苯丙乳液及其制备方法和应用

文档序号:9927541阅读:3976来源:国知局
苯丙乳液及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种粘结剂,具体涉及一种主要被广泛用于纸张涂料的粘结剂,尤其 涉及一种苯丙乳液及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 苯丙乳液,是由苯乙烯和丙烯酸酯单体经乳液共聚而得到的一种乳白色并带有蓝 光的液体,具有附着力好、胶膜透明、耐水、耐油、耐热、耐老化性能良好等特点。由于其极高 的性价比,苯丙乳液已经作为一类重要的中间化工产品,广泛地被用于各个领域,包括用作 建筑涂料、金属表面乳胶涂料、地面涂料、纸张粘合剂、胶粘剂等。随着这些不同领域、各行 各业的发展,苯丙乳液已成为乳液聚合中研究较多的体系,也是当今世界有重要工业应用 价值的十大非交联型乳液之一。
[0003] 尤其在造纸行业,苯丙乳液作为一种不可缺少的工业用品,大量地被用于纸浆添 加剂、纸张浸渍剂及纸张涂层剂等,以提高纸的抗张强度、环压强度及抗水性等。其中,本领 域技术人员最为关注的是其在纸张涂料中的粘结性能,尤其随着乳液应用工艺技术的改进 和发展,粘结性能不得不加以改进,以适用于工艺技术的进步。
[0004] 事实上,现有技术中关于乳液改进的技术方案很多,其中:CN101280035A公开了 一种耐湿擦性苯丙乳液及其制备方法,采用的是核壳聚合的方法制备的苯丙乳液,所制备 得到的乳液应用于纸张涂料中可以提高涂料的流动性和耐水性,但是在纸张上涂布后纸张 表面强度较差,除此以外,其工艺要求控制滴加速率,因此对于工业化生产及应用会有所限 制,影响效率,不利于推广使用。

【发明内容】

[0005] 为了克服现有技术在实际应用中的缺陷,以适用目前造纸行业的技术发展,本发 明提供了一种苯丙乳液及其制备方法,主要是在现有技术的基础上对苯丙乳液进行了改 进,加入了一种高岭土分散液,使其具有优异的粘结性能,在纸张涂布的应用中大大加强了 表面强度性能,而且所述制备方法也适用于大规模的生产和应用。
[0006] 本发明的第一方面主题是一种苯丙乳液,其特征在于,各组分及其重量配比包 括:
[0007] 苯丙乳液基料 100份;
[0008] 高岭土分散液 5-10份。
[0009] 根据本发明的第一方面的一种优选实施例,其中,所述苯丙乳液基料的组分及其 重量配比包括:
[0010] 羧酸单体 1-5份; (甲基)丙烯酸酯单体 20-400份; (甲基)苯乙烯单体 1〇〇份; 分子量调节剂 0.2-2份; 乳化剂 0.5-5份; 引发剂 0.5-5份; 碱性物质 1-5份; 水 82-785 份。
[0011] 其中,所述羧酸单体,选自丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸、衣康酸中的任意 一种或几种。
[0012] 其中,所述(甲基)丙烯酸酯单体,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、甲基丙烯酸C s~C 16烷基酯中的任意一种或 几种,其中,优选自丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸-2-乙基己酯中的任意一种或 几种。
[0013] 其中,所述分子量调节剂,选自正十二硫醇、叔十二硫醇、正丁硫醇中任意一种或 几种。
[0014] 其中,所述乳化剂,选自烯丙基聚氧乙烯醚硫酸铵、烯丙基聚氧乙烯醚、乙烯基聚 氧乙烯醚中的任意一种或几种。
[0015] 其中,所述引发剂,选自过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的任意一种或几种。
