CN101314930A - 瓦楞纸专用表面施胶剂及其制备方法和应用 - Google Patents

瓦楞纸专用表面施胶剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种瓦楞纸专用表面施胶剂及其制备方法和应用,瓦楞纸专用表面施胶剂各组分及重量分数如下:瓦楞纸用表面施胶剂基料100份,钠基膨润土分散液5~10份,钠基膨润土分散液的组分和重量分数如下:钠基膨润土100份,酸性分散剂0.2~1份,锆珠100份,水150~240份,酸性分散剂为聚丙烯酸钠水溶液。本发明的瓦楞纸专用表面施胶剂是一种能满足纸张表面施胶用的高性能、环保的产品。该产品与淀粉一起对瓦楞原纸进行表面施胶,不但能显著改善Cobb值,加快熟化速度,且能大幅度提高瓦楞纸的环压强度,降低淀粉的用量,能适应高强度瓦楞纸发展的需要。

Description

瓦楞纸专用表面施胶剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种瓦楞纸专用表面施胶剂。
背景技术
纸张,特别是瓦楞纸、板纸的发展趋势表现在:
1)正从高克重向低克重方向发展。
2)采用废纸代替木浆,但成纸的强度差,吸水值高。
3)由于内部施胶可变因素较多所导致的纸张质量不稳定、档次很难提高的问题,使得生产厂家少用或放弃内部施胶,采用表面施胶进行弥补的工艺成为流行趋势。
用于上述表面施胶的施胶剂要求:a)提高环压强度;b)大幅降低Cobb值(吸水值);c)熟化速度快,要求下机就熟。
但是现在的表面施胶剂虽能提高瓦楞纸一定的环压强度,但是施胶剂用量大,成本高。
中国专利CN 101148842A公开的一种施胶剂,虽然熟化速度快,并且不返潮,但是对于瓦楞纸的环压强度提高不大。
发明内容
本发明的目的是提出一种瓦楞纸专用表面施胶剂及其制备方法和应用,以克服现有技术存在的上述缺陷。
本发明的瓦楞纸专用表面施胶剂,其特征在于,各组分及重量分数如下:瓦楞纸用表面施胶剂基料100份,钠基膨润土分散液5~10份,重量固含量为20wt%~40wt%,pH=2~6;
制备方法包括如下步骤:
将瓦楞纸用表面施胶剂基料、钠基膨润土分散液和去离子水混合,即获得瓦楞纸专用表面施胶剂;
所述的瓦楞纸用表面施胶剂基料,其制备方法,包括以下步骤:
将阳离子单体、交联单体、(甲基)丙烯酸酯类单体、(甲基)苯乙烯、分散剂、乳化剂和引发剂,在40℃~95℃条件下,进行自由基乳液聚合,,反应时间为2~8小时,获得瓦楞纸用表面施胶剂基料,pH=2~6,重量固含量20wt%~40wt%。
在反应体系中,组分和重量分数如下:
阳离子单体                  3~8份
交联单体                    1~5份
(甲基)丙烯酸酯类单体        20~40份
(甲基)苯乙烯                100份
分散剂                      20~50份
乳化剂                      0.5~2份
引发剂                      0.3~2份
水                          210~830份
所说的阳离子单体选自丙烯酸二甲胺基乙酯一氯甲烷季铵、甲基丙烯酸酰氧乙基三甲基氯化铵或二烯丙基二甲基氯化铵中的至少一种;
所说的交联单体选自丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、双丙烯酸乙二醇酯、二乙烯基苯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、N-丁氧甲基丙烯酸、丙烯酸氨基乙酯、丙烯酸氨基丙酯、二甲基间异丙烯基苯基异氰酸酯或甲基丙烯酸丙基-甲基-二乙氧基硅氧烷中的至少一种;
