羧基丁苯膠乳的製備方法
2023-09-20 16:01:45
專利名稱：羧基丁苯膠乳的製備方法
技術領域：
本發明涉及用於紙張塗布的膠乳的製備方法，特別是涉及羧基丁苯膠乳的製備方法。
背景技術：
隨著社會經濟的發展，我國人均用紙量用來越大，2009年已經達到人均60公斤左 右。而且，對紙張的質量要求越來越高。表面塗布是提高紙張質量的一個重要途徑。隨著 高檔包裝需求的增加，塗布紙將是今後發展的趨勢。在塗布紙生產過程中，對塗料性能的要求很高，即要具有很好的流變性能在高剪 切力條件下，塗料的粘度要低，這樣輸送起來就很方便，而且能耗低；塗布好後，塗料粘度回 復，但不能太快，塗料有一定的流平性能，使塗布表面平整。並且要求儘可能的提高塗料的 固含量，這樣就會降低烘乾的成本。要使塗料達到上述的要求，膠乳的性能是關鍵。膠乳要保證具有良好的粘結強度， 提高塗布紙表面強度；配製高固含量的塗料時，粘度不能太高，符號輸送的要求；塗布後， 具有較好的流平性能，提高塗布紙表面的光澤度。羧基丁苯膠乳是目前在塗布紙生產上應用範圍最廣的膠乳，但是這些膠乳大部分 都是由外資企業生產，如巴斯夫、韓國的LG等。國內生產的膠乳，在先進紙機上應用較少， 主要是因為粘結強度和流變性能不能滿足要求。如日本JSR株式會社曾提出專利申請，以脂肪族共軛二烯類單體、烯鍵式不飽和 羧酸單體和其他乙烯基類單體組成的單體成分進行乳液聚合而製得的共聚物膠乳。塗布光 澤度、表面強度都較好。但該方法的不足之處是聚合體系不穩定，聚合過程中易產生膠塊。中國發明專利CN200610155085 「特種布上塗布專用水性PVDC膠乳及其製備方 法」，公布了由混合單體通過乳液聚合方式在乳化劑、引發劑的存在下共聚而成的方法。混 合單體組分包括偏二氯乙烯、至少含有一種丙烯酸酯軟單體的丙烯酸酯類單體和不飽和 脂肪酸。該塗布膠乳具有較好的耐水性和耐熱性。但是該膠乳的流變性能受到影響，塗布 後，塗料的流平性能較差，塗布面不平整。
發明內容
本發明要解決的技術問題是，克服現有技術中的不足，提供一種新型的羧基丁苯 膠乳的製備方法，該羧基丁苯膠乳具有良好的表面粘結性能和流平性能，能很好地應用於 塗布紙的生產。本發明為解決技術問題，提出在丁苯膠乳生產過程中加入一定膨潤土，共同反應 製備羧基丁苯膠乳。膨潤土與丁二烯、苯乙烯等單體一起加入反應釜中，製備膠乳。膨潤 土微粒作為膠乳的核，丁二烯、苯乙烯在膨潤土表面接枝聚合，形成核殼結構的羧基丁苯膠 乳。該羧基丁苯膠乳具有核殼的結構，膨潤土微粒處在丁苯膠乳鏈條之間，起到鏈結的作用。
本發明提出的羧基丁苯膠乳的製備方法，包括以下步驟(1)將40 60份丁二烯、40 60份苯乙烯、10 20份丙烯酸和0. 3 1. 5份引 發劑分別加到不同的滴定罐中；(2)在反應釜中加入100 150份去離子水，開始攪拌並保持至反應結束；(3)加入1 10份膨潤土、1 5份乳化劑和1 5份交聯劑，攪拌均勻；向反應 釜中通入氮氣，置換出空氣；(4)先向反應釜中滴加入15 25份丁二烯、15 25份苯乙烯、2 8份丙烯酸和 0. 1 0. 7份引發劑，然後將反應釜內溫度升到50 90°C ；再將剩餘的丁二烯、苯乙烯、丙 烯酸、引發劑滴加入反應釜中，剩餘反應物的滴加時間控制在3 6h內，然後在50 90°C 下保溫1 3h ；(5)反應完全後，降低溫度至室溫，出料；本發明中，各反應物質之間的比例均為質量份數之比。本發明中，所述膨潤土是鈉基膨潤土或鈣基膨潤土中的至少一種。本發明中，所述引發劑是過硫酸銨、偶氮二異丁腈、偶氮二異丁基脒鹽酸鹽、偶氮 二異丁咪唑啉鹽酸鹽、偶氮二氰基戊酸或偶氮二異丙基咪唑啉中的至少一種。