[0016] 其中,所述碱性物质,优选自碱金属的氢氧化物,更优选为氢氧化钠,最优选为重 量含量为10% -40%的氢氧化钠水溶液。
[0017] 根据本发明的第一方面的一种优选实施例,其中,所述苯丙乳液基料的制备方法 包括:
[0018] 步骤1 :将所述羧酸单体、(甲基)丙烯酸酯单体、(甲基)苯乙烯单体、分子量调 节剂、乳化剂、引发剂和水混合;
[0019] 步骤2 :升温至30-150°C,升压至0? 5-2. OMPa,反应至少2小时;
[0020] 步骤3 :反应结束后,加入碱性物质;
[0021] 步骤4 :过滤,得到所述苯丙乳液基料。
[0022] 其中,所述制备方法的基本反应包括自由基乳液共聚。
[0023] 其中,所述步骤2中:
[0024] 所述升温优选至40-90 °C ;
[0025] 所述升压优选至0? 6-1. OMPa ;
[0026] 所述反应时间优选为3-10小时。
[0027] 其中,所述步骤3中:所述碱性物质的加入量为使反应液的pH = 7-10。
[0028] 其中,所述步骤4中,得到的所述苯丙乳液基料的重量固含量为40% -60%,pH = 6-9 〇
[0029] 根据本发明的第一方面的一种优选实施例,其中,所述高岭土分散液的各组分及 其重量配比包括:
[0030] 高岭土 100 份;
[0031] 聚丙烯酸钠水溶液 0.2-1份;
[0032] 水 66-152 份。
[0033] 其中,所述聚丙稀酸钠水溶液的重量固含量为40-60 %,pH = 7_9,分子量为 3000-4000g/mol〇
[0034] 根据本发明的第一方面的一种优选实施例,其中,所述高岭土分散液的制备方法 包括:将所述聚丙烯酸钠水溶液、高岭土和水放入研磨罐中,并加入研磨介质进行研磨分 散,得到高岭土分散液。
[0035] 其中,所述研磨介质优选为氧化锆珠,其中,所述研磨介质与所述高岭土的重量配 比为1 :1。
[0036] 其中,所述研磨分散:
[0037] 所述研磨分散时间为4-6小时;
[0038] 所述研磨分散转速为600-800转/分钟。
[0039] 本发明的第二方面的主题是一种第一方面所述苯丙乳液的制备方法,其特征在 于,所述制备方法包括:将所述苯丙乳液基料、高岭土分散液和水混合,获得苯丙乳液。
[0040] 根据本发明的第二方面的一种优选实施例,其中,所述水优选为去离子水。
[0041] 根据本发明的第二方面的一种优选实施例,其中,获得的所述苯丙乳液的重量固 含量为 40% -60%,pH = 6-9。
[0042] 本发明的第三方面的主题是第二方面所述制备方法得到的苯丙乳液在造纸涂料 中的应用。
[0043] 根据本发明的第三方面的一种优选实施例,其中,所述应用优选为用于造纸涂料 的配方中,其中,所述配方组分及其重量配比优选为:
[0044] 苯丙乳液 309. 4份;
[0045] 增稠剂 154. 5份;
[0046] 漆浆 711. 2 份。
[0047] 其中,所述漆浆组分及其重量配比优选为:
[0048] 水 200,0 份;: 防腐剂 1.0份;: 焦磷酸四钠 1.4份;: 卵磷脂 4.8份;: 消泡剂 4.0份: 金红石Ti02 225.0汾; 高岭土 125.0份; 硅酸镁 125.0份; 增稠剂 25.0份。
[0049] 根据本发明的第三方面的一种优选实施例,其中,所述应用的具体方法优选为:
[0050] 步骤1 :将所述漆浆组分按照重量配比加入到加速分散机中,搅拌均匀后在高速 分散20-30min,至细度合格,得到漆浆。
[0051] 步骤2 :将:所述配方组分按照重量配比在低速下加入到步骤1中所述漆浆中,搅 拌均匀后,出料,过滤,得到纸张涂料。
[0052] 步骤3 :将步骤2中所述纸张涂料用10#涂布棒在300g/m2灰底白板纸上进行涂 布,涂布量为20g/m 2。