所说的(甲基)丙烯酸酯类单体选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸异辛酯、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、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯或甲基丙烯酸异辛酯中的至少一种;
所说的分散剂为明胶,重均分子量为10000~100000g/mol;
所说的乳化剂为阳离子表面活性剂,阳离子表面活性剂选自C12~18烷基聚氧乙烯(n=5~20)三甲基氯化铵中的至少一种;
所说的引发剂选自过硫酸钾、过硫酸铵或过硫酸钠中的至少一种;
所说的钠基膨润土分散液的制备方法,包括以下步骤:将酸性分散剂、水、钠基膨润土和锆珠放入研磨罐中,进行研磨分散,过滤,得到钠基膨润土分散液;
研磨分散时间4~6小时,研磨转速600~800转/分钟;
所说的钠基膨润土分散液,分散体系中,组分和重量分数如下:
钠基膨润土            100份
酸性分散剂            0.2~1份
锆珠                  100份
水                    150~240份
所说的钠基膨润土可以采用市售产品,如河南省新天地矿业有限公司的产品;
所说的酸性分散剂为聚丙烯酸钠水溶液,固含量为40~60wt%,pH=4~6,分子量为3000~4000;
所说的锆珠是一种氧化锆珠(如日本TOSOH氧化锆珠,上海茂仓贸易有限公司),作为研磨介质使用;
所述的瓦楞纸专用表面施胶剂可用于瓦楞原纸的表面处理。
本发明瓦楞纸专用表面施胶剂的制备方法中,本发明人发现在瓦楞纸用表面施胶剂基料中加入钠基膨润土分散液,能大幅度提高表面施胶的效果,增强瓦楞纸环压强度的同时能降低瓦楞纸的Cobb值。众所周知,在纸张中添加无机物,会降低纸张的强度。然而,在本发明中添加钠基膨润土分散液却能增强瓦楞纸的环压强度,这可能由于钠基膨润土中具有大量的铝镁离子,能够与瓦楞纸表面纤维的羟基结合,同时也能与淀粉中的大量羟基、羧基结合,可以加强瓦楞纸表面施胶剂基料与纤维、淀粉相互之间的作用,而能增强瓦楞纸的环压强度。钠基膨润土本身具有一定的疏水性,制成的钠基膨润土分散液也继承了这种性能。将它加入瓦楞纸表面施胶剂基料中,能够改善施胶剂施胶后纸张的疏水性,降低纸张的Cobb值。
本发明的瓦楞纸专用表面施胶剂是一种能满足纸张表面施胶用的高性能、环保的产品。该产品与淀粉一起对瓦楞原纸进行表面施胶,不但能显著改善Cobb值,加快熟化速度,且能大幅度提高瓦楞纸的环压强度,降低淀粉的用量,能适应高强度瓦楞纸发展的需要。
具体实施方式
实施例1
(1)瓦楞纸用表面施胶剂基料的制备:
在带有冷凝器、滴加装置、搅拌器、温度计的1000ml四口烧瓶中,加入20克分子量为10000g/mol的明胶,214.5克去离子水,升温至85℃溶解,降温至45℃。加入2克25wt%十八烷基聚氧乙烯(15)三甲基氯化铵水溶液,加热至95℃,加入1.5克20wt%过硫酸铵水溶液,滴加以下混合单体:
苯乙烯100克,丙烯酸二甲胺基乙酯一氯甲烷季铵3克,N-丁氧甲基丙烯酸1克,丙烯酸正丁酯20克,1小时加完。于95℃维持反应1小时,冷却至35℃,pH=2.0。经100目滤网过滤,得瓦楞纸用表面施胶剂基料,固含量39.9wt%。
(2)钠基膨润土分散液的制备:
