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CN110894256A - 一种苯乙烯衍生共聚物类施胶剂及其制备方法 - Google Patents

一种苯乙烯衍生共聚物类施胶剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种苯乙烯衍生共聚物类施胶剂，是将酚类物质和有机酸酐与苯乙烯类单体和丙烯酸酯类单体共聚而成的。其制备方法包括如下步骤：将酚类物质、有机酸酐和强碱溶于水中混合后充分反应；再加入丙烯酸酯类单体、苯乙烯类单体、乳化剂、分子量调节剂、引发剂进行自由基聚合，制得所述苯乙烯衍生共聚物类施胶剂。本发明苯乙烯衍生共聚物类施胶剂是一种新型的施胶剂，该施胶剂是在传统SAE施胶剂的基础上，引入酚类物质后，可以明显提高施胶后纸张的强度和耐折度。

Description

一种苯乙烯衍生共聚物类施胶剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及造纸业施胶剂制备领域，尤其涉及一种苯乙烯衍生共聚物类施胶剂及其制备方法。
背景技术
施胶剂是一种造纸的添加剂，通过施胶工艺，可以赋予纸张一定的物理性能，防止一些流体的渗入和扩散，同时赋予纸和纸板抗墨、抗水、抗乳液、抗腐蚀等性能以提高其平滑度、强度和使用期。现在常用的SAE施胶剂存在强度差，耐折性差的问题。因此，现有技术还有待改进。
发明内容
本发明旨在提供一种苯乙烯衍生共聚物类施胶剂，以及该苯乙烯衍生共聚物类施胶剂的制备方法，以解决背景技术存在的上述缺陷。
本发明是通过如下的技术方案实现的：
一种苯乙烯衍生共聚物类施胶剂，是将酚类物质和有机酸酐与苯乙烯类单体和丙烯酸酯类单体共聚而成的。
优选的，所述酚类物质的结构通式如式(I)所示：
Figure BDA0001797335140000011
式(I)中，R1为氢、烷氧基或芳香族取代基；R2为氢、烷氧基或芳香族取代基；R3为氢、含C1-C12饱和或不饱和烷基、羟基、羧基、羰基、磺酸基、氨基或芳香族取代基。
进一步优选的，所述酚类物质选自苯酚、对羟基苯丙烷、愈创木酚、紫丁香基苯丙烷、对香豆醇、松柏醇、芥子醇、5-羟基松柏醇及其共聚物或衍生物中的至少一种。最好是选自苯酚、对羟基苯丙烷或愈创木酚中的至少一种。
优选的，所述有机酸酐选自马来酸酐、邻苯二甲酸酐、戊二酸酐、醋酸酐或C6-C16二元脂肪酸酐中的至少一种；最好是选自马来酸酐、邻苯二甲酸酐和戊二酸酐中的至少一种。
优选的，所述苯乙烯类单体为苯乙烯或甲基苯乙烯中的至少一种。
优选的，所述丙烯酸酯类单体选自丙烯腈、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、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-2-乙基己酯、丙烯酸或甲基丙烯酸C8-C16烷基酯中的至少一种；最好是丙烯酸正丁酯或丙烯酸甲酯。
本发明苯乙烯衍生共聚物类施胶剂，可以采用本领域常规的聚合方法进行合成，例如自由基聚合反应。
进一步的，本发明苯乙烯衍生共聚物类施胶剂的制备方法，包括如下步骤：将酚类物质、有机酸酐和强碱溶于水中混合后充分反应；再加入丙烯酸酯类单体、苯乙烯类单体、乳化剂、分子量调节剂、引发剂进行自由基聚合，制得所述苯乙烯衍生共聚物类施胶剂。
上述反应的温度一般在60℃-90℃之间。
优选的，上述各组分的重量份数如下：