[0053] 众所周知,在苯丙乳液中加入高岭土会极大程度地降低乳液的粘结性能,影响其 在实际应用中的效果。但是,本发明人却发现在本发明所述的情况下,加入苯丙乳液重量含 量为5-10-%的高岭土分散液,不仅不会降低苯丙乳液的粘结性,相反还能有所提高。这可 能是由于高岭土中具有大量的铝离子,能够与苯丙乳液基料中的羧基等活性基团发生螯合 作用从而增强其粘结性。而当所述苯丙乳液配制成造纸涂料进行纸张涂布后,其中的铝离 子也可以与纸张表面的羟基等活性基团发生反应从而增强纸张的表面强度。
[0054] 本发明所述苯丙乳液是一种能满足造纸涂料用高性能、环保的产品。该产品在造 纸涂料中使用,能明显提高涂料涂层的粘结性,提高纸张的表面强度。
【具体实施方式】
[0055] 本发明一方面提供了一种苯丙乳液,其特征在于,各组分及其重量配比包括:
[0056] 苯丙乳液基料 100份;
[0057] 高岭土分散液 5-10份。
[0058] 根据本发明的第一方面的一种优选实施例,其中,所述苯丙乳液基料的组分及其 重量配比包括:
[0059] 羧酸单体 1-5份; (甲基)丙烯酸酯单体 20-400份; (甲基)苯乙烯单体 100份: 分子量调节剂 0.2-2份; 乳化剂 0.5-5份; 引发剂 0.5-5份;
[0060] 碱性物质 1-5份 水 82-785 份
[0061] 根据本发明的第一方面的一种优选实施例,其中,所述苯丙乳液基料的制备方法 包括:
[0062] 步骤1 :将所述羧酸单体、(甲基)丙烯酸酯单体、(甲基)苯乙烯单体、分子量调 节剂、乳化剂、引发剂和水混合;
[0063] 步骤2 :升温至30-150°C,升压至0? 5-2. OMPa,反应至少2小时;
[0064] 步骤3 :反应结束后,加入碱性物质;
[0065] 步骤4 :过滤,得到所述苯丙乳液基料。
[0066] 根据本发明的第一方面的一种优选实施例,其中,所述高岭土分散液的各组分及 其重量配比包括:
[0067] 高岭土 100 份;
[0068] 聚丙烯酸钠水溶液 0? 2-1份;
[0069] 水 66-152 份。
[0070] 根据本发明的第一方面的一种优选实施例,其中,所述高岭土分散液的制备方法 包括:将所述聚丙烯酸钠水溶液、高岭土和水放入研磨罐中,并加入研磨介质进行研磨分 散,得到高岭土分散液。
[0071] 本发明第二方面提供了一种第一方面所述苯丙乳液的制备方法,其特征在于,所 述制备方法包括:将所述苯丙乳液基料、高岭土分散液和水混合,获得苯丙乳液。
[0072] 本发明第三方面提供了第二方面所述制备方法得到的苯丙乳液在造纸涂料中的 应用。
[0073] 实施例1
[0074] 1、苯丙乳液基料的制备
[0075] 在1000ml加压反应釜中加入烯丙基聚氧乙烯醚硫酸铵1克、过硫酸钾1克和蒸馏 水156. 3克,完全溶解成水溶液。再加入丙烯酸2克、丙烯酸正丁酯40克、苯乙烯200克和 正十二硫醇〇. 4克。在0. 6MPa条件下进行搅拌加热,加热温度40°C,时间10小时,进行聚 合反应。冷却至25°C,用重量含量为20%的氢氧化钠水溶液10克进行中和。经100目筛 网过滤,得到重量固含量为59. 6%,pH = 6. 1(使用PHS-3C精密pH计测得)的苯丙乳液基 料。
[0076] 2、高岭土分散液的制备
[0077] 将氧化锆珠(日本T0S0H氧化锆珠,上海茂仓贸易有限公司)200g、聚丙烯酸钠水 溶液(分子量 :3000g/mol,pH = 7. 0,重量固含量:40% )0. 4g和去离子水133. 2g加入到 1L研磨罐中,将研磨罐装好,开动研磨机,转磨转速600转/分钟,再向研磨罐中加入高岭 土 200g,研磨分散4小时。采用200目不锈钢筛网过滤,得到重量固含量为60. 2%的高岭 土分散液。
[0078] 3、苯丙乳液的制备
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