CN106750373A - 改性羧基丁苯胶乳分散液的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了改性羧基丁苯胶乳分散液的制备方法，首先将改性纳米碳酸钙干粉与羧基丁苯胶乳混合，充分搅拌均匀，制得分散乳液；然后将多活性官能团聚合物与上述制得的分散乳液混合均匀，并置于离心机，消除分散乳液中的气泡，得到改性羧基丁苯胶乳分散液。通过改性纳米碳酸钙憎水基团在羧基丁苯胶乳颗粒上的吸附，再通过少量多活性官能团涂料增强剂与羧基丁苯胶乳中的亲水基团反应，极大改善了羧基丁苯胶乳的湿强和湿摩擦；制备成本低，能够不用抗水剂，减少由于抗水剂中有害成分对人身体的伤害，实现涂布纸品环保节能。

Description

改性羧基丁苯胶乳分散液的制备方法
技术领域
本发明涉及一种改性羧基丁苯胶乳分散液的制备方法。
背景技术
目前，随着包装业和造纸业的飞速发展，为了满足纸张的印刷性能和纸张的加工性能要求，必须开发优良的涂布加工纸助剂。涂料主要由颜料、胶黏剂和其他少量助剂组成，涂布胶黏剂中最常用及使用量最大的一般为丁苯胶乳，尽管丁苯胶乳本身对湿强及抗湿摩擦具有较好的作用，但是通常为了提高其机械稳定性以及强度而在其制备过程中加入丙烯酸作为其共聚物和羧基，增加了丁苯胶乳中的亲水性，从而导致成纸的湿强和湿摩擦性能变差。尤其是随着涂布、印刷速度的提高和多次印刷的出现，对成纸的湿强和湿摩擦提出了更高的要求。
为达到其表面防水或抗水的目的，除了在原纸中添加抗水性物质或强化内部施胶外，最根本最直接的办法就是在涂料中加入抗水剂，使纸面涂层获得良好的抗水性能。
目前常用的造纸涂布用涂料增强剂主要包括聚酰胺环氧树脂类、金属盐类、氨基树脂、醛类。氨基树脂生产成本低，工艺简单，但由于该类产品本身含有甲醛，即使经过改性，生产、使用、贮存过程中也会不断释放有害的甲醛气体，将逐渐被淘汰。乙二醛树脂成本低，抗水性能、贮存稳定性优良，涂布纸干湿拉毛强度较好，但由于乙二醛在碱性环境中会发生歧化反应，影响其交联性能及涂料的储存性能，不适宜在高的pH下使用，限制了其应用。PAPU类树脂涂布纸干湿拉毛强度高，但熟化慢，且成本很高。金属盐类如AZC类用量少，效果显著，有微氨气味。对人体造成伤害并污染环境，因而在日常用品、卫生药具、食品饮料、出口货物的外包装材料中的使用受到了严格的限制。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种改性羧基丁苯胶乳分散液的制备方法，旨在极大改善羧基丁苯胶乳的湿强和湿摩擦，减少涂料中抗水剂或者不用抗水剂，杜绝抗水剂中有害成分对人体的伤害，并且降低丁苯胶乳成本。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
改性羧基丁苯胶乳分散液的制备方法，特点是：包括以下步骤：
1)将改性纳米碳酸钙干粉与羧基丁苯胶乳混合，充分搅拌均匀，制得分散乳液；
2)将多活性官能团聚合物与上述制得的分散乳液混合均匀，并置于离心机，消除分散乳液中的气泡，得到改性羧基丁苯胶乳分散液。
进一步地，上述的改性羧基丁苯胶乳分散液的制备方法，其中，所述改性纳米碳酸钙干粉与羧基丁苯胶乳的重量配比为0.5～1：10。
进一步地，上述的改性羧基丁苯胶乳分散液的制备方法，其中，其特征在于：所述改性纳米碳酸钙为硬脂酸改性纳米碳酸钙干粉、松香改性纳米碳酸钙干粉或硅烷改性纳米碳酸钙干粉。
进一步地，上述的改性羧基丁苯胶乳分散液的制备方法，其中，其特征在于：所述改性纳米碳酸钙干粉与羧基丁苯胶乳通过搅拌机混合。
进一步地，上述的改性羧基丁苯胶乳分散液的制备方法，其中，所述搅拌机的转速为2000rpm，搅拌时间为30min。
进一步地，上述的改性羧基丁苯胶乳分散液的制备方法，其中，步骤1)，通过充分搅拌使无机纳米碳酸钙粒子通过吸附机理、化学键机理和静电相互作用机理吸附于羧基丁苯胶乳粒子表面，并静置。
进一步地，上述的改性羧基丁苯胶乳分散液的制备方法，其中，静置的天数为2～4天。
