一種陽離子型硅丙表面施膠助劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種陽離子型硅丙表面施膠助劑及其制備方法，屬于造紙化學(xué)品領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國商品出口量的增加，包裝業(yè)也迅速發(fā)展起來。瓦楞原紙是應(yīng)用最廣泛的 包裝材料，隨著瓦楞紙箱使用范圍的多樣化，對(duì)瓦楞紙的質(zhì)量要求也在不斷提高。近年來， 為降低成本，提高資源的利用率，更多地使用了非木材漿或廢紙，生產(chǎn)出的瓦楞紙的短纖維 量較高，紙張強(qiáng)度下降，然后再通過表面施膠，表膠覆蓋在紙頁表面并滲透和填充在纖維之 間的空隙中，可使紙的表面平滑細(xì)膩，同時(shí)還有望提高拉伸強(qiáng)度、耐折度、耐破度和抗水性 等多種性能。但是，現(xiàn)有技術(shù)中大部分的表面施膠劑成分是苯丙乳液，分子結(jié)構(gòu)多為線性結(jié) 構(gòu)，缺少交聯(lián)點(diǎn)，因而耐水性、抗候性較差，難以滿足高速紙機(jī)、膜轉(zhuǎn)移施膠等條件的施膠需 求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種陽離子型硅丙表面施膠助劑 及其制備方法。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：
[0005] 本發(fā)明的一種陽離子型硅丙表面施膠助劑，包括以下組分且各組分的重量份如 下：
[0006] 疏水單體 20-35份 親水單體 0.1-5份
[0007] 乳化劑 0.09-1.5份 引發(fā)劑 0.05-3份 pH調(diào)節(jié)劑 0.50-3份 硅烷偶聯(lián)劑 0.5-7份 水解抑制劑 0.1-1份 水 余量。
[0008] 具體地，前述的疏水單體為(^-(；取代基的苯乙烯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯 酸丙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙 烯酸異辛酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸叔丁酯及丙烯酸異辛酯中的一種或多種的混合物；其中 C1-C4取代基的苯乙烯包括但不限于：苯乙烯和α -甲基苯乙烯。
[0009] 具體地，前述的親水單體為甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙烯酰氧基乙 基二甲基芐基氯化銨、乙烯基芐基三甲基氯化銨、二烯丙基二甲基氯化銨、甲基丙烯酸二甲 氨基乙酯、丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺及丙烯腈 中的一種或多種的混合物。
[0010] 優(yōu)選地，前述乳化劑為陽離子乳化劑，包括C12-C18烷基三甲基氯化銨及C 12-(：18烷 基三甲基溴化銨中的一種或者多種。
[0011] 更優(yōu)選地，前述引發(fā)劑為水溶性引發(fā)劑，包括過硫酸鈉、過硫酸鉀、過硫酸銨、偶氮 二異丁脒二鹽酸鹽、偶氮二異丁咪唑啉二鹽酸鹽及特丁基過氧化氫-甲醛合次硫酸氫鈉中 的一種或多種。
[0012] 進(jìn)一步地，前述pH調(diào)節(jié)劑為甲酸、乙酸、草酸及硫酸水溶液的一種或多種。
[0013] 更進(jìn)一步地，如述硅烷偶聯(lián)劑為乙條基二異丙氧基硅烷、乙條基二乙氧基硅烷、乙 烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三（β -甲氧基乙氧基）硅烷及γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲基 硅烷的一種或多種。
[0014] 此外，前述水解抑制劑為乙二醇及丙二醇的一種或多種，所述水為去離子水。
[0015] 本發(fā)明還公開了如前所述的一種陽離子型硅丙表面施膠助劑的制備方法，包括如 下步驟：
[0016] S1、按照前述的重量份準(zhǔn)備各原料；將其中65%-90% (質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）乳化劑、 18% -40%的水、疏水單體及pH調(diào)節(jié)劑混合，制得乳液A ;
[0017] S2、將引發(fā)劑溶于7%的水中，制得引發(fā)劑溶液B ;
[0018] S3、將親水單體溶解于剩余的水中，制成親水單體溶液C ;
[0019] S4、稱取65% -95%的預(yù)乳液A的加入反應(yīng)容器中，然后向其中加入硅烷偶聯(lián)劑和 水解抑制劑，制得乳液D ;
[0020] S5、在反應(yīng)容器中，開啟攪拌裝置，依次再加入親水單體溶液C、余量乳化劑和剩余 的預(yù)乳液A，升溫至70°C ;向反應(yīng)釜中加入10% -40%的引發(fā)劑溶液
