一种新型阳离子松香表面施胶剂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于精细化工领域，具体涉及一种新型阳离子松香表面施胶剂的制备方法。
【背景技术】
[0002]表面施胶剂涂在纸或纸板上，以改善纸张的耐水性、防污性、环压强度；水性聚氨酯作为造纸表面施胶剂是近年来研究的热点，但是对于施胶剂的乳液而言，其最大优势在于，形成高分散聚氨酯施胶剂，无须额外加入其它如吐温、司盘、十二烷基三甲基溴化铵等表面活性剂做乳化剂。所得到的乳液施胶剂具备优良的稳定性和高分散性能，而耐水性却相对较差；借助有机硅卓越拒水性能，被广泛应用-聚氨酯形成水性有机硅-聚氨酯乳液，能集有机硅、聚氨酯双重优势于一身。目前有机硅于聚氨酯的双重改性，来调节乳液综合性能为精细化工行业研究热点
本专利采用有机硅、松香酯化物制备聚氨酯预聚体，后结合聚乙二醇扩链，偶联剂封端，冰乙酸中和，制备出阳离子松香基有机硅-聚氨酯高分散乳液。该水性松香阳离子型聚氨酯乳液可以通过配置为表面施胶剂，赋予纸张纤维表层优良的成膜性，拒水性以及光滑性。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对现有技术存在的不足，而提出的一种优化综合性能的表面施胶。
[0004]为实现以上目的，本发明的一种新型阳离子松香表面施胶剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
(1)具体以聚合物松香胺聚氧乙烯醚、羟丙基硅油以及异佛尔酮二异氰酸酯为原料制备预聚体，反应温度80~90°c ；
(2)加入聚乙二醇200进行交联做扩链反应，反应时间1.0~1.5h ;
(3)降温至常温，加入成盐剂冰乙酸进行中和反应，反应时间10~30min;
(4)降温至5°C，加入偶联剂氨丙基三乙氧基硅烷进一步交联和封端，扩链10~30min;
(5)加入去离子水，先慢加入，搅拌速度慢慢加大，等到其乳液透明乳白交替出现时候，迅速加到高速搅拌(转速>2000r/min )，将其余去离子水迅速也加入分散乳化，反应时间20?30min 。
[0005]步骤(I)中预聚体原料的配比为:异佛尔酮二异氰酸酯与松香胺聚氧乙烯醚、羟丙基硅油的摩尔比为1.25:1~1.45:1。
[0006]步骤⑵中聚乙二醇200与异佛尔酮二异氰酸酯物质的量比为0.1:1-0.2:1。
[0007]步骤(3)中冰乙酸与松香胺聚氧乙烯醚物质的量比为0.8~1.0。
[0008]步骤⑷中偶联剂氣丙基二乙氧基娃烧3%~8% ο
[0009]步骤⑴中去离子水为预聚体总质量的1.5-3.0倍。
[0010]本发明产生的有益效果，本专利有机硅改性水性松香基聚氨酯，制备水性松香基有机硅-聚氨酯高分散乳液，最后偶联剂交联和封端；借用有机硅提高其机械性能及拒水性，水性聚氨酯完善其分散性与稳定性，集有机硅与聚氨酯优势与一体，施胶纸张具有优越的拒水性和湿强度。
实施例
[0011]实施例1:
取装有回流冷凝管，机械搅拌棒，温度计，和氮气入口的250mL四口烧瓶，将松香胺聚氧乙烯醚(PAE-6，物质的量为536g/mol)36.5g，后加入定量丙酮溶解后，与羟丙基硅油6.0g—同加入到四口烧瓶，加入异佛尔酮二异氰酸酯22.3g，搅拌混合物，滴加催化剂月桂酸丁基锡(总固含量的0.03%)，升温体系至80°C，进行回流反应，预聚反应1.5h得预聚体；加入聚乙二醇(PEG-200) 4.0g，扩链反应Ih ;降温至常温，往体系中滴加成盐剂冰乙酸
3.0g,反应20min ;然后冰浴降温到5°C以下，滴加硅烷偶联剂(氨丙基三乙氧基硅烷)3.2g，封端交联反应1min ;最后缓慢加入冰冻的去离子水150g，加水期间先缓慢搅动，待乳液由乳白反色变为透明时，马上高速搅拌下(转速>2000r/min)，将其他水迅速加入分散乳化20min ;乳化后，利用旋转蒸发除去丙酮溶剂，即可得水性阳离子松香基-有机硅聚氨酯表面施胶剂。