本發明中，所述乳化劑是烷基硫酸鹽、烷基酚聚氧乙烯醚、失水山梨醇脂肪酸酯或 聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯中的至少一種。本發明中，所述交聯劑為叔十二碳硫醇。本發明的有益效果在於一方面，膨潤土鏈結增加丁苯膠乳之間的結合強度，提高了膠乳的粘結性能；另一 方面，膨潤土具有較好的吸水膨脹性，在靜止狀態下，膨潤土吸水潤漲，提高了塗料的粘度， 即提高了塗料的穩定性。而在塗布過程的高剪切下，由於膨潤土潤漲後非常潤滑，使塗料的 粘度降低，便於塗料的輸送和塗布。因此，該塗料的流變性能非常好。這都是因為膨潤土起 的鏈結作用。
具體實施例方式實施例1將60份的丁二烯、40份的苯乙烯、10份的丙烯酸、0.3份的過硫酸銨分別加到滴定罐中。在2立方的反應釜中，加入100份的去離子水，開動攪拌且保持至反應結束。加入10份的鈣基膨潤土。加入1份的烷基硫酸鹽、2份烷基酚聚氧乙烯醚，1份叔 十二碳硫醇，攪拌均勻。通入氮氣，置換出空氣。滴加入25份丁二烯、15份的苯乙烯、2份的丙烯酸、0. 1份的過硫酸銨到反應釜中。溫度升到50°C。再慢慢的滴加35份丁二烯、25份的苯乙烯、8份的丙烯酸、0. 2份的過硫酸銨，在 3h內滴加完。在50°C下保溫 lh。反應完全後，降低溫度到室溫，出料。實施例2
4
將50份的丁二烯、50份的苯乙烯、20份的丙烯酸、0.5份的偶氮二異丁基脒鹽酸鹽 分別加到滴定罐中。在2立方的反應釜中，加入120份的去離子水，開始攪拌並保持至反應結束；加入 4份的鈣基膨潤土，加入0. 5份的烷基硫酸鹽、0. 5份烷基酚聚氧乙烯醚，5份叔十二碳硫醇， 攪拌均勻。通入氮氣，置換出空氣。滴加入15份丁二烯、25份的苯乙烯、5份的丙烯酸、0. 2份的偶氮二異丁基脒鹽酸 鹽到反應釜中。溫度升到56°C。再慢慢的滴加35份丁二烯、25份的苯乙烯、15份的丙烯酸、0.3份的偶氮二異丁基 脒鹽酸鹽，在4h內滴加完。在70°C下保溫 3h。反應完全後，降低溫度到室溫，出料。實施例3 將40份的丁二烯、60份的苯乙烯、15份的丙烯酸、1. 5份的偶氮二異丁基脒鹽酸鹽 分別加到滴定罐中。在2立方的反應釜中，加入150份的去離子水開始攪拌並保持至反應結束；加入1 份的鈣基膨潤土。加入4份的烷基硫酸鹽、1份烷基酚聚氧乙烯醚，3份叔十二碳硫醇，攪拌 均勻。通入氮氣，置換出空氣。滴加入15份丁二烯、25份的苯乙烯、8份的丙烯酸、0. 7份的偶氮二異丁基脒鹽酸 鹽到反應釜中。溫度升到90°C。再慢慢的滴加25份丁二烯、35份的苯乙烯、7份的丙烯酸、0. 8份的偶氮二異丁基 脒鹽酸鹽，在2h內滴加完。在90°C下保溫 3h。反應完全後，降低溫度到室溫，出料。實施例4將40份的丁二烯、60份的苯乙烯、15份的丙烯酸、1. 5份的偶氮二異丁腈分別加到
滴定罐中。在2立方的反應釜中，加入120份的去離子水，開始攪拌並保持至反應結束；加入 5份的鈣基膨潤土。加入2份的烷基硫酸鹽、2份烷基酚聚氧乙烯醚，4份叔十二碳硫醇，攪 拌均勻。通入氮氣，置換出空氣。滴加入20份丁二烯、25份的苯乙烯、8份的丙烯酸、0. 7份的偶氮二異丁腈到反應釜中。溫度升到80°C。再慢慢的滴加20份丁二烯、35份的苯乙烯、7份的丙烯酸、0. 8份的偶氮二異丁基 脒鹽酸鹽，在3h內滴加完。在80°C下保溫 3h。反應完全後，降低溫度到室溫，出料。實施例5
將50份的丁二烯、50份的苯乙烯、10份的丙烯酸、1. 0份的偶氮二異丁咪唑啉鹽酸