Figure BDA0001797335140000021
所述强碱包括碱金属氢氧化物和碱土金属氢氧化物，优选氢氧化钠或氢氧化钾中的至少一种。
所述乳化剂、分子量调节剂和引发剂可选用本领域常用的助剂。优选的，所述分子量调节剂选自正十二硫醇、叔十二硫醇、正丁硫醇中的至少一种；所述乳化剂选用阳离子型醚化淀粉、阳离子聚丙烯酰胺或其他阳离子型聚合物的至少一种；所述引发剂选自过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的至少一种。
反应体系中使用的水主要作为分散介质，其用量可以根据各组分的分散混合情况、实际反应过程需要以及最终产物的固含量等因素进行调节。在上述反应体系中，一般控制添加量在200-1200份。
本发明还提供上述苯乙烯衍生共聚物类施胶剂的应用，其可以用于纸张的表面施胶。
本发明苯乙烯衍生共聚物类施胶剂是一种新型的施胶剂，该施胶剂是在传统SAE施胶剂的基础上，引入了酚类物质。本发明人发现，酚类物质的引入，可以明显提高施胶后纸张的强度和耐折度。具体机理尚不十分清楚，可能是由于在SAE施胶剂聚合反应过程中加入酚类物质后，酚类物质具有的多官能团和苯环结构提高了产物的韧性，从而在施胶后可以提高纸张的强度和耐折度。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行阐述，但并不限制本发明。
实施例1
苯乙烯衍生共聚物类施胶剂的制备：
将苯酚100g、马来酸酐20g、氢氧化钠(32wt％固含量)20g加去离子水625g搅拌60℃反应1h，再滴入丙烯酸正丁酯20g、苯乙烯20g的混合单体以及阳离子醚化淀粉10g、正十二硫醇0.5g、过硫酸钾1g、去离子水100g的混合水溶液，滴加时间1h，然后保温2h经冷却过滤后制得所述苯乙烯衍生共聚物类施胶剂，固含量19.52wt％，pH＝6.24(使用PHS-3C精密pH计测得)。
实施例2
苯乙烯衍生共聚物类施胶剂的制备：
将对羟基苯丙烷150g、马来酸酐50g、氢氧化钾(32wt％固含量)30g加去离子水325g搅拌85℃反应1.5h，再滴入丙烯酸正丁酯40g、甲基苯乙烯40g的混合单体以及阳离子醚化淀粉15g、正十二硫醇0.7g、过硫酸钾1.5g、去离子水100g的混合水溶液，滴加时间2h，然后保温4h经冷却过滤后制得所述苯乙烯衍生共聚物类施胶剂，固含量41.32wt％，pH＝6.19(使用PHS-3C精密pH计测得)。
实施例3
苯乙烯衍生共聚物类施胶剂的制备：
将苯酚200g、邻苯二甲酸酐30g、氢氧化钠(32wt％固含量)35g加去离子水710g搅拌80℃反应2h，再滴入丙烯酸甲酯40g、苯乙烯50g的混合单体以及阳离子醚化淀粉20g、正十二硫醇1g、过硫酸铵2g、去离子水100g的混合水溶液，滴加时间3h，然后保温5h经冷却过滤后制得所述苯乙烯衍生共聚物类施胶剂，固含量29.75wt％，pH＝6.38(使用PHS-3C精密pH计测得)。
实施例4
苯乙烯衍生共聚物类施胶剂的制备：
将愈创木酚150g、邻苯二甲酸酐50g、氢氧化钠(32wt％固含量)30g加去离子水325g搅拌75℃反应2h，再滴入丙烯酸正丁酯40g、甲基苯乙烯40g的混合单体以及阳离子醚化淀粉15g、叔十二硫醇0.7g、过硫酸铵1.5g、去离子水100g的混合水溶液，滴加时间2h，然后保温4h经冷却过滤后制得所述苯乙烯衍生共聚物类施胶剂，固含量40.66wt％，pH＝6.32(使用PHS-3C精密pH计测得)。