将100g锆珠(日本TOSOH氧化锆珠,上海茂仓贸易有限公司)、0.2g聚丙烯酸钠水溶液(固含量为40wt%,分子量为3000,pH=4)和150.3g去离子水加入1L研磨罐中,将研磨罐装好,开动研磨机,转磨转速600转/分钟,再向研磨罐中加入100g钠基膨润土,研磨分散4小时。采用200目不锈钢筛网过滤,得到钠基膨润土分散液,固含量:40.2wt%。
(3)瓦楞纸专用表面施胶剂的制备:
将步骤1制备的瓦楞纸用表面施胶剂基料200g和步骤2制备的钠基膨润土分散液10g加入1000ml四口烧瓶中混合,搅拌10分钟。制得瓦楞纸专用表面施胶剂,固含量39.8wt%,pH=2.1。
实施例2
(1)瓦楞纸用表面施胶剂基料的制备:
在带有冷凝器、滴加装置、搅拌器、温度计的2000ml四口烧瓶中,加入50克分子量为100000g/mol的明胶,808克去离子水,升温至85℃溶解,降温至45℃。加入20克10wt%十二烷基聚氧乙烯(20)三甲基氯化铵水溶液,加入4克50wt%过硫酸钾水溶液,滴加以下混合单体:甲基苯乙烯100克,甲基丙烯酸酰氧乙基三甲基氯化铵8克,二乙烯基苯5克,甲基丙烯酸异辛酯40克,6小时加完。于40℃维持反应2小时,冷却至25℃,pH=5.85。经100目滤网过滤,得瓦楞纸用表面施胶剂基料,固含量20.1wt%。
(2)钠基膨润土分散液的制备:
将100g锆珠(氧化锆珠
Figure A20081004079100081
圣戈班集团西普公司)、1g聚丙烯酸钠水溶液(固含量为45wt%,分子量为4000,pH=6)和235.7g去离子水加入1L研磨罐中,将研磨罐装好,开动研磨机,转磨转速800转/分钟,再向研磨罐中加入100g钠基膨润土,研磨分散6小时。采用200目不锈钢筛网过滤,得到钠基膨润土分散液,固含量:30.1wt%。
(3)瓦楞纸专用表面施胶剂的制备:
将步骤1制备的瓦楞纸用表面施胶剂基料200g、步骤2制备的钠基膨润土分散液20g和10g去离子水加入1000ml四口烧瓶中混合,搅拌10分钟。制得瓦楞纸专用表面施胶剂,固含量20.15wt%,pH=5.89。
实施例3
(1)瓦楞纸用表面施胶剂基料的制备:
在带有冷凝器、滴加装置、搅拌器、温度计的1000ml四口烧瓶中,加入35克分子量为80000g/mol的明胶,395.3克蒸馏水,升温至85℃溶解。降温至45℃。加入10克10wt%十四烷基聚氧乙烯(8)三甲基氯化铵水溶液,加热至60℃,加入5克20wt%过硫酸钠水溶液,滴加以下混合单体:苯乙烯100克,二烯丙基二甲基氯化铵5克,丙烯酸氨基乙酯3克,甲基丙烯酸甲酯30克,4小时加完。于60℃维持反应2小时,冷却至35℃,pH=3.5。经100目滤网过滤,得瓦楞纸用表面施胶剂基料,固含量30.2wt%。
(2)钠基膨润土分散液的制备:
将100g锆珠(氧化锆珠
Figure A20081004079100091
圣戈班集团西普公司)、0.5g聚丙烯酸钠水溶液(固含量为52wt%。分子量:3500,pH=5)和186.64g去离子水加入1L研磨罐中,将研磨罐装好,开动研磨机,转磨转速700转/分钟,再向研磨罐中加入100g钠基膨润土,研磨分散5小时。采用200目不锈钢筛网过滤,得到钠基膨润土分散液,固含量:34.9wt%。
(3)瓦楞纸专用表面施胶剂的制备:
将步骤1制备的瓦楞纸用表面施胶剂基料200g、步骤2制备的钠基膨润土分散液15g和2.5g去离子水加入1000ml四口烧瓶中混合,搅拌10分钟。制得瓦楞纸专用表面施胶剂,固含量30.1wt%,pH=3.80。
实施例4
(1)瓦楞纸用表面施胶剂基料的制备:
