专利名称：高分子粘结剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种高分子粘结剂及其制备方法，应用于涂布纸的面涂涂料。
背景技术：
乳液被广泛的用于纸张涂料的粘结，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，减少纸张掉毛掉粉现象。
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现在造纸涂料中主要使用合成胶乳(如丁苯胶乳、苯丙胶乳等)作为涂料粘结剂，其主要原料以苯乙烯等石化原料为主,不可再生,污染环境,成本高。
发明内容
本发明的目的是提出一种高分子粘结剂及其制备方法，以克服已有技术的缺陷。本发明所述的一种高分子粘结剂，是采用阳离子单体、淀粉、双氧水、硅烷、硫酸、引发剂、中和剂和水为原料反应得到的聚合物。各个组分的重量份数为
淀粉100份
阳离子单体 2 15份 硫酸0.1 I份
双氧水I 5份
硅烷0 5 5份
引发剂0.3 3份
中和剂0.2 I份
水80 320份。所述的淀粉选自玉米淀粉、木薯淀粉或土豆淀粉中的至少一种；所述的阳离子单体选自二甲基二烯丙基氯化铵或甲基丙烯酸酰氧乙基三甲基氯化铵中的至少一种； 所述的硫酸重量浓度为15 20% ；所述的双氧水重量浓度为25 30% ;所述的硅烷选自乙烯基三异丙氧基硅烷、Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙稀基二乙氧基娃烧中的至少一种。
所述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；所述的中和剂选自氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化铵中的至少一种；所述高分子粘结剂的重量固含量30 55wt%，25°C时的粘度彡1500mPa. s, pH为6 8 ;制备方法，包括如下步骤(a)将引发剂加入水中，获得引发剂水溶液，备用；水的用量为水的总重量的
I.5 6. 02% ；
(b)将淀粉与余量的水混合，获得釜底料，升温至60 80°C ；(c)将步骤a)中获得的所述的双氧水、硫酸和所述的釜底料混合，保温I 3小时；(d)升温至70 90°C，将总重量20 30%的引发剂水溶液加入步骤c)的产物，保温5 10分钟，同时滴加阳离子单体、硅烷和余量的引发剂水溶液，滴加时间I 3小时；(e) 70 90°C保温I小时，降温至25°C过滤，加入中和剂，得到所述聚合物。所述的高分子粘结剂，主要应用于涂布纸的面涂涂料。本发明人发现，在天然高分子淀粉的分子上接枝阳离子单体及硅烷，出乎意料的，所得的高分子粘结剂应用于涂布纸面涂涂料中，与其他成分相容性好，代替一部分丁苯乳液使用对涂料的性能无不良影响，反而能对纸张的表面强度稍有提高。这可能由于在高分子粘结剂中加入的少量的阳离子成分在纸张涂布后与纤维表面的羟基、羧基等基团产生一定的交联作用，表观反应出表面强度的提高；并且在接枝的分子链上嵌入硅烷，能提高粘结剂的粘结力，由此表现为涂布纸的表面强度有所提闻。本发明的高分子粘结剂是一种能满足造纸涂料用高性能、绿色环保的产品。该粘结剂使用可再生的淀粉作为主要原料，成本低，为环境友好型产品，无V0C。该产品部分替代丁苯胶乳使用，能明显提高纸张的表面强度，改善涂布光泽，对其他的指标无影响。
