專利名稱：一種苯丙乳液及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種苯丙乳液及其制備方法，還涉及采用該苯丙乳液制成的表面施膠乳液，屬于造紙領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國造紙纖維原料結(jié)構(gòu)不同于其它國家的是，非木材纖維原料占較大比例，而且更多的木漿比例中也是木材二次纖維含量較大，使得漿料中纖維較短、雜細(xì)胞較多、各種輔助化學(xué)品使用的種類也較多。目前，特別是一些文化紙仍然大量使用非木材纖維，如蘆葦漿、麥草漿等，大多采用表面施膠工藝改善紙張的表面強(qiáng)度，防止掉毛、掉粉，適應(yīng)高速印刷機(jī)的要求，提高印刷適印性，并改善一定的抗水性。目前市場上，各種類型的表面施膠劑比較多，如AKD類、丙烯酸脂類、苯丙乙烯-丙烯酸脂類，通過表面施膠來提高文化紙產(chǎn)品檔次已經(jīng)是行業(yè)發(fā)展的主流，而且由于玉米和木薯漲價導(dǎo)致表面施膠淀粉的價格已經(jīng)高于非木材漿料，采用高效表面施膠乳液提高文化紙質(zhì)量也變得技術(shù)可行經(jīng)濟(jì)更加合理。目前苯丙乳液施膠主要應(yīng)用于包裝紙，如箱紙板和瓦楞原紙生產(chǎn)過程，用以改善紙張抗水性和提高環(huán)壓強(qiáng)度指標(biāo)，而未見用于文化紙的生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種苯丙乳膠及其制備方法，并進(jìn)一步提供采用該苯丙乳膠制成的表面施膠乳液，用于文化紙生產(chǎn)以提高紙張表面強(qiáng)度和改善抗水性，從而解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種苯丙乳液，其特征在于，包括以下重量份的組分淀粉80-100份，淀粉酶O. 5-0. 6份，陽離子單體1_2份，丙烯酸酯類單體55-70份，交聯(lián)單體1-4份，苯乙烯80-100份，分散劑10-15份，羥乙脂25-35份，濃度為20wt%的引發(fā)劑水溶液O. 3-1份，去離子水630-700份。 優(yōu)選，所述各組分的重量份為淀粉100份，淀粉酶O. 6份，陽離子單體2份，丙烯酸酯類單體60份，交聯(lián)單體2份，苯乙烯90份，分散劑15份，羥乙脂30份，濃度為20wt %的引發(fā)劑水溶液O. 5份，去離子水690份。其中，所述淀粉為CS-8淀粉或其它同類木薯表面施膠專用淀粉；所述交聯(lián)單體是N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺、甲基丙烯酸縮水甘油酯和甲基丙烯酰胺單體中的一種或多種的組合，優(yōu)選N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺；所述羥乙脂是丙烯酸羥乙脂或甲基丙烯酸羥乙脂，優(yōu)選丙烯酸羥乙脂；所述弓I發(fā)劑是過硫酸鹽類化合物。所述過硫酸鹽類化合物是過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉等。
所述分散劑是分子量為20000 100000g/mol的明膠，優(yōu)選明膠的分子量為20000-50000g/molο所述丙烯酸酯類單體是甲基丙烯酸丁脂、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸異丁酯或甲基丙烯酸異辛酯，優(yōu)選甲基丙烯酸丁脂。所述淀粉酶為降粘專用生物酶制劑。所述陽離子單體是丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DAC)、二甲基二烯丙基氯化銨、或甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯氯甲烷鹽(DMC)中的一種或多種的組合，優(yōu)選二甲基二烯丙基
