一种玻璃纸用丁苯胶乳液及其制备方法及涂布玻璃纸与流程

1.本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种玻璃纸用丁苯胶乳液及其制备方法及涂布玻璃纸。


背景技术：

2.塑料袋是日常生活中的易耗品，中国每年都要消耗大量的塑料袋。它在为消费者提供便利的同时，由于过量使用及回收处理不到位等原因，也造成了严重的资源浪费和环境污染。特别是超薄塑料购物袋容易破损，大多被随意丢弃，成为"白色污染"的主要来源。越来越多的国家和地区已经限制塑料购物袋的生产、销售和使用。
3.玻璃纸又称赛璐玢，是由植物纤维素为原料制作而成，具有良好的可降解、防静电等性能，可以应用于食品包装领域。中国专利cn200980139574公开了一种可以用于涂布玻璃纸的聚硅氧烷组合物，其可在玻璃纸上形成具有提高防水性、机械强度和反应性的交联涂层，但并没有提及玻璃纸热封性能的改善，若要将玻璃纸制成袋子需要在涂层或玻璃纸背面淋膜聚乙烯层，提高热封效果后才能制成袋子。但是玻璃纸经过淋膜制成的袋子使用后的废弃物，若想回收分离聚乙烯层后再循环使用，难度非常大。若任由其自然分解，需要很长的时间，给环境造成了很大污染，同时也浪费了纸资源。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种玻璃纸用丁苯胶乳液及其制备方法及涂布玻璃纸，制备的丁苯胶乳液可涂布于玻璃纸表面，制备玻璃纸袋子，易于重新回收利用。
5.本发明提供了一种玻璃纸用丁苯胶乳液，由包括以下组分的原料经乳化聚合制成：
[0006][0007][0008]
所述软水的含量更优选为62％、68％或75％。
[0009]
所述苯乙烯单体的含量更优选为7％、10％或13％。
[0010]
所述丁二烯单体的含量更优选为6％、7％或9％。
[0011]
所述丙烯酸单体的含量更优选为3％、5％或7％。
[0012]
所述丙烯酸单体优选为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸正丁酯中的一种或多种。
[0013]
所述功能性单体的含量更优选为2％、3％或4％。
[0014]
所述功能性单体优选为甲基丙烯酸和甲基丙烯酸-2-羟丙酯中的一种或多种。
[0015]
所述乳化剂的含量更优选为1.8％、3％或3.5％。
[0016]
所述乳化剂优选为2-烯丙基醚-3-羟基丙烷-1-磺酸钠和烯丙基聚醚硫酸钠中的一种或多种。
[0017]
所述引发剂的含量更优选为0.7％、1.5％或3％。
[0018]
所述引发剂优选为过硫酸钾和过硫酸钠中的一种或多种。
[0019]
所述改性剂的含量更优选为0.2％、0.7％或0.8％。
[0020]
所述改性剂优选为氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或多种。
[0021]
所述消泡剂的含量更优选为0.3％、1.5％或2％。
[0022]
所述消泡剂优选为有机硅类消泡剂和聚醚类消泡剂中的一种或多种。
[0023]
上述各组分的含量为质量含量。
[0024]
上述各组分的含量总量为100％。
[0025]
本发明提供了上述丁苯胶乳液的制备方法，包括以下步骤：
[0026]
s1)将苯乙烯单体、丁二烯单体、丙烯酸单体、功能性单体及乳化剂于室温下搅拌，得到预乳化单体；
[0027]
将占软水总量30wt％-35wt％的软水、引发剂于室温下搅拌均匀，得到引发剂溶液；
[0028]
s2)将剩余软水与8wt％-10wt％的预乳化单体和3wt％-5wt％的引发剂溶液混合，在真空加热条件下进行反应，至体系出现淡蓝色，得到种子乳液；
[0029]
s3)将种子乳液与剩余的预乳化单体、剩余的引发剂溶液混合进行聚合反应；
[0030]
s4)将聚合反应后的体系与改性剂、消泡剂混合，得到丁苯胶乳液。
[0031]
优选的，所述步骤s2)中反应的温度为80～90℃；反应时间为0.5～1h；反应压力为-0.01～-0.08mpa。
[0032]
优选的，所述步骤s3)中聚合反应的80～90℃，聚合反应的时间为1～2h。
[0033]
优选的，所述步骤s4)具体为：
[0034]
向反应体系中加入改性剂，维持体系压力为-0.01～-0.05mpa，2～3小时，然后加入消泡剂静置冷却，得到丁苯胶乳液。
