[发明专利]两性高分子粘结剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种两性高分子粘结剂及其制备方法，应用于涂布纸的底涂涂料。

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。

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两性高分子粘结剂及其制备方法，以克服已有技术的缺陷。

本发明所述的一种两性高分子粘结剂，是采用阳离子单体、淀粉、高锰酸钾、亲水性单体、硫酸、引发剂、中和剂和水为原料反应得到的两性聚合物；

各个组分的重量份数为：

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％；

所述的亲水性单体选自衣康酸、富马酸或马来酸中的至少一种；

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；

所述两性高分子粘结剂的重量固含量30～55wt％，25℃时的粘度≤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1.7～5.3％；

将高锰酸钾加入水中，获得高锰酸钾水溶液，备用；水的用量为水的总重量的2.4～8.2％；

将亲水性单体加入水中，获得亲水性单体水溶液，备用；水的用量为水的总重量的3.3～10.5％；

(b)将淀粉与余量的水混合，获得釜底料，升温至60～80℃；

(c)将步骤a)中获得的所述的高锰酸钾水溶液、硫酸和所述的釜底料混合，保温1～3小时；

(d)升温至70～90℃，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、亲水性单体水溶液和余量的引发剂水溶液，滴加时间1～3小时；

(e)70～90℃保温1小时，降温至25℃过滤，加入中和剂，得到所述两性聚合物。

所述的两性高分子粘结剂，主要应用于涂布纸的底涂涂料。

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一些亲水性单体，出乎意料的，所得的两性高分子粘结剂应用于涂布纸底涂涂料中，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。这可能由于在两性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。另外，由于此粘结剂呈两性，与碳酸钙等填料之间起一定作用，减少掉毛掉粉现象及增强纸张表面强度。

本发明的两性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，对其他的指标无影响。

具体实施方式

实施例1

两性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；1g高锰酸钾溶解于2.33g去离子水溶解成高锰酸钾水溶液；2g衣康酸溶解于10g去离子水溶解成亲水性单体水溶液。

b)将100g玉米淀粉、78.64g去离子水加入1000ml四口烧瓶中，溶解，升温至60℃；

c)在60℃情况下，将步骤a)高锰酸钾水溶液和1g重量浓度为15％的硫酸加入四口烧瓶中，60℃保温1小时。

d)再升温至70℃，将1.06g引发剂水溶液加入四口烧瓶中，70℃保温10分钟；同时滴加15g二甲基二烯丙基氯化铵、亲水性单体水溶液和余量的引发剂水溶液，滴加时间1小时。