在带有冷凝器、滴加装置、搅拌器、温度计的1000ml四口烧瓶中,加入30克分子量为50000的明胶,495.6克去离子水,升温至85℃溶解。降温至35℃。加入6克25wt%十八烷基聚氧乙烯(5)三甲基氯化铵水溶液,加热至70℃,加入1.4克50wt%过硫酸铵水溶液,滴加以下混合单体:甲基苯乙烯100克,丙烯酸二甲胺基乙酯一氯甲烷季铵3克,甲基丙烯酸酰氧乙基三甲基氯化铵3克、N-羟甲基丙烯酰胺2克,甲基丙烯酸乙酯25克,3小时加完。于70℃维持反应1小时,冷却至35℃,pH=4.5。经100目滤网过滤,得瓦楞纸用表面施胶剂基料,固含量25.2wt%。
(2)钠基膨润土分散液的制备:
将100g锆珠(日本TOSOH氧化锆珠,上海茂仓贸易有限公司)、0.8g聚丙烯酸钠水溶液(固含量为58wt%,分子量:3800,pH=5)和164.46g去离子水加入1L研磨罐中,将研磨罐装好,开动研磨机,转磨转速750转/分钟,再向研磨罐中加入100g钠基膨润土,研磨分散5.5小时。采用200目不锈钢筛网过滤,得到钠基膨润土分散液,固含量:37.85wt%。
(3)瓦楞纸专用表面施胶剂的制备:
将步骤1制备的瓦楞纸用表面施胶剂基料200g、步骤2制备的钠基膨润土分散液18g和9.36g去离子水加入1000ml四口烧瓶中混合,搅拌10分钟。制得瓦楞纸专用表面施胶剂,固含量24.8wt%,pH=4.3。
实施例5
(1)瓦楞纸用表面施胶剂基料的制备:
在带有冷凝器、滴加装置、搅拌器、温度计的1000ml四口烧瓶中,加入40克分子量为20000的明胶,397.8克蒸馏水,升温至85℃溶解。降温至35℃。加入3.2克25wt%十六烷基聚氧乙烯(10)三甲基氯化铵水溶液,加热至80℃,加入3克50wt%过硫酸钾水溶液,滴加以下混合单体:苯乙烯100克,二烯丙基二甲基氯化铵4克,双丙烯酸乙二醇酯4克,丙烯酸甲酯35克,2小时加完。于80℃维持反应1小时,冷却至35℃,pH=4.1。经100目滤网过滤,得瓦楞纸用表面施胶剂基料,固含量35.4wt%。
(2)钠基膨润土分散液的制备:
将100g锆珠(日本TOSOH氧化锆珠,上海茂仓贸易有限公司)、0.4g聚丙烯酸钠水溶液(固含量为55wt%,分子量:3300,pH=5)和186.4g去离子水加入1L研磨罐中,将研磨罐装好,开动研磨机,转磨转速650转/分钟,再向研磨罐中加入100g钠基膨润土,研磨分散4.5小时。采用200目不锈钢筛网过滤,得到钠基膨润土分散液,固含量:34.95wt%。
(3)瓦楞纸专用表面施胶剂的制备:
将步骤1制备的瓦楞纸用表面施胶剂基料200g和步骤2制备的钠基膨润土分散液12g加入1000ml四口烧瓶中混合,搅拌10分钟。制得瓦楞纸专用表面施胶剂,固含量34.87wt%,pH=3.8。
实施例6
在瓦楞纸上表面施胶:
对比例:按中国专利CN101148842A方法制备的施胶剂,固含量为20wt%。
将实施例1~5配方制备的施胶剂,用去离子水稀释至20wt%
施胶液的配制:配制500克10wt%氧化淀粉水溶液,升温至90℃,糊化20分钟,降温至40℃,再加入对比例与实施例1~5配方制备的施胶剂(氧化淀粉(干)∶施胶剂(湿)=50∶4),再加水稀释至8wt%。
Cobb值测定:
采用杭州轻通博科自动化技术有限公司的XSH型可勃吸收性测定仪按GB/T1540-1989方法检测待测纸样。
环压强度测定:
采用杭州轻通博科自动化技术有限公司的CT300A压缩强度测试仪检测待测纸样。
在瓦楞纸上表面施胶:
使用对比例和实施例1~5配方配制的施胶液在120克瓦楞原纸上用10#涂布棒进行涂布,涂布量为2g/m2,涂布后分别在110℃烘箱中烘30秒或120秒,取出,冷却至室温进行测定。