具体实施例方式实施例I高分子粘结剂的合成a)将0. 3g过硫酸钾溶解于5g去离子水溶解成引发剂水溶液，备用；b)将IOOg玉米淀粉、78. 15g去离子水加入IOOOml四口烧瓶中，溶解，升温至60 0C ；c)在60°C情况下，将步骤a)的产物、Ig重量浓度为25%的双氧水和0. Ig重量浓度为15%的硫酸加入四口烧瓶中，60°C保温I小时。d)再升温至70°C，将1.06g引发剂水溶液加入四口烧瓶中，70°C保温10分钟；同时滴加2g 二甲基二烯丙基氯化铵、0. 5g乙烯基三异丙氧基硅烷和余量的引发剂水溶液，滴加时间I小时。e) 70°C保温I小时，降温至25°C，加入0. 4g氢氧化钠水溶液(重量固含量50wt%)，搅拌10-15分钟，100目筛网过滤出料。得到高分子粘结剂重量固含量54. 8wt%，粘度1300mPa. s (NDJ-1旋转粘度计测定)，pH = 6. 19 (使用PHS-3C精密pH计测得)。实施例2
高分子粘结剂的合成a)将3g过硫酸钠溶解于5g去离子水溶解成引发剂水溶液，备用。b)将IOOg木薯淀粉、285. 97g去离子水加入IOOOml四口烧瓶中，溶解，升温至80 0C ；c)在80°C情况下，将步骤a)的产物、5g重量浓度为30%的双氧水和Ig重量浓度为20%的硫酸加入四口烧瓶中，80°C保温I小时。d)再升温至90°C，将2. 4g引发剂水溶液迅速加入四口烧瓶中，90°C保温5分钟；同时滴加15g甲基丙烯酸酰氧乙基三甲基氯化铵、5g Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅 烷和余量的引发剂水溶液，滴加时间3小时。e) 90 °C保温I小时，降温至25 °C，加入26. 7g氢氧化铵水溶液(重量固含量30wt%)，搅拌10-15分钟，100目筛网过滤出料。得到高分子粘结剂重量固含量30. 5wt%,粘度76mPa. s (NDJ-1旋转粘度计测定)，pH=7. 88 (使用PHS-3C精密pH计测得)。实施例3高分子粘结剂的合成a)将2g过硫酸铵溶解于5g去离子水溶解成引发剂水溶液，备用。b)将IOOg 土豆淀粉、104. 9g去离子水加入IOOOml四口烧瓶中，溶解，升温至70 0C ；c)在70°C情况下，将步骤a)的产物、3g重量浓度为27. 5%的双氧水和0. 5g重量浓度为18%的硫酸加入四口烧瓶中，70°C保温I小时。d)再升温至80°C，将I. 5g引发剂水溶液迅速加入四口烧瓶中，80°C保温8分钟；同时滴加IOg甲基丙烯酸酰氧乙基三甲基氯化铵、3g乙烯基三乙氧基硅烷和余量的引发剂水溶液，滴加时间2小时。e)80°C保温I小时，降温至25°C，加入IOg氢氧化钾水溶液(重量固含量40wt%)，搅拌10-15分钟，100目筛网过滤出料。得到高分子粘结剂重量固含量50. 3wt%，粘度408mPa. s (NDJ-1旋转粘度计测定)，pH=7. 14 (使用PHS-3C精密pH计测得)。实施例4高分子粘结剂的合成a)将Ig过硫酸铵溶解于5g去离子水溶解成引发剂水溶液，备用。b)将50g玉米淀粉、50g 土豆淀粉、154.8g去离子水加入IOOOml四口烧瓶中，溶解，升温至75°C ；c)在65°C情况下，将步骤a)的产物、2g重量浓度为28. 5%的双氧水和0. 8g重量浓度为17%的硫酸加入四口烧瓶中，65°C保温I小时。d)再升温至85°C，将I. 5g引发剂水溶液迅速加入四口烧瓶中，85°C保温7分钟；同时滴加2g甲基丙烯酸酰氧乙基三甲基氯化铵和2g 二甲基二烯丙基氯化铵混合液、Ig乙烯基三异丙氧基硅烷与IgY-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合液和余量的引发剂水溶液，滴加时间I. 5小时。e) 85 °C保温I小时，降温至25 °C，加入13. 3g氢氧化钠水溶液(重量固含量45wt%)，搅拌10-15分钟，100目筛网过滤出料。得到高分子粘结剂重量固含量40. 3wt%,粘度145mPa. s (NDJ-1旋转粘度计测定)，pH=7. 64 (使用PHS-3C精密pH计测得)。