氯化銨。本發(fā)明的另一目的在于提供一種所述苯丙乳液的制備方法，具體是將各種原料按一定順序加入反應(yīng)釜中，加熱進(jìn)行自由基乳液聚合反應(yīng)。所述自由基乳液聚合反應(yīng)的溫度 為92-95°C，時間為5. 5-6. 5小時。本發(fā)明的又一目的在于提供一種表面施膠乳液，其包括所述苯丙乳液和生物膠乳。其中，所述苯丙乳液生物膠乳的重量配比為12 1-15。所述表面施膠乳液的固含量為按重量計45-48%。本發(fā)明的苯丙乳液可用來制備造紙用表面施膠乳液，采用本發(fā)明的苯丙乳液制成的表面施膠乳液具有更好的成膜性能和較好的疏水性能，可使紙張獲得較好的表面強(qiáng)度、印刷性能和一定的抗水性，而且環(huán)保，使用時，可將采用本發(fā)明的苯丙乳液制成的表面施膠乳液直接涂于紙張表面，表面施膠過程不必再使用表面施膠淀粉，簡化了文化紙表面施膠操作工藝，改善了文化紙生產(chǎn)中表面施膠工藝穩(wěn)定性，克服了現(xiàn)有技術(shù)中施膠過程使用大量表面施膠淀粉、操作工藝復(fù)雜，紙發(fā)脆、掉毛掉粉嚴(yán)重、影響高速印刷機(jī)使用等缺點(diǎn)，有效提高了成品表面強(qiáng)度以及施膠度。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的苯丙乳液是將各種原料按一定順序加入反應(yīng)釜中，加熱進(jìn)行自由基乳液聚合反應(yīng)。其中，所述自由基乳液聚合反應(yīng)的溫度為92-95°C，時間為5. 5-6. 5小時。具體是通過以下方法制備的I)將淀粉、淀粉酶與部分去離子水混合，并加熱使淀粉和淀粉酶溶解，然后進(jìn)行水蒸氣加熱；2)加入分散劑和部分去離子水，待分散劑溶解后加入剩余的去離子水；將反應(yīng)混合物降溫并加入羥乙酯和陽離子單體，然后水蒸氣加熱使原料全部溶解后加入引發(fā)劑；3)然后依次加入苯乙烯、交聯(lián)單體和丙烯酸酯單體；4)將反應(yīng)混合物保溫數(shù)小時后冷卻，并經(jīng)100目過濾網(wǎng)過濾。本發(fā)明的表面施膠乳液是將本發(fā)明的苯丙乳液與生物乳膠混合得到。所述生物乳膠優(yōu)選為永港偉方(北京)科技股份有限公司生產(chǎn)的生物膠乳，商品名稱YXB-201涂布粘合劑(底涂專用)，是一種淀粉改性產(chǎn)品，主要成分淀粉、骨膠、大豆膠原、交聯(lián)劑、水等。本發(fā)明的表面施膠乳液是按照苯丙乳液生物膠乳的重量配比為12 1-15的比例混合即可，制得的表面施膠乳液可以應(yīng)用于文化紙表面施膠過程，特別應(yīng)用于含二次纖維和非木材纖維的造紙施膠過程。采用本發(fā)明的表面施膠乳液施膠后經(jīng)過紙機(jī)干燥部90-120°C干燥，使表面施膠乳液與紙張纖維通過化學(xué)鍵結(jié)合并完成熱交聯(lián)過程。本發(fā)明的表面施膠劑乳液克服了現(xiàn)有技術(shù)中施膠過程工藝復(fù)雜、對二次纖維和非木材纖維適應(yīng)性差的缺陷，明顯改善了紙張的表面強(qiáng)度。在沒有特別說明的情況下，本發(fā)明所用原料均購自市場，其規(guī)格符合市場需求即可。下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，應(yīng)該理解的是，這些實(shí)施例僅用于例證的目的，決不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例II、制備苯丙乳液原料去離子水690kg、100kgCS-08淀粉、O. 6kg淀粉酶(施膠酶KDNzymeS60，上?？档囟魃锛瘓F(tuán))、15kg分子量為20000g/mol的明膠、30kg丙烯酸羥乙 脂、Ikg陽離子單體丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、O. 5kg濃度為按重量計20%的過硫酸銨水溶液作為引發(fā)劑、苯乙烯100kg、N，N' -亞甲基丙烯酰胺3kg、甲基丙烯酸丙脂60kg。