专利名称：阳离子叔碳酸苯丙乳液及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于瓦楞纸表面施胶的阳离子叔碳酸苯丙乳液。
背景技术：
乳液被广泛的用于纸张表面施胶，在应用过程中，对乳液的性能要求越来越高。随着乳液应用工艺技术的改进和发展，要求乳液具有良好的工艺适用性，其中，最重要还是苯丙乳液的粘结性。乳液应用于纸张涂料中能明显提高纸张的表面强度，显著降瓦楞板纸的Cobb 值。目前，随着二次纤维在制浆造纸原料中比例的逐渐增大，以及纸机白水循环封闭程度增高，湿部的抄造环境日益恶劣，阳离子型表面施胶剂日益受到人们的青睐，当前工厂采用弱阴离子苯丙型表面施胶剂作为一种专门提高抗水性的表面施胶剂，使用过程中需要添加硫酸铝增加表面施胶剂的留着率，操作比较麻烦，
发明内容
本发明的目的是提供一种阳离子叔碳酸苯丙乳液及其制备方法，以克服现有技术存在的缺陷。本发明的阳离子叔碳酸苯丙乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤a)将(甲基)丙烯酸酯、(甲基)苯乙烯和叔碳酸乙烯酯混合，获得混合单体；重量份数为(甲基)丙烯酸，20 70份、(甲基)苯乙烯30 60份，叔碳酸乙烯酯10 20份；b)将0. 2 0. 6份乳化剂、0. 2 0. 6份引发剂和5份水混合，获得水溶液A ；c)将0. 7 I. 8份阳离子单体和10份水混合，获得水溶液B ；d)将所述的混合单体、乳化剂、引发剂和水混合，获得水溶液C ;重量份数为混合单体70 95份，乳化剂0. 3 I. 5份、引发剂0. 2 2. 5份、水60份；e)将5 20份a)步骤中的混合单体加入0. I 2份乳化剂、0. I 2份引发剂和30 100份水的水溶液中，60°C 90°C、条件下反应20 50分钟，然后滴加d)步骤中的30 60份水溶液C，滴加I. 5 3小时，同时滴加3 9份的b)步骤中的水溶液A和10 30份c)步骤中的水溶液B ；f)60 90°C保温2 4小时，降温至25°C，用碱性溶液中和至pH=6 9，用325目筛网过滤，获得所述的阳离子叔碳酸苯丙乳液。所说的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 )或聚氧化乙烯(20 )失水山梨醇单月桂酸酯(吐温20)中的至少一种；所说的引发剂选自过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵中的至少一种；所说的(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、中的至少一种；所说的交联单体选自丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸-2-羟丙酯、甲基丙烯酸-2-羟乙酯、甲基丙烯酸-2-羟丙酯中的至少一种；所说的促进剂选自甲基丙烯酰胺乙基乙撑脲或双丙酮丙烯酰胺中的至少一种；叔碳酸乙烯酯是三个牌号，即VeoVa9、VeoValO、VeoVall的至少一种；所说阳离子单体为(2，3)环氧丙基三甲基氯化铵(ETA)；所说的碱性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，重量浓度为10 25% ；本发明的阳离子叔碳酸苯丙乳液，可应用于瓦楞纸表面施胶。本发明的基本特征是，乳胶粒引进了具有强亲水性的季铵盐基团，使其分子链上具有许多正电荷中心，无需添加硫酸铝就能与纤维上的负电荷结合生成离子键，并同时增加了氢键中心，和纤维上的非离子表面生成氢键，改善了乳液的水溶性，改善了乳液在纸张表面纤维吸附留着，明显地增强纸张的表面强度，显著降低瓦楞纸的Cobb值，且叔碳酸乙烯酯链节上庞大的叔烷基就定位于涂膜的表面上，起隔离屏蔽作用，显著地提高乳液聚合物的耐水性、耐碱性等性能。本发明涉及瓦楞纸用表面施胶剂及其制备方法。由(甲基)丙烯酸、(甲基)苯乙烯、(甲基)丙烯酸酯、交联单体、阳离子单体通过种子乳液聚合方式获得，应用于纸张表面施胶，与普通乳液相比，乳胶粒表面或聚合物本身带正电荷，可以直接与纤维吸附留在纸张表面，无需添加硫酸铝，能明显提高纸张的表面强度，并能显著降低灰底白板纸的Cobb值。
