一種苯丙乳液型高效表面施膠劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及化工，特別是一種苯丙乳液型高效表面施膠劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 施膠是造紙的一道重要工序，其目的是通過一定的工藝方法使紙張表面均勻分布 一種低表面能的物質(zhì)，形成一層憎液性膜，阻止或延緩液體對(duì)纖維的滲透和擴(kuò)散，使紙或紙 板具有抗液體(特別是水和水溶液）擴(kuò)散和滲透性能，主要分為漿內(nèi)施膠和表面施膠兩大 類。近年來，表面施膠以其眾多的優(yōu)越性成為現(xiàn)代造紙技術(shù)中施膠處理的主要形式，其優(yōu)點(diǎn) 如下：（1)施膠成本低；（2)明顯改善紙張表面性能，如表面強(qiáng)度、抗水性、平滑度及印刷適 性等；（3)施膠劑留著率接近100%，使用效率高。同時(shí)，社會(huì)發(fā)展的一些因素促進(jìn)了表面施 膠工藝發(fā)展，如：（1)紙張品質(zhì)的不斷提高。一些高檔品種必須經(jīng)過一定的表面處理才能達(dá) 到品質(zhì)要求。（2)涂布加工紙產(chǎn)量的增加。在紙張涂布前進(jìn)行表面施膠，可有效阻止涂料向 紙頁內(nèi)的滲透。（3)環(huán)保問題及紙機(jī)的濕端的清潔需要。將部分化學(xué)品由濕端轉(zhuǎn)移到表面 添加，從而使紙機(jī)系統(tǒng)愈加清潔，這對(duì)于大型紙機(jī)的生產(chǎn)過程控制及成本節(jié)約尤為重要。又 由于表面施膠中化學(xué)品的留著接近100%，化學(xué)品表面添加可降低紙機(jī)白水的C0D。（4)紙 張表面處理設(shè)備的發(fā)展。膜轉(zhuǎn)移施膠壓榨可用于高速紙機(jī)，使紙張表面處理趨勢(shì)愈加明顯。 因此，表面施膠劑的優(yōu)點(diǎn)以及社會(huì)發(fā)展的需要使其成為未來造紙工業(yè)發(fā)展的重要趨勢(shì)。
[0003] 目前，應(yīng)用于表面施膠的品種主要有：硫酸鋁、松香膠、AKD、淀粉、纖維素、甲殼素、 聚乙烯醇（PVA)、聚丙烯酰胺（PAM)以及苯乙烯類共聚物、聚氨酯及氟碳聚合物等。其中，硫 酸鋁、松香膠、AKD、淀粉、纖維素、甲殼素、PVA、PAM等品種來源廣、價(jià)格低，一直占據(jù)重要的 市場(chǎng)比例，但存在諸如施膠度低、紙張強(qiáng)度差、印刷適性差以及"假性施膠"等問題；聚氨酯 及氟碳聚合物等品種用量少、性能優(yōu)，但價(jià)格昂貴，其應(yīng)用也受到限制；而苯乙烯一馬來酸 酐溶液聚合物（SMA)、苯乙烯一丙烯酸溶液聚合物（SAA)則因?yàn)槠鋵儆谌軇┬彤a(chǎn)品不利于 環(huán)保而逐漸失去市場(chǎng)，近年來，苯乙烯-丙烯酸酯乳液（SAE)以其卓越的性價(jià)比得到了廣泛 重視，使表面施膠劑進(jìn)入一個(gè)新生代。
[0004] SAE類表面施膠劑所用的介質(zhì)為水，符合當(dāng)今綠色產(chǎn)品的要求。其固含量為 20%~25%，SAE類表面施膠劑使用方便，印刷性能好，與使用傳統(tǒng)的施膠劑相比，SAE乳液不 僅大大提高了紙張的表面強(qiáng)度、施膠度、挺度、平滑度，還較大程度地減輕了彩色印刷中串 色、透印、掉毛掉粉等現(xiàn)象，同時(shí)在印刷性上使油墨更亮、更清晰。
[0005] 隨著印刷技術(shù)和設(shè)備不斷發(fā)展，印刷行業(yè)對(duì)紙張的要求越來越高，單一的內(nèi)部施 膠很難達(dá)到滿意的效果，況且內(nèi)部施膠產(chǎn)生的造紙廢水污染大，因此，陽離子型SAE乳液型 表面施膠劑以其高性能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)會(huì)更加受到人們的重視。未來幾年里，開發(fā)新型優(yōu)質(zhì)價(jià) 廉環(huán)保的SAE類產(chǎn)品是表面施膠劑研宄的必然趨勢(shì)，這對(duì)紙和紙板產(chǎn)品檔次的提高乃至整 個(gè)造紙工業(yè)的發(fā)展都是具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，本發(fā)明之目的就是提供一種苯丙乳液型 高效表面施膠劑及其制備方法，可有效解決減少造紙廢水污染大，紙張環(huán)壓強(qiáng)度低，質(zhì)量差 的問題。
