一种含有纳米粒子改性胶黏剂的铜版纸涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于制浆造纸技术领域，具体涉及一种含有纳米粒子改性胶黏剂的铜版纸涂料及其制备方法，借助纳米复合材料的尺寸效应、界面效应改善纸张的光学性能、印刷适性，提尚纸张的表面疏水性。
【背景技术】
[0002]随着经济的发展与人们生活水平的不断提高，我国纸制品需求量不断上升，特别是涂布纸的生产量与消费量，近十年获得迅猛发展。我国造纸行业的总生产消费量现居世界第二，但人均涂布纸消费量却与发达国家之间差距很大。涂布纸，即在原纸表面涂上一层涂料，主要目的是使涂层最大程度地覆盖原纸表面纤维，赋予纸张较好的光学性能、印刷适性及特殊功能。高质量的纸张和纸板都是经过涂布的。涂布涂料一般由颜料(高岭土，碳酸钙等)、胶黏剂和其他助剂如分散剂、抗水剂、消泡剂、增白剂，抗菌剂等组成。涂布后的纸张会在表面形成涂层，涂层的强度能够适应印刷过程中的应力作用。但是，随着印刷速度的不断提高，传统涂料所形成的涂层不能完全满足印刷应力要求，因此需要不断研发高性能涂料以适应不断提升的印刷速度。涂层表面强度主要由颜料粒子之间以及颜料与纸张之间的黏合程度决定，故胶黏剂作为连接它们之间的桥梁，对涂料性能起着重要作用。随着纳米科学与技术的发展，纳米粒子改性乳液的制备及其在造纸涂料中的功能化应用，必将对整个涂布纸行业产生重要影响。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种含有纳米粒子改性胶黏剂的铜版纸涂料及其制备方法。通过调控纳米碳酸钙改性苯乙烯-丙烯酸丁酯乳液在涂料中的用量、优化涂料配伍性，以改善涂布纸光学性能、印刷适性、提高纸张表面疏水性等。
[0004]本发明的目的是通过如下技术方案实现的:
含有纳米粒子改性胶黏剂的铜版纸涂料配方:
高岭土 ；
重质碳酸钙；
二者的重量比例为4:1。
[0005]以高岭土和重质碳酸钙的加入总量为基准，
改性苯丙乳液9%，12%，15%，18% ；
六偏磷酸钠0.5% ；
羧甲基纤维素钠 0.8% ；
抗水剂0.1% ;
润滑剂0.5% ；
消泡剂0.2% ；
氨水0.5%。
[0006]所述高岭土，白度86%ISO，粒径<2um，达97%，折射率1.62，71%的fcookfield粘度，<200cP，10rpm, (#3 棒)。
[0007]所述重质碳酸钙为超细碳酸钙，粒径<2um，达90%。
[0008]所述改性苯丙乳液为固含量为30%的纳米碳酸钙改性苯乙烯-丙烯酸丁
酯乳液。通过以下工艺条件制备而来:苯乙烯:丙烯酸丁酯=1:1，功能单体甲基丙烯酸甲酯用量为10% (以软硬单体总用量为基准，下同)，纳米碳酸钙1%，乳化剂十二烷基硫酸钠和烷基酚聚氧乙烯醚的比例为1:2，总量3 %，助乳化剂正十六烷0.6 %，pH调节剂NaHCO3
0.5 %，在70 °C下细乳液聚合反应5 h，得到以纳米碳酸钙为核、聚合物为壳的核壳结构微粒，平均粒径约为130 nm。
[0009]所述抗水剂为碳酸锆铵；润滑剂为硬脂酸钙；消泡剂为叔丁醇。
[0010]铜版纸涂料的制备方法，包括如下步骤:
第一步，将六偏磷酸钠加入水中，高速分散一定时间。
[0011]第二步，将高岭土和重质碳酸钙加入以上分散液，高速分散一定时间。
[0012]第三步，依次加入纳米碳酸钙改性苯乙烯-丙烯酸丁酯乳液、羧甲基纤维素钠和抗水剂、消泡剂、润滑剂，剪切分散一定时间。
