专利名称：一种表面施胶增强剂的制备方法
一种表面施胶增强剂的制备方法
駄领域
本发明属于精细化学品制备工艺领域，特别涉及一种高^f/无机杂,张
表面施胶增强剂的制备方法。
背景駄
聚乙烯醇是一种独特的水溶性高分子，无毒无害，由于其优异的粘结性、 柔韧性、平滑性、耐油耐凝胜、气体阻绝性、耐磨性、微胶体性辦性而 得到广泛应用。同时其还具有耐矿物油、油脂、润滑剂和大多数有机溶剂的特
性。聚乙烯斷VA)是最多用的高分子表面施胶剂，常与淀粉混合舰。其可满 足一般纸舰3驢和施胶度等方面的要求，但在填料用量较大时存在掉毛、掉
粉现象，使强度和tfeK性降低。此外，聚乙烯醇对纸张纤维的亲和力较差，表 面施胶后的纸张在T^燥过程中，随着水分的不断蒸发和膜层的不断收縮，很容
易造^盖在纸液表面的膜破裂，在印刷过程中易出现掉粉、掉毛5J^;同时 对于高性能鄉中(如钞票纸、鹏纸、海图纸、证券纸、地图纸、胶版印刷纸、 白赚、条纹牛皮纸等)效果不理想。目前，棘研究者将聚乙烯醇(PVA)与戊 二醛进行轻度交联的产物用作表面涂布剂，有满意的抗水效果，但其需在酸性 ^#下才能发挥作用。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种具有良好耐溶剂性
能、鹏性能、黏结性會级增强作用的高^T/无机杂化表面施胶增强剂。
为达到上述目的，本发明的技术方案是 (I )将正硅酸乙酯与溶剂按1:1-10的摩尔比混合均匀制得溶液A; (II)向溶液A中滴加水，其中水与正硅酸乙酯的摩尔比为0.5-5:1，滴力口时间为0.5-2小时，滴加完毕后，继续反应0-2小时，制得溶液B;
(III) 向溶液B中滴加催化剂，其中催化剂与正硅酸乙酯的摩尔比 0.001-0.1:1，滴加时间1-60溯，继续反应648小时，审时f^溶液C;
(IV) 将聚乙烯醇和去离子7K按1-20: IOO的质量比加入到千燥反应器中， 加热至80-100°C，保温1-3小时使反应器中的聚乙烯醇完全溶解后，降温至 50-65。C制得聚乙烯醇水溶液D;
(V) 将溶液D和阳离子醚化剂按100: 1-40的质量比混合均匀后，用碱 调节体系pH {超8-10，于50-70'C反应1-3小时制得阳离子化聚乙烯醇溶液E;
(VI) 将溶液C和溶液D (或溶液E)按1400:100的质量比混合均匀，即 可制得表面施胶增强剂。
本发明的、凝U为乙醇、异丙醇或两者以任意比例的混合物；催化剂为硫酸、 盐酸、甲酸、乙酸、草酸、硝酸、硫酸二甲酯中的一种或其中一种以上任意比 例的混合物；或氨、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、三甲胺、三乙 胺、三乙醇胺中的一种或其中一种以上任意比例的混合物；聚乙烯醇采用0588， 1099、 1750、 1788、 1799、 2099、 2488、 2497中的一种或其中一种以上任意比 例的混合；阳离子醚化剂为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、2，3-环氧丙基三甲基氯 化铵中的一种M中一种以上任意比例的混合。
本发明工艺简单，操作方便，原材料价廉易得。可广泛用于纸张、纸板的 表面增强施胶剂和表面涂布。鉴于杂化体系的多活性点、硅溶胶的表面交联增 强作用、及兼具高^f柔韧14S无机刚性和耐磨性的高^HV无机互穿三维网络 结构，本发明产品与纤维具有优良的亲和九可增加纤维间的结合3艘，解决 纸张表面性能的要求(如表面弓驢、tfeK性、平滑度、吸油性、油墨印刷适印性 钩，显著^^掉毛^^^f;色印刷中串色、透印等i嫁，提高油墨的光離和 鲜艳離；同时，亦可使纸张满足高档纸张或特种纸张的要求指标，如彩色纸
张的im涤性能、JtM雌。实施例l:将正硅酸乙酯与乙醇按1:10的摩尔比混合均匀律幌溶液A;向
溶液A中滴加水，其中水与正硅酸乙酯的摩尔比为3: 1，滴加时间为2小时，
滴加完毕后得溶液B;向溶液B中滴加催化齐l臓酸，其中催化剂与正硅酸乙酯 的摩尔比0.1: 1，滴加时间10颁，继续反应40小时，制lf^^溶液C;将 聚乙烯醇0588和去离子水按10: 100的质量比加入到^^燥反应器中，加热至 90°C，保温2小时使反应器中的聚乙烯醇完全溶解后，降MM52。C制得聚乙烯 醇水溶液D;将溶液C和溶液D按400: IOO的质量比混合均匀，BP可制得表 面施胶增强剂。