[0007] 本發(fā)明解決的技術(shù)方案是，該施膠劑是由以下重量計(jì)的原料制成：分散劑4~60 份、乳化劑1~20份、引發(fā)劑1~20份、交聯(lián)單體4~10份、苯乙烯40~180份、（甲基） 丙烯酸酯類單體4~120份、水400~600份、硫酸鹽20~100和聚合氯化鋁10~50份； 所述的分散劑由重量計(jì)的陽離子淀粉溶液75~95%與異丙醇5~25%組成，或由重量 計(jì)的陽離子瓜爾膠溶液75~95%與異丙醇5~25%組成，陽離子淀粉溶液或陽離子瓜爾膠 溶液的質(zhì)量濃度為25%~45% ; 所述的乳化劑為：陽離子型乳化劑C12~ 18烷基聚氧乙烯（n)三甲基氯化銨（n=5~20)、 C12~ 18烷基聚氧乙烯（n)三甲基溴化銨（n=5~20)、C 12~ 16烷基三甲基溴化銨或Gemini表 面活性劑中的一種或一種以上的混合物，或非離子型乳化劑的C 8~ 18烷基酚聚氧乙烯醚或 C8~ 18烷基聚氧乙烯醚中的一種或一種以上的混合物； 所述引發(fā)劑為偶氮二異丁腈、偶氮二異丁脒鹽酸鹽、過氧化二苯甲?；蜻^硫酸鹽中的 一種； 所述的交聯(lián)單體為（甲基)丙烯酸羥乙酯、（甲基)丙烯酸羥丙酯、（甲基)丙烯酰胺、N-羥 甲基丙烯酰胺、雙丙烯酸乙二醇酯、（甲基）丙烯酸氨基乙酯、（甲基）丙烯酸氨基丙酯、二甲 基間異丙烯基苯基異氰酸酯、（甲基）丙烯酸縮水甘油酯、二乙烯基苯中的一種或一種以上 的混合物； 所述的（甲基）丙烯酸酯類單體為丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸正丁 酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸十八酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙 烯酸-2-羥乙酯、丙烯酸-2-羥丙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、 甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸異辛酯、甲基丙烯 酸十八酯、甲基丙烯酸-2-羥乙酯、甲基丙烯酸-2-羥丙酯中的一種或一種以上的混合物； 所述的水為自來水或去離子水； 所述的硫酸鹽為硫酸鈉、硫酸鋁、硫酸亞鐵、硫酸鎂，優(yōu)選硫酸鋁和硫酸亞鐵混合物，聚 合氯化鋁堿基度70-80 ; 所述的聚合氯化鋁是一種無機(jī)高分子混凝劑，又被簡(jiǎn)稱為聚鋁，英文縮寫為PAC，現(xiàn)有 產(chǎn)品(如河南省鞏義市明珠凈水材料有限公司的產(chǎn)品）； 其制備方法是，包括以下步驟： ①選取組分： 其組分以重量計(jì)為：分散劑4~60份、乳化劑1~20份、引發(fā)劑1~20份、交聯(lián)單體 4~10份、苯乙烯40~180份、（甲基）丙烯酸酯類單體4~120份、水400~600份、硫酸 鹽20~100和聚合氯化鋁10~50份； @制備種子乳液： 分別稱取交聯(lián)單體、（甲基）丙烯酸酯類單體、苯乙烯用量的5%~20%，分散劑、乳化劑 用量的60%~90%，引發(fā)劑用量的30%~90%和水用量的65%~85%混合在一起攪拌均勻， 升溫至65~85°C，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下反應(yīng)20分鐘，即成種子乳液； ③ 制備預(yù)乳液 將剩余的交聯(lián)單體、（甲基）丙烯酸酯類單體、苯乙烯、分散劑、乳化劑、引發(fā)劑和水混合 在一起，攪拌均勻，制成預(yù)乳液； ④ 成品制備 將所制得的預(yù)乳液在攪拌下恒速滴加到種子乳液中，攪拌反應(yīng)5~8小時(shí)，降溫至 40~60°C，加入硫酸鹽和聚合氯化鋁，冷卻至室溫，即為成品苯丙乳液型高效表面施膠劑。
[0008] 本發(fā)明原料豐富，易生產(chǎn)制備，質(zhì)量好，成本低，節(jié)能環(huán)保，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益巨大。
【具體實(shí)施方式】
[0009]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)說明。
[0010] 本發(fā)明在具體實(shí)施中，由以下實(shí)施例給出。
[0011] 實(shí)施例1 ① 選取組分： 其組分以重量計(jì)為：分散劑20~40份、乳化劑10~15份、引發(fā)劑10~15份、交聯(lián)單 體6~8份、苯乙烯70~110份、（甲基）丙烯酸酯類單體50~90份、水450~550份、硫 酸鹽40~60和聚合氯化鋁20~40份； ② 制備種子乳液： 分別稱取交聯(lián)單體、（甲基）丙烯酸酯類單體、苯乙烯用量的12~16%，分散劑、乳化劑 用量的70~80%，引發(fā)劑用量的40~60%和水用量的70~80%混合在一起攪拌均勻，升溫 至65~85°C，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下反應(yīng)20分鐘，即成種子乳液； @制備預(yù)乳液 將剩余的交聯(lián)單體、（甲基）丙烯酸酯類單體、苯乙烯、分散劑、乳化劑、引發(fā)劑和水混合 在一起，攪拌均勻，制成預(yù)乳液； ④成品制備 將所制得的預(yù)乳液在攪拌下恒速滴加到種子乳液中，攪拌反應(yīng)5~8小時(shí)，降溫至 40~60°C，加入硫酸鹽和聚合氯化鋁，冷卻至室溫，即為成品苯丙乳液型高效表面施膠劑。
[0012] 實(shí)施例2 ① 選取組分： 其組分以重量計(jì)為：分散劑32份、乳化劑10份、引發(fā)劑10份、交聯(lián)單體7份、苯乙烯 110份、（甲基）丙烯酸酯類單體60份、水500份、硫酸鹽60和聚合氯化鋁30份； ② 制備種子乳液： 分別稱取交聯(lián)單體、（甲基）丙烯酸酯類單體、苯乙烯用量的13%，分散劑、乳化劑用量的 7