[0021] B，保溫10-30min，然后，向反應(yīng)容器中滴加乳液D，于I. 5-4. 5h內(nèi)滴加完畢，同時(shí) 滴加余量的引發(fā)劑溶液B ;
[0022] S6、全部滴加完畢后，升溫至75-85°C，保溫0· 5-2. 5h ;
[0023] S7、降溫至50°C以下，用120目篩過濾，得陽離子型有機(jī)硅表面施膠助劑。
[0024] 最終制得的陽離子型有機(jī)硅表面施膠助劑為粒徑在35_150nm的白色泛藍(lán)光 半透明的聚合物乳液，固含量為15-35 %，密度為1.0±0. lg/cm3, pH值為3. 0-4.0,粘度 〈lOOmPa · s (1#轉(zhuǎn)子，60r/min，25°C )。
[0025] 本發(fā)明的有益之處在于：本發(fā)明的陽離子型硅丙表面施膠助劑在提高紙的環(huán)壓指 數(shù)、耐破度、耐折度和拉伸強(qiáng)度的同時(shí)，賦予紙張良好的抗水性能。這是因?yàn)椋河袡C(jī)硅樹脂中 Si-O鍵能（450kJ/mol)遠(yuǎn)大于C-C鍵能（345kJ/mol)和C-O鍵能（351kJ/mol)，因而其分子 上的烷氧基活性較高，容易水解形成室溫交聯(lián)單元，其水解產(chǎn)生的Si-OH與Si-ΟΗ、淀粉或 紙張纖維上的羥基反應(yīng)，因此，有機(jī)硅樹脂能夠進(jìn)入到苯丙乳液型表面施膠劑的分子鏈中， 制備得到的陽離子型硅丙表面施膠劑，不僅可以賦予涂膜良好的耐水性、耐候性、抗污性及 抗老化等性能，而且可與淀粉、纖維等材料形成交聯(lián)點(diǎn)，從而與紙張的結(jié)合更好、更致密，可 提高紙張的環(huán)壓指數(shù)、耐破度、耐折度等力學(xué)性能。
[0026] 此外，本發(fā)明的表面施膠劑留著率接近100%，使用效率高，施膠成本相對(duì)較低，與 現(xiàn)有的陰離子型表面施膠劑相比，陽離子型表面施膠劑帶正電荷，可以很好地與陰離子淀 粉結(jié)合。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作具體的介紹。
[0028] 實(shí)施例1
[0029] S1、將200g水、80g苯乙烯、60g甲基丙烯酸甲酯、95g丙烯酸正丁酯、20g丙烯酸異 辛酯、35g丙烯酸乙酯、IOg醋酸和Sg十六烷基三甲基溴化銨混合均勻，制成預(yù)乳液A ;
[0030] S2、將Ig過硫酸鈉溶解于50g水中，制成引發(fā)劑溶液B ;
[0031] S3、稱取Ig丙稀酰胺、IOg丙稀腈、0. 5gN, N-二甲基丙稀酰胺、0.1 g甲基丙稀酰氧 基乙基二甲基芐基氯化銨、0. 2g二烯丙基二甲基氯化銨及I. 2g甲基丙烯酰氧乙基三甲基 氯化銨，溶解于455g水中，制成親水單體溶液C ;
[0032] S4、稱取385g預(yù)乳液A、4g乙烯基三異丙氧基硅烷、Ig乙烯基三（β-甲氧基乙氧 基）硅烷、0. 5g γ -甲基丙烯酰氧基丙基三甲基硅烷和2. 5g乙二醇，混合均勻制成乳液D ;
[0033] S5、將Ig十六烷基三甲基溴化銨、親水單體溶液C和剩余的預(yù)乳液A (約129g)加 入裝有溫度計(jì)和冷凝管的2L四口燒瓶中，攪拌下升溫至70°C，加入18g引發(fā)劑溶液B，保溫 20min后，開始滴加余量的乳液D，3. 5小時(shí)滴完，在這期間，同時(shí)加入余量的引發(fā)劑溶液B ;
[0034] S6、待所有原料都加完后，升溫至75 C，并保溫1小時(shí)；
[0035] S7、降溫至50°C以下，用120目濾布過濾后，即得陽離子型有機(jī)硅表面施膠助劑。
[0036] 實(shí)施例2
[0037] Sl、200g水、80g苯乙烯、20ga -甲基苯乙烯、45g甲基丙烯酸甲酯、95g丙烯酸正 丁酯、20g丙烯酸異辛酯、35g丙烯酸乙酯、Sg醋酸、Ig草酸、5g十六烷基三甲基溴化銨和3g 十二烷基三甲基溴化銨混合均勻，制成預(yù)乳液A ;
[0038] S2、將Ig偶氮二異丁脒二鹽酸鹽溶解于50g水中，制成引發(fā)劑溶液B ;
[0039] S3、稱取Ig丙稀酰胺、5g丙稀腈、0. 5g甲基丙稀酰胺、0. 3g乙烯基芐基三甲基氯化 銨、0. 2g二甲基二烯丙基氯化銨及Ig甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨，溶解于455g水中， 制成親水單體溶液C ;
[0040] S4、稱取350g預(yù)乳液A、4g乙烯基三異丙氧基硅烷、Ig乙烯基三（β-甲氧基氧基） 硅烷、0. 5g γ -甲基丙烯酰氧基丙基三甲基硅烷和2. 5g乙二醇，混合均勻制成乳液D ;
[0041] S5、將Ig十六烷基三甲基溴化銨、親水單體溶液C和剩余的預(yù)乳液A (約164g)加 入裝有溫度計(jì)和冷凝管的2L四口燒瓶中，攪拌下升溫至70°C，加入20g引發(fā)劑溶液B，保