月桂酸酯(斯盘20)、90g去离子水的四口瓶中加入7g步骤1)中的种子乳液，升温到90℃，加入1g过硫酸钾溶解于10g去离子水的水溶液，反应30min，同时滴加单体预乳液和3g过硫酸钾的水溶液，1h滴完后，90℃保温1小时，降温至室温后，加入氨水调节中和至pH＝7～10，过滤即涂布纸面涂用高平滑苯丙乳液。实施例31)种子乳液的合成：a)将5g甲基丙烯酸甲酯、5g丙烯酸-2-乙基己酯、90g甲基苯乙烯混合，获得混合单体Ⅱ。b)将15g聚乙烯醇2488(广州市淇盛化工有限公司)、15g十二烷基二苯醚二磺酸二钠(罗地亚)、1g聚丙二醇PPG-600(江苏省海安石油化工厂)、1g过硫酸钠和308g去离子水混合，在80℃条件下保温20分钟，加入步骤a)中的混合单体Ⅱ。c)80℃条件下保温2小时，降温至25℃，100目筛网过滤，得种子乳液。2)聚苯乙烯的合成:a)将1g偶氮二环己基甲腈加入150g异丙醇中充分溶解并升温至75℃。b)将50g甲基苯乙烯缓慢滴加a)步骤中的溶液中，匀速滴加1.5小时，温度控制在75℃c)75℃条件下保温1小时。d)降温至50℃，在真空条件下保持40-50℃，蒸馏至恒重。制得低分子量聚苯乙烯，平均分子量2000～20000。3)涂布纸面涂用高平滑苯丙乳液的制备：将10g甲基丙烯酸甲酯、34g丙烯酸-2-乙基己酯、48g甲基苯乙烯和5g甲基丙烯酸、8g聚苯乙烯。1.5g甲基丙烯酸-2-羟丙酯组成的混合物，加入0.1g丁二酸磺酸钠，0.2g聚氧化丙烯硬脂肪酸酯、0.5g十二烷基硫酸钠，0.2g失水山梨醇单油酸酯(斯盘80)和60g去离子水的组成的混合水溶液中，然后再JB90-D型强力电动搅拌机器上，以2000rpm的转速搅拌20分钟，得到单体预乳液。在装有0.2g碳酸氢钠、0.2g油酸钾、0.8g二乙二醇脂肪酸酯、0.3g十二烷基硫酸钠、90g去离子水的四口瓶中加入12g步骤1)中的种子乳液，升温到75℃，加入0.8g过硫酸钾溶解于10g去离子水的水溶液，反应20min，同时滴加单体预乳液和1.5g过硫酸钾的水溶液，1.5h滴完后，保温1小时，降温至室温后，加入氨水调节中和至pH＝7～10，过滤即得常温涂布纸面涂用高平滑苯丙乳液。实施例4对比例：按CN102977258B的方法制备的乳液用实施例1～3和对比例，按下CN200910196765的方法配制涂料；使用实施1～3和对比例进行应用检测结果见下表：a)纸张涂布后平滑度检测结果如下，平滑度按如GB/T456-2002方法检测样品对比样实施例1实施例2实施例3平滑度/s232298293295b)纸张涂布后表面强度检测结果如下，表面强度按如GB/T22365-2008方法检测样品对比样实施例1实施例2实施例3表面强度m/s1.451.871.851.92c)纸张涂布后光泽度检测结果如下，表面强度按如GB/T22365-2008方法检测样品对比样实施例1实施例2实施例3光泽度/％41.247.645.7146.2从上述应用结果可以看出：使用本发明实施例1～3制备的涂布纸底涂用苯丙复合乳液，与对比例相比，在应用于涂布纸的面涂涂料方面，能显著提高涂布纸的平滑度、表面强度和光泽度，改善纸张的印刷适应性。以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。当前第1页1 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