[发明专利]苯丙乳液及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种主要用作造纸涂布涂料的高粘接苯丙乳液及其制备方法。

背景技术

随着印刷工艺飞速发展，人们对涂布纸的质量要求越来越高，涂布纸作为高档材料用纸，其精美的外观质量也成为人们的追求目标。苯丙乳液由于其工艺简单，成本低廉，被广泛用于纸张涂料的粘结剂，纸制品涂层等领域，市场需求也越来越大。

近几年，国内苯丙乳液的研究掀起新的高潮，由于苯丙乳液的粘接性能还不够理想，致使涂布纸易起毛掉毛，而且苯丙乳液高温时粘稠，低温时变脆，储藏稳定性不够理想，限制了其应用。为了克服以上缺点，近年来，国内外进行了大量的研究工作，其中主要从以下两方面进行改进：一是引入功能性单体，二是采取新的乳液聚合方法来改善苯丙乳液的性能。

中国专利CN101280035A公开了一种乳液的制备方法，制备得到的乳液应用于纸张涂料，涂料流动性、耐水性较好，但是涂布后纸张表面强度较差，粘接性能还有待提高。在此基础上，我们通过改变合成工艺和添加保护胶体、羟基类功能性单体等，使苯丙乳液具有较高的粘接性能和较好的储藏稳定性的优点。

发明内容

本发明的目的是提供一种苯丙乳液的制备方法，以解决现有技术存在的上述缺陷。

所述的苯丙乳液的制备方法，包括如下步骤：

(1)将(甲基)丙烯酸酯类、(甲基)苯乙烯、(甲基)丙烯酸混合，得到混合单体A；各个组分的重量份数如下：

(甲基)丙烯酸酯类        30～70份

(甲基)苯乙烯        25～65份

(甲基)丙烯酸        2～6份；

所述的(甲基)丙烯酸酯类单体选自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯或甲基丙烯酸异辛酯中的至少一种；

(2)将总重量5～50％的乳化剂、总重量5～60％的引发剂和总重量3～20％的水和总重量50～80％的混合单体A，混合搅拌，获得均相乳液B；

(3)将保护胶体、余量的乳化剂、余量的引发剂、余量的单体A和余量的水在50～80℃下反应0.5～1.0小时，然后滴加羟基类功能性单体和所述的均相乳液B，滴加时间为0.5～2.5小时，在60～90℃下保温1.0～2.5小时，降温至20～25℃，加入碱水中和至pH为6～10，过滤得所述的苯丙乳液；

各组份的重量份数如下：

所述保护胶体选自羟乙基纤维素、明胶、阿拉伯胶或海藻酸钠中的至少一种；

所述羟基类功能性单体选自甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸-2-羟基丙酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酸-2-羟基乙酯或丙烯酸-2-羟基丙酯中的至少一种；

所述的乳化剂选自阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂中的至少一种；

所述阴离子表面活性剂选自十二烷基二苯醚二磺酸钠、C₁₀～C₂₀烷基萘磺酸钠、C₁₀～C₂₀烷基硫酸钠、二环己基-2-磺基琥珀酸钠、油酸钠、油酸钾或丁二酸磺酸钠中的至少一种；

所述非离子表面活性剂选自壬基酚聚氧乙烯醚、失水梨醇三油酸酯、乙二醇脂肪酸酯、聚氧化乙烯单油酸酯、聚氧化乙烯蓖麻油、月桂酸聚氧乙烯酯、二苄基异丙苯基酚聚氧乙烯醚、松香酸聚氧乙烯酯或甘油聚氧乙烯醚聚氧丙烯醚脂肪酸酯中的至少一种；

所述的引发剂选自过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠中的至少一种；

所述碱水选自氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液或氢氧化铵水溶液中的至少一种，重量浓度为10～25％；

采用上述方法制备的苯丙乳液，可用作造纸涂布白板纸和铜版纸用涂料。

本发明制备的苯丙乳液对CN101280035A进行了改进，通过改变合成工艺和添加保护胶体、羟基类功能性单体等，使苯丙乳液具有较高的粘接性能和较好的储藏稳定性的优点。发明人推测可能是由于其中添加的保护胶体分子结构中的亲油大分子主链吸附到乳胶粒的表面，形成一层保护层，可有效地阻止乳胶粒在聚合过程中的凝聚，还可以防止体系在储藏过程中粒子的聚并，提高体系的储藏稳定性。另外，采用种子乳液聚合方法，减少了反应过程中增溶胶束的形成，保证了反应体系的稳定，降低了凝聚物的生成几率。羟基类功能性单体的加入，致使乳胶粒表面有大量羟基能与纸张纤维表面形成强烈的氢键作用，增强纸张的表面强度，提高涂料各组份的结合程度，从而使粘接性能提高。