[0035]
在本发明的一些具体实施例中，所述制备方法具体包括以下步骤：
[0036]
a)将苯乙烯单体、丁二烯单体、丙烯酸单体、功能性单体及乳化剂于室温下高速搅拌20min，搅拌速度为300-500r/min，得到预乳化单体；
[0037]
将占软水总量35wt％的软水、引发剂于室温下搅拌均匀，得到引发剂溶液；
[0038]
b)种子反应：在反应釜中加入剩余软水、10wt％的预乳化单体、3wt％的引发剂溶液，密封后抽真空至-0.01～-0.08mpa，开启搅拌，将反应釜内物料加热至80～90℃时，保温反应0.5～1h，直到反应物料出现淡蓝色；
[0039]
c)聚合反应：通过计量泵分别连续滴加剩余的预乳化单体、引发剂溶液到反应釜内的种子乳液中，控制滴加时间为3～5h，加料完成后，继续保温80～90℃反应1～2h，直到反应釜压力降到-0.01～-0.05mpa，聚合反应完成；
[0040]
d)改性反应：在反应釜中加入改性剂，并向反应釜抽真空，微开反应釜底阀，使压力保持在-0.01～-0.05mpa 2～3小时，然后加入消泡剂静置冷却，通过150目不锈钢筛过滤出料，得到丁苯胶乳液。
[0041]
实验结果表明，本发明制备的丁苯胶乳液固含量为25％～35％，玻璃化温度为65～80℃，表面张力为25～29mn/m，粘度为35～55mpa.s。
[0042]
本发明提供的上述制备方法，在加热前先将反应进行抽真空到负压状态,使聚合反应时，反应产生的压力在安全范围内，保证设备人员的安全。改性反应完成后，通过抽真空方式，可有效去除未反应完全的残余单体，净化丁苯胶气味。
[0043]
本发明还提供了一种涂布玻璃纸，为涂布有上述丁苯胶乳液的玻璃纸。
[0044]
本发明提供的涂布玻璃纸包括丁苯胶乳液涂层和玻璃纸，所述丁苯胶乳液涂层为上述丁苯胶乳液涂布于玻璃纸表面形成。
[0045]
本发明对所述玻璃纸并无特殊限定，可以为本领域技术人员熟知的玻璃纸。优选为厚度80～100μm的玻璃纸。
[0046]
所述丁苯胶乳液形成的涂层厚度优选为1～3μm，更优选为2μm。
[0047]
本发明对所述丁苯胶乳液的涂覆方法并无特殊限定，可以为本领域技术人员熟知的方法。
[0048]
优选的，将上述丁苯胶乳液涂覆于玻璃纸表面，于100～120℃干燥3～5s，在玻璃纸表面形成丁苯胶乳液涂层。
[0049]
实验结果表明，本发明制备的涂布玻璃纸具有优异的涂层附着力和热封强度，其中，80℃、90℃、100℃、110℃热封强度依次为1.7～2.2、2.5～2.8、3.0～3.5、3.6～4.2n/15min。
[0050]
本发明提供的上述涂布玻璃纸可以用于制备涂布玻璃纸袋子，可以回收重新造纸，玻璃纸上的丁苯胶聚合物涂层可作为玻璃纸的填充料，达到资源可循环利用。
[0051]
与现有技术相比，本发明提供了一种玻璃纸用丁苯胶乳液，由包括以下组分的原料经乳化聚合制成：软水62％-75％；苯乙烯单体7％-13％；丁二烯单体5％-9％；丙烯酸单体3％-7％；功能性单体1％-5％；乳化剂0.5％-4.5％；引发剂0.2％-4％；改性剂0.2％-3％；消泡剂0.3％-2％。
[0052]
本发明在制备丁苯胶乳液的过程中，添加了反应型乳化剂，在聚合过程中，其不仅本身起到乳化作用，还可以参与丁苯胶乳液的聚合反应，以共价键的形式结合在乳液粒子上，使乳液烘干后的涂层形成具有网状结构的聚合物涂层，从而提高涂层与玻璃纸的附着力。同时，本发明在苯乙烯主链上引入极性功能性单体基团，通过接枝共聚，从而增加乳液与玻璃纸张的结合性能，能够有效提高丁苯胶涂布在纸张上形成的涂层热封强度。
具体实施方式
[0053]
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的玻璃纸用丁苯胶乳液及其制备方法进行详细描述。
[0054]
实施例1
[0055]
1、原料配方：
[0056][0057]
2、制备：
[0058]
(1)将苯乙烯单体、丁二烯单体、丙烯酸单体、功能性单体及乳化剂于室温下高速搅拌20min，搅拌速度为400r/min，得到预乳化单体；
[0059]
(2)将占软水总量35wt％的软水、引发剂于室温下搅拌均匀，得到引发剂溶液；
[0060]