具体实施例方式实施例I阳离子叔碳酸苯丙乳液的合成a)将30g丙烯酸正丁酯、65g苯乙烯、5g丙烯酸和IOg VeoVa9混合制成混合单体，备用;b)将0. Ig乙二醇脂肪酸酯，0. 06g聚氧化乙烯(20)失水山梨醇单油酸酯(吐温80),0. 2g过硫酸钾溶解于IOg去离子水，备用；c)将0.9g (2，3)环氧丙基三甲基氯化铵(ETA)溶解于20去离子水中，备用；d)将80ga)步骤中的混合单体加入0. 5g乙二醇脂肪酸酯、0. 2g聚氧化乙烯(20)失水山梨醇单油酸酯(吐温80)、0. 3g过硫酸钾和40g去离子水溶解成水溶液，搅拌30分钟，备用；e)将30ga)步骤中的混合单体加入0. 06g乙二醇脂肪酸酯，0. 07g聚氧化乙烯(20)失水山梨醇单油酸酯(吐温80)、0. 2g过硫酸钾和23. 6g去离子水的水溶液中，70件下反应40分钟，然后滴加d)步骤中的混合液3小时。50°C同时滴加b)步骤中的混合液和c)步骤中的混合液。f)50°C保温2小时。降温至25°C，用重量浓度为10%的氢氧化钠水溶液中和至pH=8. 01，继续搅拌10分钟。经325过滤，得阳离子叔碳酸苯丙乳液，固含量45wt%，平均粒径IOOnm (使用Malven粒径仪测得)，pH=8. 01 (使用PHS-3C精密pH计测得)。实施例2阳离子叔碳酸苯丙乳液的合成a)将20g丙烯酸正丁酯、75g苯乙烯、5g丙烯酸和5g VeoVa9混合制成混合单体备
用。b)将0. 12g乙二醇脂肪酸酯，0. 16g聚氧化乙烯(20)失水山梨醇单油酸酯(吐温80)、0. 25g过硫酸钾溶解于IOg去离子水。备用。c)将0.75g (2，3)环氧丙基三甲基氯化铵(ETA)溶解于20去离子水中。备用。d)将80ga)步骤中的混合单体加入0. 6g乙二醇脂肪酸酯、0. 3g聚氧化乙烯(20)失水山梨醇单油酸酯(吐温80)、0. 3g过硫酸钾和40g去离子水溶解成水溶液，搅拌30分
钟。备用。e)将30ga)步骤中的混合单体加入0. 16g乙二醇脂肪酸酯，0. 17g聚氧化乙烯(20)失水山梨醇单油酸酯(吐温80)、0. 2g过硫酸钾和23. 6g去离子水的水溶液中，70件下反应40分钟，然后滴加d)步骤中的混合液3小时。50°C同时滴加b)步骤中的混合液和c)步骤中的混合液。f)50°C保温2小时。降温至25°C，用重量浓度为15%的氢氧化钠水溶液中和至pH=8. 21，继续搅拌10分钟。经325过滤，得阳离子叔碳酸苯丙乳液，固含量45wt%，平均粒径I IOnm (使用Malven粒径仪测得)，pH=8. 21 (使用PHS-3C精密pH计测得)。实施例3阳离子叔碳酸苯丙乳液的合成a)将20g丙烯酸正丁酯、75g苯乙烯、IOg丙烯酸和5g VeoVa9混合制成混合单体备用。b)将0. 15g乙二醇脂肪酸酯，0. Ig聚氧化乙烯(20)失水山梨醇单油酸酯(吐温80)、0. 25g过硫酸钾溶解于IOg去离子水。备用。c)将0. 55g (2，3)环氧丙基三甲基氯化铵(ETA)溶解于20去离子水中。备用。d)将80ga)步骤中的混合单体加入0. 6g乙二醇脂肪酸酯、0. 3g聚氧化乙烯(20)失水山梨醇单油酸酯(吐温80)、0. 3g过硫酸钾和40g去离子水溶解成水溶液，搅拌30分