在反應(yīng)罐中加入去離子水300kg，加入100kgCS-08淀粉，加入O. 6kg淀粉酶，升溫至65°C,反應(yīng)時間O. 5小時后通蒸汽加熱至85°C,加入15kg明膠,再加入200kg去離子水，至明膠溶于去離子水，保溫O. 5小時，再加入190kg去離子水，降溫至45°C，加入30kg丙烯酸羥乙脂，加入Ikg陽離子單體丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨，再次通水蒸氣加熱至95°C，力口入O. 5kg濃度為按重量計20%的過硫酸銨水溶液作為引發(fā)劑(滴加方式，時間約I. 5小時)，然后將其它組分依次加入，包括苯乙烯100kg、N，N' -亞甲基丙烯酰胺3kg、甲基丙烯酸丙脂60kg，在I小時內(nèi)陸續(xù)加完后，再于95°C保溫反應(yīng)3小時，冷卻至45°C以下，經(jīng)100目過濾網(wǎng)過濾,完成一種苯丙乳液的制備，pH值約為4，固含量30±lwt%。2、制備表面施膠乳液將IOOkg所得苯丙乳液與1200kg生物膠乳(商品名稱YXB-201涂布粘合劑)混合均勻，得到表面施膠乳液。實(shí)施例2I、制備苯丙乳液原料去離子水630kg、100kgCS-08淀粉、O. 6kg淀粉酶(LPK-CS01S淀粉酶，深圳綠微康生物工程有限公司)、12kg分子量為100000g/kg的明膠、30kg甲基丙烯酸羥乙脂、2kg陽離子單體甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯氯甲烷、0. 6kg濃度為按重量計20%的過硫酸銨水溶液作為引發(fā)劑、苯乙烯95kg、N，N'-亞甲基丙烯酰胺3kg、甲基丙烯酸丙脂65kg。在反應(yīng)罐中加入去離子水300kg，加入100kgCS-08淀粉，加入0. 6kg淀粉酶，升溫至65°C,反應(yīng)時間0. 5小時后通蒸汽加熱至85°C,加入12kg明膠,再加入200kg去離子水，至明膠溶于去離子水，保溫0. 5小時，再加入130kg去離子水，降溫至45°C，加入30kg甲基丙烯酸羥乙脂，加入I. 5kg陽離子單體二甲基二烯丙基氯化銨，再次通水蒸氣加熱至95°C，加入0. 6kg濃度為按重量計20%的過硫酸銨水溶液作為引發(fā)劑(滴加方式，時間約I. 5小時)，然后將其它組分依次加入，包括苯乙烯95kg、N，N' -亞甲基丙烯酰胺3kg、甲基丙烯酸丙脂65kg，在I小時內(nèi)陸續(xù)加完后，再于95°C保溫3小時，冷卻至45°C以下，經(jīng)100目過濾網(wǎng)過濾,完成一種苯丙乳液的制備，pH值約為4，固含量29±lwt%。2、制備表面施膠乳液將IOOkg所得苯丙乳液與1500kg生物膠乳(商品名稱YXB_201涂布粘合劑)混合均勻，得到表面施膠乳液。實(shí)施例3I、制備苯丙乳液原料去離子水690kg、100kgCS-08淀粉、O. 6kg淀粉酶(AU-PEA550S淀粉酶，蘇柯漢(濰坊)生物工程有限公司)、10kg分子量為lOOOOOg/mol的明膠、30kg甲基丙烯酸羥乙脂、I. 5kg陽離子單體二甲基二烯丙基氯化銨、0. 6kg濃度為按重量計20%的過硫酸銨水溶液作為引發(fā)劑、苯乙烯100kg、丙烯酸氨基丙酯4kg、甲基丙烯酸丁脂60kg。在反應(yīng)罐中加入去離子水300kg,加入100kgCS-08淀粉,加入0. 6kg淀粉酶,升溫至65 ,反應(yīng)時間0. 5小時后通蒸汽加熱至85 ,加入IOkg明膠,再加入200kg去離子水，至明膠溶于去離子水，保溫0. 5小時，再加入190kg去離子水，降溫至45°C，加入30kg甲基丙烯酸羥乙脂，加入1.5kg陽離子單體二甲基二烯丙基氯化銨，再次通水蒸氣加熱至95°C，加入0. 6kg濃度為按重量計20%的過硫酸銨水溶液作為引發(fā)劑(滴加方式，時間約I. 5小時)，然后將其它組分依次加入，包括苯乙烯100kg、丙烯酸氨基丙酯4kg、甲基丙烯酸丁脂 60kg，在I小時內(nèi)陸續(xù)加完后，再于95°C保溫3小時，冷卻至45°C以下，經(jīng)100目過濾網(wǎng)過濾，完成一種苯丙乳液的制備，PH值約為4，固含量29± Iwt %。2、表面施膠乳液的制備將IOOkg所得苯丙乳液與1300kg生物膠乳(商品名稱YXB-201涂布粘合劑)混合均勻，得到表面施膠乳液。實(shí)施例4I、制備苯丙乳液原料去離子水690kg、90kgCS_08淀粉、0. 5kg淀粉酶(同實(shí)施例2)、15kg分子量為20000g/mol的明膠、35kg丙烯酸輕乙脂、Ikg陽離子單體二甲基二烯丙基氯化銨、0. 8kg濃度為按重量計20%的過硫酸銨水溶液作為引發(fā)劑、苯乙烯90kg、N，N' -亞甲基丙烯酰胺3kg、甲基丙烯酸乙脂55kg。在反應(yīng)罐中加入去離子水300kg,加入90kgCS_08淀粉,加入0. 5kg淀粉酶,升溫至65°C,反應(yīng)時間0. 5小時后通蒸汽加熱至85°C,加入15kg明膠,再加入200kg去離子水，至明膠溶于去離子水，保溫0. 5小時，再加入190kg去離子水，降溫至45°C，加入35kg丙烯酸羥乙脂，加入Ikg陽離子單體二甲基二烯丙基氯化銨，再次通水蒸氣加熱至95°C，加入