进一步地，上述的改性羧基丁苯胶乳分散液的制备方法，其中，步骤2)，按照绝干计，将0.1～0.3份的多活性官能团聚合物，与100份分散乳液混合均匀。
进一步地，上述的改性羧基丁苯胶乳分散液的制备方法，其中，所述多活性官能团聚合物含有硅羟基、醇羟基、环氧树脂、不饱和有机酸或者环氧树脂、硅羟基或者环氧树脂、醇羟基、不饱和有机酸或者硅羟基或者环氧树脂。
进一步地，上述的改性羧基丁苯胶乳分散液的制备方法，其中，所述多活性官能团聚合物缓慢的与分散乳液混合均匀。
本发明与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下方面：
①本发明通过改性纳米碳酸钙憎水基团在羧基丁苯胶乳颗粒上的吸附，再通过少量多活性官能团涂料增强剂与羧基丁苯胶乳中的亲水基团反应，极大改善了羧基丁苯胶乳的湿强和湿摩擦；
②该方法加入的复合剂的量少，而且能够保证复合剂与改性纳米碳酸钙粒子表面的改性基团均匀接触；
③与不经过处理的羧基丁苯胶乳相比，含改性纳米碳酸钙和多活性官能团聚合物复合的羧基丁苯胶乳分散液，在提高涂布纸张的湿强度和耐湿摩擦性等方面均有显著效果；并且成纸干拉毛强度、平滑度、光泽度、油墨吸收性、白度等物性均无影响；
④制备成本低，能够不用抗水剂，减少由于抗水剂中有害成分对人身体的伤害，对于实现涂布纸品的环保节能、能源战略、可持续发展有重大的意义。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现详细说明具体实施方案。
本发明改性羧基丁苯胶乳分散液的具体制备工艺：
首先，将改性纳米碳酸钙干粉与羧基丁苯胶乳混合，改性纳米碳酸钙干粉与羧基丁苯胶乳的重量配比为0.5～1：10，改性纳米碳酸钙为硬脂酸改性纳米碳酸钙干粉、松香改性纳米碳酸钙干粉或硅烷改性纳米碳酸钙干粉，通过搅拌机充分搅拌均匀，搅拌机的转速为2000rpm，搅拌时间为30min，通过充分搅拌使无机纳米碳酸钙粒子通过吸附机理、化学键机理和静电相互作用机理吸附于羧基丁苯胶乳粒子表面，并静置2～4天，制得分散乳液；
然后，按照绝干计，将0.1～0.3份的多活性官能团聚合物，与100份分散乳液混合均匀，多活性官能团聚合物含有硅羟基、醇羟基、环氧树脂、不饱和有机酸或者环氧树脂、硅羟基或者环氧树脂、醇羟基、不饱和有机酸或者硅羟基或者环氧树脂，多活性官能团聚合物缓慢的与分散乳液混合均匀；并置于离心机，消除分散乳液中的气泡，得到改性羧基丁苯胶乳分散液。
改性纳米碳酸钙干粉与羧基丁苯胶乳混合后，改性纳米碳酸钙粒子通过物理沉积、化学键合和静电作用吸附在羧基丁苯胶乳粒子表面，改性的纳米碳酸钙表面具有憎水基团，憎水基团能增强分散液的抗水性；随后的搅拌与静置，均使得纳米碳酸钙和羧基丁苯胶乳充分混合接触，最后加入少量的多活性官能团涂料增强剂，由于多活性官能团涂料增强剂含有硅羟基、醇羟基、环氧树脂、不饱和酸等其中一种或者多种基团，这些基团能够与丁苯胶乳中所带的亲水基团反应形成共价键，减少涂料中游离亲水基团的数量，从而达到提高羧基丁苯胶乳的湿强和湿摩擦的效果。
该方法加入的复合剂的量少，而且能够保证复合剂与改性纳米碳酸钙粒子表面的改性基团均匀接触。改性纳米碳酸钙的粒径越小，多活性官能团涂料增强剂所占比例也越小。
实施例1：
准确称量200g羧基丁苯胶乳，在1000rpm的转速下搅拌，边搅拌边缓慢加10g硬脂酸改性纳米碳酸钙干粉，加入完毕后，搅拌器速度调节至2000rpm搅拌30min，使得无机纳米碳酸钙粒子可以通过吸附机理、化学键机理和静电相互作用机理吸附与羧基丁苯胶乳粒子表面，并静置4天，形成分散乳液；
称取0.1g多活性官能团聚合物，缓慢的与100g上述制得的分散乳液混合均匀，并置于离心机，消除分散乳液中气泡，最终得到改性的羧基丁苯胶乳分散液。
实施例2：
准确称量200g羧基丁苯胶乳，在1000rpm的转速下搅拌，边搅拌边缓慢加15g松香改性纳米碳酸钙干粉，加入完毕后，搅拌器速度调节至2000rpm搅拌30min，使得无机纳米碳酸钙粒子可以通过吸附机理、化学键机理和静电相互作用机理吸附与羧基丁苯胶乳粒子表面，并静置3天，形成分散乳液；