钟。备用。e)将30ga)步骤中的混合单体加入0. 16g乙二醇脂肪酸酯，0. 17g聚氧化乙烯(20)失水山梨醇单油酸酯(吐温80)、0. 2g过硫酸钾和23. 6g去离子水的水溶液中，70件下反应40分钟，然后滴加d)步骤中的混合液3小时。50°C同时滴加b)步骤中的混合液和c)步骤中的混合液。f)50°C保温2小时。降温至25°C，用重量浓度为15%的氢氧化钠水溶液中和pH=7. 93，继续搅拌10分钟。经325过滤，得阳离子叔碳酸苯丙乳液，固含量45wt%，平均粒径105nm(使用Malven粒径仪测得)，pH=7. 93 (使用PHS-3C精密pH计测得)。实施例4阳离子叔碳酸苯丙乳液的合成a)将20g丙烯酸正丁酯、75g苯乙烯、5g丙烯酸和15g VeoVa9混合制成混合单体备用。b)将0. 12g乙二醇脂肪酸酯，0. 16g聚 氧化乙烯(20)失水山梨醇单油酸酯(吐温80)、0. 25g过硫酸钾溶解于IOg去离子水。备用。c)将0.75g (2，3)环氧丙基三甲基氯化铵(ETA)溶解于20去离子水中。备用。d)将80ga)步骤中的混合单体加入0. 6g乙二醇脂肪酸酯、0. 3g聚氧化乙烯(20)失水山梨醇单油酸酯(吐温80)、0. 3g过硫酸钾和40g去离子水溶解成水溶液，搅拌30分
钟。备用。e)将30ga)步骤中的混合单体加入0. 16g乙二醇脂肪酸酯，0. 17g聚氧化乙烯(20)失水山梨醇单油酸酯(吐温80)、0. 2g过硫酸钾和23. 6g去离子水的水溶液中，70件下反应40分钟，然后滴加d)步骤中的混合液3小时。50°C同时滴加b)步骤中的混合液和c)步骤中的混合液。f)50°C保温2小时。降温至25°C，用重量浓度为12%的氢氧化钠水溶液中和至pH=8. 11，继续搅拌10分钟。经325过滤，得阳离子叔碳酸苯丙乳液，固含量45wt%，平均粒径105nm(使用Malven粒径仪测得)，pH=8. 11 (使用PHS-3C精密pH计测得)。实施例5阳离子叔碳酸苯丙乳液的合成a)将IOg丙烯酸正丁酯、80g苯乙烯和5g VeoVa9混合制成混合单体备用。b)将0. 12g乙二醇脂肪酸酯，0. 16g聚氧化乙烯(20)失水山梨醇单油酸酯(吐温80)、0. 25g过硫酸钾溶解于IOg去离子水。备用。c)将0.75g (2，3)环氧丙基三甲基氯化铵(ETA)溶解于20去离子水中。备用。d)将80ga)步骤中的混合单体加入0. 6g乙二醇脂肪酸酯、0. 3g聚氧化乙烯(20)失水山梨醇单油酸酯(吐温80)、0. 3g过硫酸钾和40g去离子水溶解成水溶液，搅拌30分
钟。备用。e)将30ga)步骤中的混合单体加入0. 16g乙二醇脂肪酸酯，0. 17g聚氧化乙烯
(20)失水山梨醇单油酸酯(吐温80)、0. 2g过硫酸钾和23. 6g去离子水的水溶液中，70件下反应40分钟，然后滴加d)步骤中的混合液3小时。50°C同时滴加b)步骤中的混合液和c)步骤中的混合液。f)50°C保温2小时。降温至25°C，用重量浓度为15%的氢氧化钠水溶液中和至pH=8. 51，继续搅拌10分钟。经325过滤，得阳离子叔碳酸苯丙乳液，固含量45wt%，平均粒径I IOnm (使用Malven粒径仪测得)，pH=8. 51 (使用PHS-3C精密pH计测得)。在瓦楞纸上表面施胶对比例按中国专利CN102432731A方法制备阳离子苯丙乳液，固含量为20wt%。将实施例I 5配方制备的阳离子叔碳酸苯丙乳液,用去离子水稀释至20wt%。施胶液的配制配制500克10wt%氧化淀粉水溶液，升温至90°C，糊化20分钟，降温至40°C，再加入实施例I 5配方制备的阳离子叔碳酸苯丙乳液(氧化淀粉(干):施胶剂(湿)=50 4),再加水稀释至6wt%。对比例施胶液的配制配制500克10wt%氧化淀粉水溶液，升温至90°C，糊化20分钟，降温至40°C，再加入对比例配方制备的阳离子苯丙乳液(氧化淀粉(干)阳离子苯丙乳液(湿)=50 :4)，施胶液固含量控制在8wt%。Cobb 值测定采用杭州轻通博科自动化技术有限公司的XSH型可勃吸收性测
权利要求