Figure A20081004079100121
从上述应用结果可以看出:使用本发明实施例1~5制备的施胶剂,与对比例相比,能大幅度提高纸张的环压强度、显著改善Cobb值。

Claims (6)

1.瓦楞纸专用表面施胶剂,其特征在于,各组分及重量分数如下:瓦楞纸用表面施胶剂基料100份,钠基膨润土分散液5~10份,所说的钠基膨润土分散液的组分和重量分数如下:
钠基膨润土            100份
酸性分散剂            0.2~1份
锆珠                  100份
水                    150~240份
所说的酸性分散剂为聚丙烯酸钠水溶液。
2.根据权利要求1所述的瓦楞纸专用表面施胶剂,其特征在于,聚丙烯酸钠水溶液固含量为40~60wt%,pH=4~6,分子量为3000~4000。
3.根据权利要求1所述的瓦楞纸专用表面施胶剂,其特征在于,所述的瓦楞纸用表面施胶剂基料,其制备方法,包括以下步骤:将阳离子单体、交联单体、(甲基)丙烯酸酯类单体、(甲基)苯乙烯、分散剂、乳化剂和引发剂,在40℃~95℃条件下,进行自由基乳液聚合,反应时间为2~8小时,获得瓦楞纸用表面施胶剂基料,pH=2~6,重量固含量20wt%~40wt%。
4.根据权利要求3所述的瓦楞纸专用表面施胶剂,其特征在于,
阳离子单体               3~8份
交联单体                 1~5份
(甲基)丙烯酸酯类单体     20~40份
(甲基)苯乙烯             100份
分散剂                   20~50份
乳化剂                   0.5~2份
引发剂    0.3~2份
水        210~830份
所说的阳离子单体选自丙烯酸二甲胺基乙酯一氯甲烷季铵、甲基丙烯酸酰氧乙基三甲基氯化铵或二烯丙基二甲基氯化铵中的至少一种;
所说的交联单体选自丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、双丙烯酸乙二醇酯、二乙烯基苯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、N-丁氧甲基丙烯酸、丙烯酸氨基乙酯、丙烯酸氨基丙酯、二甲基间异丙烯基苯基异氰酸酯或甲基丙烯酸丙基-甲基-二乙氧基硅氧烷中的至少一种;
所说的(甲基)丙烯酸酯类单体选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸异辛酯、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、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯或甲基丙烯酸异辛酯中的至少一种;
所说的分散剂为明胶,重均分子量为10000~100000g/mol;
所说的乳化剂为阳离子表面活性剂,阳离子表面活性剂选自C12~18烷基聚氧乙烯(n=5~20)三甲基氯化铵中的至少一种;
所说的引发剂选自过硫酸钾、过硫酸铵或过硫酸钠中的至少一种。
5.制备权利要求1~4任一项所述的瓦楞纸专用表面施胶剂的方法,其特征在于,包括如下步骤:将瓦楞纸用表面施胶剂基料、钠基膨润土分散液和去离子水混合,即获得瓦楞纸专用表面施胶剂。
6.根据权利要求1~4任一项所述的瓦楞纸专用表面施胶剂的应用,其特征在于,用于瓦楞原纸的表面处理。
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