实施例2:将正硅酸乙酯与异丙醇按1:5的摩尔比混合均匀制得溶液A;向
溶液A中滴加水，其中水与正硅酸乙酯的摩尔比为2: 1，滴加时间为l小时， 滴加完毕后，继续反应l小时，帝lj得溶液B;向溶液B中滴加催化剂盐酸，其
中催化剂与正硅酸乙酯的摩尔比0.01: 1,滴加时间50射中，继续反应20小时， 制ff^胶溶液C;将聚乙烯醇1099和去离子7jC按15: 100的质量比加入到干燥 反应器中，加热至80。C，保温1小时使反应器中的聚乙烯醇完全溶解后，降温 至55"C制得聚乙烯醇水溶液D;将溶液C和溶液D按50: 100的质量比混合均 匀，即可制得表面施胶增强剂。
实施例3:将正硅酸乙酯与乙醇和异丙醇两者以任意比例的混，按1:5的 摩尔比混合均匀制得溶液A;向溶液A中滴加水，其中水与正硅酸乙酯的摩尔 比为5: 1，滴加时间为0.8小时，滴加完毕后，继续反应2小时，制得溶液B; 向溶液B中滴加催化剂乙酸，其中催化剂与正硅酸乙酯的摩尔比0.001: 1,滴 加时间30 ，，继续反应6小时，帝iJfTO^溶液C;将聚乙烯醇1750和去离 子水按18: IOO的质量比加入至IJ千燥反应器中，加热至10(TC，保温3小时使反 应器中的聚乙烯醇完全溶解后，降温至63。C制得聚乙烯醇水溶液D;将溶液D 和阳离子醚化剂3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵按100: 5的质量比混合均匀后，用碱调节体系pH輕9，于5(TC反应1小时制得阳离子化聚乙烯醇溶液E;将溶 液C和溶液E按200: IOO的质量比混合均匀，即可制得表面施胶增强剂。
实施例4:将正硅酸乙酯与乙醇按l: 3的摩尔比混合均匀制得溶液A;向 溶液A中滴加水，其中水与正硅酸乙酯的摩尔比为l: 1，滴加时间为L5小时， 滴加完毕后，继续反应0.5小时，制得溶液B;向溶液B中滴加催化剂草酸和 硝酸、硫酸二甲酯以任意比例的混合物；其中催化剂与正硅酸乙酯的摩尔比 0.005: 1，滴加时间l分钟，继续反应30小时，制得^溶液C;将聚乙烯醇 1788和去离子水按5: 100的质量比加入到千燥反应器中，加热至85。C，保温 1.5小时使反应器中的聚乙烯醇完全溶解后，降温至58卩制得聚乙烯醇水溶液 D;将溶液D和阳离子醚化剂2,3-环氧丙基三甲基氯化铵按100: 30的质量比混 合均匀后，用碱调节体系pH輕8，于60。C反应3小时制得阳离子化聚乙烯醇 溶液E;将溶液C和溶液E按h IOO的质量比混合均匀，即可制得表面施胶增 强剂。
实施例5:将正硅酸乙酯与异丙醇按1:1的摩尔比混合均匀制得溶液A;向 溶液A中滴加水，其中水与正硅酸乙酯的摩尔比为4: 1，滴加时间为1.8小时， 滴加完毕后，继续反应1.5小时，制離液B;向溶液B中滴加催化剂氨，其 中催化剂与正硅酸乙酯的摩尔比0.05: 1,滴加时间20射中，继续反应10小时， 制^^溶液C;将聚乙烯醇1799和去离子水按20: 100的质量比加入到千燥 反应器中，加热至95。C,保温2.5小时使反应器中的聚乙烯醇完全溶解后，降 温至5(TC制得聚乙烯醇水溶液D;将溶液D和阳离子醚化剂为3-氯-2-羟丙基三 甲基氯化铵按100: 10的质量比混合均匀后，用碱调节体系pH輕10，于70'C 反应2小时制得阳离子化聚乙烯醇溶液E;将溶液C和溶液E按300: 100的质 量比混合均匀，即可制得表面施胶增强剂。
实施例6:将正硅酸乙酯与乙醇按1:4的摩尔比混合均匀制得溶液A;向溶 液A中滴加水，其中水与正硅酸乙酯的摩尔比为0.5: 1，滴加时间为1，3小时，滴加完毕后，继续反应1.8小时，制得溶液B;向溶液B中滴加催化剂氢氧化 钠，其中催化剂与正硅酸乙酯的摩尔比0.008: 1，滴加时间40射中，继续反应 35小时，制ff^l^溶液C;将聚乙烯醇2488和去离子水按1: IOO的质量比加 入至IJ千燥反应器中，加热至88"，保温1小B寸使反应器中的聚乙烯醇完全溶解 后，降驢65-C审幌聚乙烯醇水溶液D;将溶液D和阳离子醚化剂2，3-环氧丙 基三甲基氯化铵按100: 40的质量比混合均匀后，用碱调节体系pH輕8，于 55。C反应1小时制得阳离子化聚乙烯麟液E;将溶液C和溶液E按100: 100 的质量比混合均匀，即可制得表面施胶增强剂。