鹽分別加到滴定罐中。在2立方的反應釜中，加入120份的去離子水，開始攪拌並保持至反應結束；加入 8份的鈉基膨潤土。加入2份的烷基硫酸鹽、2份烷基酚聚氧乙烯醚，2份叔十二碳硫醇，攪 拌均勻。通入氮氣，置換出空氣。滴加入20份丁二烯、25份的苯乙烯、5份的丙烯酸、0. 4份的偶氮二異丁咪唑啉鹽 酸鹽到反應釜中。溫度升到90°C。再慢慢的滴加30份丁二烯、25份的苯乙烯、5份的丙烯酸、0. 6份的偶氮二異丁基 脒鹽酸鹽，在4h內滴加完。在90°C下保溫 3h。反應完全後，降低溫度到室溫，出料。本發明的應用實例本發明的羧基丁苯膠乳用於塗布紙生產過程塗料的配製，典型的應用配方如下
注配方中，以顏料(GCC和瓷土)的總量作為100份。該塗料應用在白板紙的生產中，白板紙的表面性能如下 該白板紙質量達到A級的標準。應注意的是，本發明可用其他的不違背本發明的精神和主要特徵的具體形式來概 述。因此，無論從哪一點來看，本發明的上述實驗方案都只能認為是對本發明的說明而不能 限制本發明，權利要求指出了本發明的範圍，而上述的說明並未指出本發明的範圍，因此， 在與本發明的權利要求書相當的含義和範圍內的任何變化，都應認為是包括在權利要求書 的範圍內。
權利要求
一種羧基丁苯膠乳的製備方法，包括以下步驟(1)將40～60份丁二烯、40～60份苯乙烯、10～20份丙烯酸和0.3～1.5份引發劑分別加到不同的滴定罐中；(2)在反應釜中加入100～150份去離子水，開始攪拌並保持至反應結束；(3)加入1～10份膨潤土、1～5份乳化劑和1～5份交聯劑，攪拌均勻；向反應釜中通入氮氣，置換出空氣；(4)先向反應釜中滴加入15～25份丁二烯、15～25份苯乙烯、2～8份丙烯酸和0.1～0.7份引發劑，然後將反應釜內溫度升到50～90℃；再將剩餘的丁二烯、苯乙烯、丙烯酸、引發劑滴加入反應釜中；剩餘反應物的滴加時間控制在3～6h內，然後在50～90℃下保溫1～3h；(5)反應完全後，降低溫度至室溫，出料；前述各反應物質之間的比例均為質量份數之比。
2.根據權利要求1所述羧基丁苯膠乳的製備方法，其特徵在於，所述膨潤土是鈉基膨 潤土或鈣基膨潤土中的至少一種。
3.根據權利要求1所述羧基丁苯膠乳的製備方法，其特徵在於，所述引發劑是過硫酸 銨、偶氮二異丁腈、偶氮二異丁基脒鹽酸鹽、偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽、偶氮二氰基戊酸或 偶氮二異丙基咪唑啉中的至少一種。
4.根據權利要求1所述羧基丁苯膠乳的製備方法，其特徵在於，所述乳化劑是烷基硫 酸鹽、烷基酚聚氧乙烯醚、失水山梨醇脂肪酸酯或聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯中的至少 一種。
5.根據權利要求1所述羧基丁苯膠乳的製備方法，其特徵在於，所述交聯劑為叔十二 碳硫醇。
全文摘要
本發明涉及用於紙張塗布的膠乳的製備方法，旨在提供一種羧基丁苯膠乳的製備方法。本發明提出在丁苯膠乳生產過程中加入一定膨潤土，共同反應製備羧基丁苯膠乳。膨潤土與丁二烯、苯乙烯等單體一起加入反應釜中，製備膠乳。膨潤土微粒作為膠乳的核，丁二烯、苯乙烯在膨潤土表面接枝聚合，形成核殼結構的羧基丁苯膠乳。本發明中，膨潤土鏈結增加丁苯膠乳之間的結合強度，提高了膠乳的粘結性能；膨潤土具有較好的吸水膨脹性，在靜止狀態下，膨潤土吸水潤漲，提高了塗料的粘度，即提高了塗料的穩定性。而在塗布過程的高剪切下，由於膨潤土潤漲後非常潤滑，使塗料的粘度降低，便於塗料的輸送和塗布。因此，該塗料的流變性能非常好。
文檔編號C08F2/26GK101891868SQ20101024040
公開日2010年11月24日 申請日期2010年7月29日 優先權日2010年7月29日
發明者俞鐵明, 姜健, 張懷濱, 張有連 申請人:浙江長安仁恆科技股份有限公司