[0012]实施例2:
取装有回流冷凝管，机械搅拌棒，温度计，和氮气入口的250mL四口烧瓶，将松香胺聚氧乙烯醚(PAE-6，物质的量为536g/mol) 36.5.g，后加入定量丙酮溶解后，与羟丙基硅油6.0g，一同加入到四口烧瓶，加入异佛尔酮二异氰酸酯22.3g，搅拌混合物，滴加催化剂月桂酸丁基锡(总固含量的0.03%)，升温体系至90°C，进行回流反应，预聚反应1.5h得预聚体；加入聚乙二醇(PEG-200) 2.0g，扩链反应Ih ;降温至常温，往体系中滴加成盐剂冰乙酸3.0g,反应20min ;然后冰浴降温到5°C以下，滴加硅烷偶联剂(氨丙基三乙氧基硅烷)1.6g，封端交联反应20min ;最后缓慢加入冰去离子水150g，加水期间先缓慢后高速搅拌下(转速>2000r/min)，将其他水迅速加入分散乳化20min ;乳化后，利用旋转蒸发除去丙酮溶剂，即得水性阳离子松香基-有机硅聚氨酯表面施胶剂。
[0013]实施例3:
取装有回流冷凝管，机械搅拌棒，温度计，和氮气入口的250mL四口烧瓶，将松香胺聚氧乙烯醚(PAE-6，物质的量为536g/mol)36.5g，后加入定量丙酮溶解后，与羟丙基硅油9.0g，一同加入到四口烧瓶，加入异佛尔酮二异氰酸酯22.3g，搅拌混合物，滴加催化剂月桂酸丁基锡(总固含量的0.03%)，升温体系至80°C，进行回流反应，预聚反应2.0h得预聚体；加入聚乙二醇(PEG-200) 4.0g，扩链反应Ih;降温至常温，往体系中滴加成盐剂冰乙酸3.0g,反应20min ;然后冰浴降温到5°C以下，滴加硅烷偶联剂(氨丙基三乙氧基硅烷)
3.2g，封端交联反应1min ;最后缓慢加入冰冻的去离子水150g，加水期间先缓慢后高速搅拌下(转速>2000r/min)，将其他水迅速加入分散乳化20min ;乳化后，利用旋转蒸发除去丙酮溶剂，即得水性阳离子松香基-有机硅聚氨酯表面施胶剂。
[0014]实施例4:
取装有回流冷凝管，机械搅拌棒，温度计，和氮气入口的250mL四口烧瓶，将松香胺聚氧乙烯醚(PAE-6，物质的量为536g/mol) 36.5g，后加入定量丙酮溶解后，与羟丙基硅油3.0g —同加入到四口烧瓶，加入异佛尔酮二异氰酸酯22.3g，搅拌混合物，滴加催化剂月桂酸丁基锡(总固含量的0.03%)，升温体系至90°C，进行回流反应，预聚反应1.0h得预聚体；加入聚乙二醇(PEG-200) 4.0g，扩链反应Ih ;降温至常温，往体系中滴加成盐剂冰乙酸3.0g,反应20min ;然后冰浴降温到5°C以下，滴加硅烷偶联剂(氨丙基三乙氧基硅烷)6.0g，封端交联反应30min ;最后缓慢加入冰冻的去离子水150g，加水期间先缓慢搅动，待乳液由乳白反色变为透明时，马上高速搅拌下(转速>2000r/min)，将其他水迅速加入分散乳化20min ;乳化后，利用旋转蒸发除去丙酮溶剂，即得水性阳离子松香基-有机硅聚氨酯表面施胶剂。
[0015]实施例5:
取装有回流冷凝管，机械搅拌棒，温度计，和氮气入口的250mL四口烧瓶，将松香胺聚氧乙烯醚(PAE-6，物质的量为536g/mol) 41.2.g，后加入定量丙酮溶解后，与羟丙基硅油
3.0g，一同加入到四口烧瓶，加入异佛尔酮二异氰酸酯22.3g，搅拌混合物，滴加催化剂月桂酸丁基锡(总固含量的0.03%)，升温体系至90°C，进行回流反应，预聚反应1.5h得预聚体；加入聚乙二醇(PEG-200) 2.0g，扩链反应Ih ;降温至常温，往体系中滴加成盐剂冰乙酸