称取0.25g多活性官能团聚合物，缓慢的与100g上述制得的分散乳液混合均匀，并置于离心机，消除分散乳液中气泡，最终得到改性的羧基丁苯胶乳分散液。
实施例3：
准确称量200g羧基丁苯胶乳，在1000rpm的转速下搅拌，边搅拌边缓慢加20g硅烷改性纳米碳酸钙干粉，加入完毕后，搅拌器速度调节至2000rpm搅拌30min，使得无机纳米碳酸钙粒子可以通过吸附机理、化学键机理和静电相互作用机理吸附与羧基丁苯胶乳粒子表面，并静置2天，形成分散乳液；
称取0.3g多活性官能团聚合物，缓慢的与100g上述制得的分散乳液混合均匀，并置于离心机，消除分散乳液中气泡，最终得到改性的羧基丁苯胶乳分散液。
上述实施例1～3获得产品的性能应用测试结果如下表：
应用效果：
所用涂料配方如下：
成纸物性如下：
注：湿摩擦数值越小，抗湿摩擦性能越好。
可以看出，与不经过处理的羧基丁苯胶乳相比，含改性纳米碳酸钙和多活性官能团聚合物复合的羧基丁苯胶乳分散液，在提高涂布纸张的湿强度和耐湿摩擦性等方面均有显著效果。并且成纸干拉毛强度、平滑度、光泽度、油墨吸收性、白度等物性均无影响。
综上所述，本发明通过改性纳米碳酸钙憎水基团在羧基丁苯胶乳颗粒上的吸附，再通过少量多活性官能团涂料增强剂与羧基丁苯胶乳中的亲水基团反应，极大改善了羧基丁苯胶乳的湿强和湿摩擦。本发明制备成本低，能够不用抗水剂，减少由于抗水剂中有害成分对人身体的伤害，对于实现涂布纸品的环保节能、能源战略、可持续发展有重大的意义。
需要说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施方式，并非用以限定本发明的权利范围；同时以上的描述，对于相关技术领域的专门人士应可明了及实施，因此其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在申请专利范围中。

Claims (10)

1.改性羧基丁苯胶乳分散液的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将改性纳米碳酸钙干粉与羧基丁苯胶乳混合，充分搅拌均匀，制得分散乳液；
2)将多活性官能团聚合物与上述制得的分散乳液混合均匀，并置于离心机，消除分散乳液中的气泡，得到改性羧基丁苯胶乳分散液。
2.根据权利要求1所述的改性羧基丁苯胶乳分散液的制备方法，其特征在于：所述改性纳米碳酸钙干粉与羧基丁苯胶乳的重量配比为0.5～1：10。
3.根据权利要求1或2所述的改性羧基丁苯胶乳分散液的制备方法，其特征在于：所述改性纳米碳酸钙为硬脂酸改性纳米碳酸钙干粉、松香改性纳米碳酸钙干粉或硅烷改性纳米碳酸钙干粉。
4.根据权利要求1或2所述的改性羧基丁苯胶乳分散液的制备方法，其特征在于：所述改性纳米碳酸钙干粉与羧基丁苯胶乳通过搅拌机混合。
5.根据权利要求4所述的改性羧基丁苯胶乳分散液的制备方法，其特征在于：所述搅拌机的转速为2000rpm，搅拌时间为30min。
6.根据权利要求1所述的改性羧基丁苯胶乳分散液的制备方法，其特征在于：步骤1)，通过充分搅拌使无机纳米碳酸钙粒子通过吸附机理、化学键机理和静电相互作用机理吸附于羧基丁苯胶乳粒子表面，并静置。
7.根据权利要求6所述的改性羧基丁苯胶乳分散液的制备方法，其特征在于：静置的天数为2～4天。
8.根据权利要求1所述的改性羧基丁苯胶乳分散液的制备方法，其特征在于：步骤2)，按照绝干计，将0.1～0.3份的多活性官能团聚合物，与100份分散乳液混合均匀。
9.根据权利要求1或8所述的改性羧基丁苯胶乳分散液的制备方法，其特征在于：所述多活性官能团聚合物含有硅羟基、醇羟基、环氧树脂、不饱和有机酸或者环氧树脂、硅羟基或者环氧树脂、醇羟基、不饱和有机酸或者硅羟基或者环氧树脂。
10.根据权利要求1所述的改性羧基丁苯胶乳分散液的制备方法，其特征在于：所述多活性官能团聚合物缓慢的与分散乳液混合均匀。
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