0.8kg濃度為按重量計20%的過硫酸銨水溶液作為引發(fā)劑(滴加方式，時間約I. 5小時)，然后將其它組分依次加入，包括苯乙烯90kg、N, N' -亞甲基丙烯酰胺3kg、甲基丙烯酸乙脂55kg，在I小時內(nèi)陸續(xù)加完后，再于95°C保溫3小時，冷卻至45°C以下，經(jīng)100目過濾網(wǎng)過濾，完成一種苯丙乳液的制備，PH值約為4，固含量29± Iwt %。2、表面施膠乳液的制備將IOOkg苯丙乳液與1500kg生物膠乳(商品名稱YXB_201涂布粘合劑)混合均勻，制得表面施膠乳液。實(shí)施例5I、制備苯丙乳液原料去離子水700kg、80kgCS-08淀粉、0. 6kg淀粉酶(同實(shí)施例3)、10kg明膠、25kg甲基丙烯酸羥乙脂、Ikg陽離子單體二甲基二烯丙基氯化銨、0. 3kg濃度為按重量計20%的過硫酸銨水溶液作為引發(fā)劑、苯乙烯80kg、丙烯酸縮水甘油脂lkg、甲基丙烯酸丙脂70kg、
在反應(yīng)罐中加入去離子水300kg,加入80kgCS_08淀粉,加入O. 6kg淀粉酶,升溫至65°C,反應(yīng)時間O. 5小時后通蒸汽加熱至85°C,加入IOkg明膠,再加入200kg去離子水，至明膠溶于去離子水，保溫O. 5小時，再加入200kg去離子水，降溫至45°C，加入25kg甲基丙烯酸羥乙脂，加入Ikg陽離子單體二甲基二烯丙基氯化銨，再次通水蒸氣加熱至95°C，力口Λ O. 3kg濃度為按重量計20%的過硫酸銨水溶液作為引發(fā)劑(滴加方式，時間約I. 5小時)，然后將其它組分依次加入，包括苯乙烯80kg、丙烯酸縮水甘油脂lkg、甲基丙烯酸丙脂70kg，在I小時內(nèi)陸續(xù)加完后，再于95°C保溫3小時，冷卻至45°C以下，經(jīng)100目過濾網(wǎng)過濾，完成一種苯丙乳液的制備，PH值約為4，固含量29± Iwt %。2、表面施膠乳液的制備將IOOkg所得苯丙乳液與1300kg生物膠乳(商品名稱YXB-201涂布粘合劑)混合均勻，得到表面施膠乳液。在以上實(shí)施例中，所用的丙烯酸酯類單體還可以使用等量的甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸異丁酯或甲基丙烯酸異辛酯等。所用的引發(fā)劑還可使用等量的過硫酸鉀或過硫酸 鈉等。實(shí)驗例I湖南某紙廠應(yīng)用實(shí)例(IOOwt^蘆葦堿法化學(xué)漿原料生產(chǎn)雙膠紙)數(shù)據(jù)測定數(shù)據(jù)測定Cobb值測定采用GB/T 1540-2002方法檢測待測紙樣；表面強(qiáng)度測定采用GB/T22365-2008方法檢測待測紙樣。雙膠紙試機(jī)期間定量均為70g/m2，空白對比例為未進(jìn)行表面施膠，另一對比例I為采用巴斯夫400DS表面施膠劑，產(chǎn)品采用傳統(tǒng)表面施膠助劑與表面施膠淀粉現(xiàn)場糊化工藝。該工廠正常漿內(nèi)施膠，其它工藝為與對比例相同的工藝條件。按實(shí)施例1-5中表面施膠乳液30kg/t紙應(yīng)用，測試結(jié)果見表I和表2表I
Cobb 值/ ( g/m2 )
樣品--—-
_ 下機(jī)測定值一周后測定值(常溫)
權(quán)利要求