实施例5对比例丁苯胶乳(齐鲁石油化工公司，牌号146,重量固含量50wt%)用实施例I 4和对比例，按下述配方配制涂料，其中实施例I 4制成的高分子粘结剂取代50% 丁苯胶 乳95级重质碳酸钙400g巴西瓷土IOOg乳液(干重)50g去尚子水适量，调整涂料重量固含量为65%。实验过程1)将95级重质碳酸钙、巴西瓷土和适量去离子水加入高速分散机，搅拌均勻后高速分散20 30min,至细度合格,低速下加入乳液,搅拌均勻后，出料，100目筛网过滤。2)将采用实施例I 5和对比例乳液配制的涂料用10#涂布棒在75g/m2铜版原纸上进行涂布，涂布量20g/m2，备用。3)涂布压光条件分别取上述涂布纸样用小型压光机硬压光两次(0. 3Mpa，85°C)。备用。A)将上述涂布纸采用IGT印刷适性仪(日本KRK)进行检测判定标准表面强度越大表明乳液效果越好
权利要求
1.高分子粘结剂，其特征在于，是采用阳离子单体、淀粉、双氧水、硅烷、硫酸、引发剂、中和剂和水为原料反应得到的聚合物，重量固含量30 55wt%，25°C时的粘度彡1500mPa.s，pH 为 6 8。
2.根据权利要求I所述的高分子粘结剂，其特征在于，各个组分的重量份数为淀粉100份阳离子单体2 15份重量浓度为15 20%的硫酸0.1 I份重量浓度为25 30%的双氧水I 5份硅烷0.5 5份引发剂0.3 3份中和剂0.2 I份水80 320份 所述的阳离子单体选自二甲基二烯丙基氯化铵或甲基丙烯酸酰氧乙基三甲基氯化铵中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的高分子粘结剂，其特征在于，所述的淀粉选自玉米淀粉、木薯淀粉或土豆淀粉中的至少一种； 所述的硅烷选自乙烯基三异丙氧基硅烷、Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基二乙氧基娃烧中的至少一种； 所述的弓I发剂选自过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵中的至少一种； 所述的中和剂选自氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化铵中的至少一种。
4.根据权利要求I 3任一项所述的高分子粘结剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤 (a)将引发剂加入水中，获得引发剂水溶液，水的用量为水的总重量的I.5 6. 02% ； (b)将淀粉与余量的水混合，获得釜底料，升温至60 80°C; (c)将步骤a)中获得的所述的双氧水、硫酸和所述的釜底料混合，保温I 3小时； Cd)升温至70 90°C，将总重量20 30%的引发剂水溶液加入步骤c)的产物，保温5 10分钟，同时滴加阳离子单体、硅烷和余量的引发剂水溶液，滴加时间I 3小时； (e) 70 90°C保温I小时，降温至25°C过滤，加入中和剂，得到所述聚合物。
全文摘要
本发明公开了一种高分子粘结剂及其制备方法，所述高分子粘结剂，是采用阳离子单体、淀粉、双氧水、硅烷、硫酸、引发剂、中和剂和水为原料反应得到的聚合物，重量固含量30～55wt%，25℃时的粘度≤1500mPa.s，pH为6～8。本发明的高分子粘结剂是一种能满足造纸涂料用高性能、绿色环保的产品。该粘结剂使用可再生的淀粉作为主要原料，成本低，为环境友好型产品，无VOC。该产品部分替代丁苯胶乳使用，能明显提高纸张的表面强度，改善涂布光泽，对其他的指标无影响。
文档编号C08F251/00GK102719208SQ201210224439
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
发明者尹东华, 施晓旦 申请人:上海东升新材料有限公司