[0013]第四步，以氨水调节涂料体系pH至8.0，经200目筛网过滤出料得到固含量为65%的铜版纸涂料。
[0014]上述方法中，第一步分散速度2400r/min，分散时间5min。
[0015]上述方法中，第二步先加入高岭土后加入重质碳酸钙，分散速度2000r/min，分散时间30min。
[0016]上述方法中，第三步分散速度1000r/min，分散时间lOmin。
[0017]本发明的优点:1.本发明含有纳米粒子改性胶黏剂的铜版纸涂料制备过程在常温常压下进行，不需要添加新的设备，工艺简单，生产成本低；2.本发明含有纳米粒子改性胶黏剂的铜版纸涂料在纸上涂布后，原纸表面的一些平凹坑等缺陷被填充得到改善，纸张表面变得平整；3.本发明含有纳米粒子改性胶黏剂的铜版纸涂料在纸上进行涂布后，不仅能有效改善纸张的光学性能、表面印刷适性，而且能明显提高纸张疏水性。
【具体实施方式】
[0018]实施例1:
高岭土 /重质碳酸钙4:1 ;
以重质碳酸钙和高岭土的加入总量为基准，
改性苯丙乳液9.0% ；
六偏磷酸钠0.5% ；
羧甲基纤维素钠0.8%;
抗水剂0.1% ;
润滑剂0.5% ；
消泡剂0.2% ；
氨水0.5%。
[0019]依据以上配方先将六偏磷酸钠加入水中搅拌均匀，然后加入高岭土和重质碳酸妈，并在2000 r/min下搅拌30 min，搅拌速度降至1000 r/min后加入胶黏剂纳米碳酸妈改性苯乙烯-丙烯酸丁酯乳液、羧甲基纤维素钠和抗水剂、消泡剂、润滑剂，继续在1000 r/min下剪切分散10 min，调节pH至8.0，最后，经200目筛网过滤出料得到铜版纸涂料。
[0020]将原纸按要求平整的放在涂布机上，压下张紧辊，再把涂布棒压在纸张前端，放下固定翼，取一定量的含有纳米粒子改性胶黏剂的铜版纸涂料，均匀分布在纸张前端，启动按钮，纸张涂布完成涂布后的纸张经电热干燥(105°C ) lmin，既得表面涂布纸样品。纸张的涂布量为20.7 g/m2。随后，对涂布纸进行微观形貌观察及物理性能测试。结果表明，颜料粒子均匀覆盖在原纸表面使原纸张表面变得平整。原纸的白度75.8%ISO、光散射系数63m2/kg、光吸收系数0.46m2/kg、表面强度1.lm/s、吸水量22.lg/m2;经表面涂布后，白度87.7%ISO、光散射系数64m2/kg、光吸收系数0.48m2/kg、表面强度1.3m/s、吸水量16.3 g/m2。
[0021]实施例2:
高岭土 /重质碳酸钙4:1;
以重质碳酸钙和高岭土的加入总量为基准，
改性苯丙乳液12.0% ；
六偏磷酸钠0.5% ；
羧甲基纤维素钠0.8% ；
抗水剂0.1% ;
润滑剂0.5% ；
消泡剂0.2% ；
氨水0.5%。
[0022]依据以上配方先将六偏磷酸钠加入水中搅拌均匀，然后加入高岭土和重质碳酸妈，并在2000 r/min下搅拌30 min，搅拌速度降至1000 r/min后加入胶黏剂纳米碳酸妈改性苯乙烯-丙烯酸丁酯乳液、羧甲基纤维素钠和抗水剂、消泡剂、润滑剂，继续在1000 r/min下剪切分散10 min，调节pH至8.0，最后，经200目筛网过滤出料得到铜版纸涂料。
[0023]将原纸按要求平整的放在涂布机上，压下张紧辊，再把涂布棒压在纸张前端，放下固定翼，取一定量的含有纳米粒子改性胶黏剂的铜版纸涂料，均匀分布在纸张前端，启动按钮，纸张涂布完成涂布后的纸张经电热干燥(105°C)1 min，既得表面涂布纸样品。纸张的涂布量为24.8 g/m2ο随后，对涂布纸进行微观形貌观察及物理性能测试。结果表明，颜料粒子均匀覆盖在原