实施例7:将正硅酸乙酯与乙醇按1:9的摩尔比混合均匀制得溶液A;向溶 液A中滴加水，其中水与正硅酸乙酯的摩尔比为2.5: 1，滴加时间为0，5小时， 滴加完毕后，继续反应L3小时，制得溶液B;向溶液B中滴加催化剂三甲胺 与三乙胺以任意比例的混合物，其中催化剂与正硅酸乙酯的摩尔比0.03: 1，滴 加时间25射中，继续反应48小时，制f雑胶溶液C;将聚乙烯醇0588和1099 以任意比例的混合和去离子水按7: IOO的质量比加入到千燥反应器中，力口热至 93。C，保温3小时使反应器中的聚乙烯醇完全溶解后，降驢60'C制得聚乙烯 醇水溶液D;将溶液D和阳离子醚化剂3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵和2，3-环氧 丙基三甲基氯化铵以任意比例的混合按100: 1的质量比混合均匀后，用碱调节 体系pH輕10，于65-C反应3小时制得阳离子化聚乙烯醇溶液E;将溶液C 和溶液E按250: IOO的质量比混合均匀，即可制得表面施胶增强剂。
本发明工艺简单，操作方便，产品兼具有机高^ /无机互穿三维网络结构， 既具高分子的柔韧性，又具无机的刚性和耐磨性，且分子结构中含有大量活性 基团，具有良好的抗水性，吸墨性和皿性能，可大幅度提高纸张的耐水性、 表面^g和败冼涤性，解,毛掉粉问题。
权利要求
1. 一种表面施胶增强剂的制备方法，其特征在于(I)将正硅酸乙酯与溶剂按1∶1-10的摩尔比混合均匀制得溶液A；(II)向溶液A中滴加水，其中水与正硅酸乙酯的摩尔比为0.5-5∶1，滴加时间为0.5-2小时，滴加完毕后，继续反应0-2小时，制得溶液B；(III)向溶液B中滴加催化剂，其中催化剂与正硅酸乙酯的摩尔比0.001-0.1∶1，滴加时间1-60分钟，继续反应6-48小时，制得硅胶溶液C；(IV)将聚乙烯醇和去离子水按1-20∶100的质量比加入到干燥反应器中，加热至80-100℃，保温1-3小时使反应器中的聚乙烯醇完全溶解后，降温至50-65℃制得聚乙烯醇水溶液D；(V)将溶液D和阳离子醚化剂按100∶1-40的质量比混合均匀后，用碱调节体系pH值至8-10，于50-70℃反应1-3小时制得阳离子化聚乙烯醇溶液E；(VI)将溶液C和溶液D(或溶液E)按1-400∶100的质量比混合均匀，即可制得表面施胶增强剂。
2、 根据权利要求1戶皿的表面施胶增强剂的制备方法，其特征在于戶腿 的溶剂为乙醇、异丙醇或两者以任意比例的混合物。
3、 根据权利要求1戶腿的表面施胶增强剂的制备方法，其特征在于戶腿 的催化剂为硫酸、盐酸、甲酸、乙酸、草酸、硝酸、硫酸二甲酯中的一种或其 中一种以上任意比例的混合物；或氨、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳M 钠、三甲胺、三乙胺、三乙醇胺中的一种或其中一种以上任意比例的混，。
4、 根据权利要求1戶;M的表面施胶增强剂的制备方法，其特征在于戶， 的聚乙烯醇采用0588, 1099、 1750、 1788、 1799、 2099、 2488、 2497中的一种 M中一种以上任意比例的混合。
5、 根据权利要求1戶脱的表面施胶增强剂的制备方法，其特征在于戶脱的阳离子醚化剂为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、2，3-环氧丙基三甲基氯化铵中的 一种或其中一种以上任意比例的混合。
全文摘要
本发明公开了一种纸张表面施胶增强剂的制备方法，首先将一定量的正硅酸乙酯在催化剂作用下使其发生水解缩聚反应，并通过控制催化剂的用量，制得不同水解度的硅溶胶；将其与聚乙烯醇水溶液复配即可制得表面施胶增强剂。本发明工艺简单，操作方便，产品兼具有机高分子/无机互穿三维网络结构，既具高分子的柔韧性，又具无机的刚性和耐磨性，且分子结构中含有大量活性基团，具有良好的抗水性，吸墨性和成膜性能，可大幅度提高纸张的耐水性、表面强度和耐洗涤性，解决掉毛掉粉问题。
文档编号D21H21/14GK101302730SQ20081001839
公开日2008年11月12日 申请日期2008年6月6日 优先权日2008年6月6日
发明者李小瑞, 沈一丁, 王海花, 费贵强 申请人:陕西科技大学