4.0g,反应20min ;然后冰浴降温到5°C以下，滴加硅烷偶联剂(氨丙基三乙氧基硅烷)3.2g，封端交联反应20min ;最后缓慢加入冰去离子水150g，加水期间先缓慢后高速搅拌下(转速>2000r/min)，将其他水迅速加入分散乳化20min ;乳化后，利用旋转蒸发除去丙酮溶剂，即得水性阳离子松香基-有机硅聚氨酯表面施胶剂。
[0016]实施例6:
取装有回流冷凝管，机械搅拌棒，温度计，和氮气入口的250mL四口烧瓶，将松香胺聚氧乙烯醚(PAE-6，物质的量为536g/mol) 41.2.g，后加入定量丙酮溶解后，与羟丙基硅油
6.0g—同加入到四口烧瓶，加入异佛尔酮二异氰酸酯22.3g，搅拌混合物，滴加催化剂月桂酸丁基锡(总固含量的0.03%)，升温体系至90°C，进行回流反应，预聚反应1.0h得预聚体；加入聚乙二醇(PEG-200) 2.0g，扩链反应Ih ;降温至常温，往体系中滴加成盐剂冰乙酸
4.0g,反应20min ;然后冰浴降温到5°C以下，滴加硅烷偶联剂(氨丙基三乙氧基硅烷)3.2g，封端交联反应1min ;最后缓慢加入冰去离子水150g，加水期间先缓慢后高速搅拌下(转速>2000r/min)，将其他水迅速加入分散乳化20min ;乳化后，利用旋转蒸发除去丙酮溶剂，即得水性阳离子松香基-有机硅聚氨酯表面施胶剂。
【主权项】
1.一种新型阳离子松香表面施胶剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)以聚合物松香胺聚氧乙烯醚、羟丙基硅油以及异佛尔酮二异氰酸酯为原料制备预聚体，反应温度80~90°C ； (2)加入聚乙二醇200进行交联做扩链反应，反应时间1.0-1.5h ; (3)降温至常温，加入成盐剂冰乙酸进行中和反应，反应时间10~30min;(4)降温至5°C，加入偶联剂氨丙基三乙氧基硅烷进一步交联和封端，扩链10~30min; (5)加入去离子水，先慢加入，搅拌速度慢慢加大，等到其乳液透明乳白交替出现时候，迅速加到高速搅拌，将其余去离子水迅速也加入分散乳化，反应时间20~30min。2.如权利要求1所述一种新型阳离子松香表面施胶剂的制备方法，其特征在于:预聚体原料的配比为:异佛尔酮二异氰酸酯与松香胺聚氧乙烯醚、羟丙基硅油的摩尔比为1.25:1-1.45:1 ο3.如权利要求1所述一种新型阳离子松香表面施胶剂的制备方法，其特征在于:聚乙二醇200与异佛尔酮二异氰酸酯物质的量比为0.1:1-0.2:1。4.如权利要求1所述一种新型阳离子松香表面施胶剂的制备方法，其特征在于:其控制中和度为0.8-1.0，冰乙酸与松香胺聚氧乙烯醚物质的量比为0.8-1.0。5.如权利要求1所述一种新型阳离子松香表面施胶剂的制备方法，其特征在于偶联剂氨丙基三乙氧基硅烷3%~8%。6.如权利要求1所述一种新型阳离子松香表面施胶剂的制备方法，其特征在于冰去离子水为预聚体总质量的1.5-3.0倍。
【专利摘要】本发明公开了一种新型阳离子松香表面施胶剂的制备方法，利用松香胺聚氧乙烯醚、羟丙基硅油、异佛尔酮二异氰酸酯制备聚氨酯预聚体，加入聚乙二醇200来扩链，成盐剂冰乙酸，氨丙基三乙氧基硅烷封端，制得水性阳离子松香基有机硅-聚氨酯高分散自身乳化施胶剂，制备得到的纸张阳离子松香基有机硅-聚氨酯施胶剂具有良好的离心分散性和稳定性；本发明表面施胶能赋予纸张表层优良的耐水性、光滑性以及湿强度。
【IPC分类】C08G18/75, C08G18/12, C08G18/48, C08G18/61, D21H21/16, C08G18/38
【公开号】CN105155346
【申请号】CN201510660017
【发明人】唐星华, 李文, 张爱琴, 袁斌, 薛柯柯
【申请人】南昌航空大学
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年10月14日