(3)种子反应：在反应釜中加入剩余软水、9wt％的预乳化单体、5wt％的引发剂溶液。密封后抽真空至-0.08mpa，开启搅拌，将反应釜内物料加热至90℃时，保温反应0.5h，直到反应物料出现淡蓝色。
[0061]
(4)聚合反应：通过计量泵分别连续滴加剩余的预乳化单体、引发剂溶液到反应釜内的种子乳液中，控制滴加时间为3h，加料完成后，继续保温80℃反应1h。直到反应釜压力降到-0.05mpa，聚合反应完成。
[0062]
(5)改性反应：在反应釜中加入改性剂，并向反应釜抽真空，微开反应釜底阀，使压力保持在-0.05mpa 2小时，然后加入消泡剂静置冷却，通过150目不锈钢筛过滤出料，得到丁苯胶乳液。
[0063]
实施例2
[0064]
1、原料配方：
[0065][0066]
制备：
[0067]
(1)将苯乙烯单体、丁二烯单体、丙烯酸单体、功能性单体及乳化剂于室温下高速搅拌20min，搅拌速度为300r/min，得到预乳化单体；
[0068]
(2)将占软水总量34wt％的软水、引发剂于室温下搅拌均匀，得到引发剂溶液；
[0069]
(3)种子反应：在反应釜中加入剩余软水、8wt％的预乳化单体、4wt％的引发剂溶液。密封后抽真空至-0.04mpa，开启搅拌，将反应釜内物料加热至85℃时，保温反应0.8h，直到反应物料出现淡蓝色。
[0070]
(4)聚合反应：通过计量泵分别连续滴加剩余的预乳化单体、引发剂溶液到反应釜内的种子乳液中，控制滴加时间为4h，加料完成后，继续保温85℃反应1.5h。直到反应釜压力降到-0.04mpa，聚合反应完成。
[0071]
(5)改性反应：在反应釜中加入改性剂，并向反应釜抽真空，微开反应釜底阀，使压力保持在-0.04mpa 2.5小时，然后加入消泡剂静置冷却，通过150目不锈钢筛过滤出料，得到丁苯胶乳液。
[0072]
实施例3
[0073]
1、原料配方：
[0074][0075][0076]
制备：
[0077]
(1)将苯乙烯单体、丁二烯单体、丙烯酸单体、功能性单体及乳化剂于室温下高速搅拌20min，搅拌速度为500r/min，得到预乳化单体；
[0078]
(2)将占软水总量30wt％的软水、引发剂于室温下搅拌均匀，得到引发剂溶液；
[0079]
(3)种子反应：在反应釜中加入剩余软水、10wt％的预乳化单体、3wt％的引发剂溶液。密封后抽真空至-0.01mpa，开启搅拌，将反应釜内物料加热至80℃时，保温反应1h，直到反应物料出现淡蓝色。
[0080]
(4)聚合反应：通过计量泵分别连续滴加剩余的预乳化单体、引发剂溶液到反应釜内的种子乳液中，控制滴加时间为5h，加料完成后，继续保温80℃反应2h。直到反应釜压力降到-0.01mpa，聚合反应完成。
[0081]
(5)改性反应：在反应釜中加入改性剂，并向反应釜抽真空，微开反应釜底阀，使压力保持在-0.01mpa 3小时，然后加入消泡剂静置冷却，通过150目不锈钢筛过滤出料，得到丁苯胶乳液。
[0082]
实施例4性能检测
[0083]
对实施例1-3制备的丁苯胶乳液进行性能检测
[0084]
(1)乳液特性检测
[0085]
结果参见表1。其中，固含量的测试参照gb/t 2793-1995进行；玻璃化温度的测试参照gbt13464-2008进行；表面张力的测试参照gbt 22237-2008进行；粘度的测试参照gbt 2794-2013进行。
[0086]
表1实施例1-3的乳液特性测试结果
[0087][0088]
(2)乳液涂层性能检测
[0089]
制样：将丁苯胶乳液涂覆在90μm的玻璃纸表面后，于100℃下干燥5s，在玻璃纸上形成功能涂层(功能涂层厚度为2μm)，得到涂布玻璃纸。
[0090]
测试：对涂布玻璃纸样品的涂层附着力、热封强度进行测试，结果参见表2。其中，涂层的附着力测试参照gb/t9286-1998进行，热封强度级测试参照gb/t2358-98进行。
[0091]
表2实施例1-3的乳液涂层性能测试结果
[0092][0093]
由上述实施例可知，本发明提供的丁苯胶乳液力学性能、粘度等性能符合玻璃纸表面涂层的要求，制备的涂布玻璃纸涂层稳定性、热封强度优异，可以满足市场应用需求，
具有良好的市场应用前景。
[0094]
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。