1.一種苯丙乳液，其特征在于，包括以下重量份的組分 淀粉80-100份，淀粉酶0. 5-0. 6份，陽離子單體1-2份，丙烯酸酯類單體55-70份，交聯(lián)單體1-4份，苯乙烯80-100份，分散劑10-15份，羥乙脂25-35份，濃度為20wt%的引發(fā)劑水溶液0. 3-1份，去離子水630-700份。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的苯丙乳液，其特征在于，所述各組分的重量份為 淀粉100份，淀粉酶0. 6份，陽離子單體2份，丙烯酸酯類單體60份，交聯(lián)單體2份，苯乙烯90份，分散劑15份，羥乙脂30份，濃度為20wt%的引發(fā)劑水溶液0. 5份，去離子水690份。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的苯丙乳液，其特征在于， 所述淀粉為CS-8淀粉或其它同類木薯表面施膠專用淀粉； 所述交聯(lián)單體是N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺、甲基丙烯酸縮水甘油酯和甲基丙烯酰胺單體中的一種或多種的組合，優(yōu)選N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺； 所述羥乙脂是丙烯酸羥乙脂或甲基丙烯酸羥乙脂，優(yōu)選丙烯酸羥乙脂； 所述弓I發(fā)劑是過硫酸鹽類化合物。
所述分散劑是分子量為20000 100000g/mol的明膠，優(yōu)選明膠的分子量為20000-50000g/molo 所述丙烯酸酯單體是甲基丙烯酸丁脂、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸異丁酯或甲基丙烯酸異辛酯，優(yōu)選甲基丙烯酸丁脂；
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的苯丙乳膠，其特征在于， 所述淀粉酶為降粘專用生物酶制劑； 所述陽離子單體是丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DAC)、二甲基二烯丙基氯化銨、或甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯氯甲烷鹽(DMC)中的一種或多種的組合，優(yōu)選二甲基二烯丙基氯化銨。
5.一種權(quán)利要求1-4任一項所述苯丙乳液的制備方法，其特征在于，包括以下步驟將各種原料按一定順序加入反應(yīng)釜中，加熱進(jìn)行自由基乳液聚合反應(yīng)，所述自由基乳液聚合反應(yīng)的溫度為92-95°C，時間為5. 5-6. 5小時。
6.一種表面施膠乳液，其特征在于，包括權(quán)利要求1-4中任一項所述苯丙乳液和生物膠乳。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的表面施膠乳液，其特征在于，所述苯丙乳液生物膠乳的重量配比為12 1-15。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的表面施膠乳液，其特征在于，所述表面施膠乳液的固含量為按重量計45-48%。
9.權(quán)利要求1-4任一項所述苯丙乳液在各類紙張的表面施膠乳液中的應(yīng)用。
10.權(quán)利要求6-8任一項所述表面施膠乳液在造紙領(lǐng)域的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種苯丙乳液及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明的苯丙乳液包括以下組分淀粉，淀粉酶，陽離子單體，丙烯酸酯類單體，交聯(lián)單體，苯乙烯，分散劑，羥乙脂，濃度為20wt％的引發(fā)劑水溶液，去離子水。采用本發(fā)明的苯丙乳液與生物膠乳制成的表面施膠乳液具有更好的成膜性能和較好的疏水性能，可使紙張獲得較好的表面強(qiáng)度、印刷性能和一定的抗水性，而且環(huán)保，使用時，可將采用本發(fā)明的苯丙乳液制成的表面施膠乳液直接涂于紙張表面，表面施膠過程不再使用表面施膠淀粉，簡化了文化紙表面施膠操作工藝，改善了文化紙生產(chǎn)中表面施膠工藝穩(wěn)定性。
文檔編號C08F220/18GK102775542SQ201110121159
公開日2012年11月14日 申請日期2011年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月11日
發(fā)明者張百友, 郝丙業(yè), 雷得定 申請人:永港偉方(北京)科技股份有限公司