1.阳离子叔碳酸苯丙乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 a)将(甲基)丙烯酸酯、(甲基)苯乙烯和叔碳酸乙烯酯混合，获得混合单体； b)将乳化剂、弓I发剂和水混合，获得水溶液A； c)将阳离子单体和水混合，获得水溶液B; d)将所述的混合单体、乳化剂、引发剂和水混合，获得水溶液C； e)将a)步骤中的混合单体加入乳化剂、引发剂和水溶液中，60 90°C反应20 50分钟，然后滴加d)步骤的水溶液C，同时加入b)步骤中的水溶液A和c)步骤中的水溶液B ； f)60 90°C保温2 4小时，降温，用碱性溶液中和至pH=6 9，过滤，获得所述的阳离子叔碳酸苯丙乳液。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，混合单体的重量份数为(甲基)丙烯酸，20 70份、(甲基)苯乙烯30 60份，叔碳酸乙烯酯10 20份； 水溶液A的重量份数为乳化剂0. 2 0. 6份，引发剂0. 2 0. 6份，水5份； 水溶液B的重量份数为阳离子单体0. 7 I. 8份，水10份； 水溶液C的重量份数为混合单体70 95份，乳化剂0. 3 I. 5份、引发剂0. 2 2. 5份、水60份。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤e)中，将5 20份a)步骤中的混合单体加入0. I 2份乳化剂、0. I 2份引发剂和30 100份水溶液中，60°C 90°C、条件下反应20 50分钟，然后滴加d)步骤中的30 60份水溶液C，滴加I. 5 3小时，同时加入3 9份的b)步骤中的水溶液A和10 30份c)步骤中的水溶液B。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所说的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)或聚氧化乙烯(20)失水山梨醇单月桂酸酯(吐温20)中的至少一种； 所说的(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、中的至少一种；所说的交联单体选自丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸-2-羟丙酯、甲基丙烯酸-2-羟乙酯、甲基丙烯酸-2-羟丙酯中的至少一种；所说的促进剂选自甲基丙烯酰胺乙基乙撑脲或双丙酮丙烯酰胺中的至少一种； 所说阳离子单体为(2，3)环氧丙基三甲基氯化铵。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所说的引发剂选自过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵中的至少一种；所说的碱性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，重量浓度为10 25%。
6.权利要求I 5任一项所述的方法制备的阳离子叔碳酸苯丙乳液。
全文摘要
本发明公开了一种阳离子叔碳酸苯丙乳液及其制备方法，制备方法包括以下步骤a)将(甲基)丙烯酸酯、(甲基)苯乙烯和叔碳酸乙烯酯混合，获得混合单体；b)将乳化剂、引发剂和水混合，获得水溶液A；c)将阳离子单体和水混合，获得水溶液B；d)将所述的混合单体、乳化剂、引发剂和水混合，获得水溶液C；e)将混合单体加入乳化剂、引发剂和水溶液中，反应，然后滴加水溶液C、水溶液A和水溶液B；f)保温，中和至pH=6～9，获得所述的阳离子叔碳酸苯丙乳液。本发明无需添加硫酸铝，能明显提高纸张的表面强度，并能显著降低灰底白板纸的Cobb值。
文档编号C08F220/18GK102718913SQ20121022443
公开日2012年10月10日 申请日期2012年6月29日 优先权日2012年6月29日
发明者施晓旦, 李威 申请人:上海东升新材料有限公司