实施例5
苯乙烯衍生共聚物类施胶剂的制备：
将对羟基苯丙烷150g、马来酸酐50g、氢氧化钠(32wt％固含量)30g加去离子水170g搅拌90℃反应2h，再滴入丙烯酸甲酯40g、苯乙烯40g的混合单体以及阳离子醚化淀粉15g、叔十二硫醇0.7g、过硫酸铵1.5g、去离子水100g的混合水溶液，滴加时间3h，然后保温6h经冷却过滤后制得所述苯乙烯衍生共聚物类施胶剂，固含量48.8wt％，pH＝6.11(使用PHS-3C精密pH计测得)。
实施例6
苯乙烯衍生共聚物类施胶剂的制备：
将愈创木酚150g、马来酸酐50g、氢氧化钠(32wt％固含量)30g加去离子水325g搅拌75℃反应2h，再滴入丙烯酸甲酯40g、甲基苯乙烯40g的混合单体以及阳离子醚化淀粉15g、叔十二硫醇0.7g、过硫酸铵1.5g、去离子水100g的混合水溶液，滴加时间2h，然后保温4h经冷却过滤后制得所述苯乙烯衍生共聚物类施胶剂，固含量40.11wt％，pH＝6.22(使用PHS-3C精密pH计测得)。
对比例
将丙烯酸正丁酯20g、苯乙烯20g混合，在60℃下滴加阳离子醚化淀粉10g、正十二硫醇0.5g、过硫酸钾1g、去离子水100g的混合水溶液，滴加时间1h，然后保温2h经冷却过滤后制得SAE施胶剂，固含量33.5wt％，pH＝5.6(使用PHS-3C精密pH计测得)。
应用实施例
酶转淀粉浓度10％，加入145ppm淀粉酶，搅拌升温至90-95℃，保温糊化30min后调至65℃恒温，备用。
施胶方案：使用上述氧化淀粉液与表面施胶剂，表面施胶工艺配比：
淀粉：表面施胶剂＝35：3(干/湿)。
采用瓦楞纸作为施胶原纸，使用上述胶料，在实验室小型施胶机上，以相同的施胶量(单面2.5g/m2)分别进行单面施胶，施胶后的纸样以相同的温度、时间(120℃*20s)在上光机上进行干燥，按照国家标准GB/T1540-2002，采用可勃(Cobb)值测试方法在翻转式可勃吸收性试验仪上进行纸张吸水性的测定，测定时间为60s，然后用DCP-KY3000环压度仪、DCP-NPY5600电脑测控纸板耐折度仪检测纸张的环压强度、耐折度。
实验结果如表1所示。
表1施胶剂施胶效果对比
施胶剂种类 环压强度 耐折度 Cobb值g/m<sup>2</sup>
对比例 186 4 53.0
实施例1 199 7 50.2
实施例2 189 8 51.5
实施例3 196 7 52.7
实施例4 197 5 55.4
实施例5 190 6 51.1
实施例6 192 7 54.8
从上述应用结果可以看出：使用本发明实施例1～6制备的苯乙烯衍生共聚物类施胶剂，与对比例相比，具有良好的环压强度和耐折度。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种苯乙烯衍生共聚物类施胶剂，其特征在于，是将酚类物质和有机酸酐与苯乙烯类单体和丙烯酸酯类单体共聚而成的。
2.如权利要求1所述的苯乙烯衍生共聚物类施胶剂，其特征在于，所述酚类物质的结构通式如式(I)所示：
Figure FDA0001797335130000011
式(I)中，R1为氢、烷氧基或芳香族取代基；R2为氢、烷氧基或芳香族取代基；R3为氢、含C1-C12饱和或不饱和烷基、羟基、羧基、羰基、磺酸基、氨基或芳香族取代基。
3.如权利要求2所述的苯乙烯衍生共聚物类施胶剂，其特征在于，所述酚类物质选自苯酚、对羟基苯丙烷、愈创木酚、紫丁香基苯丙烷、对香豆醇、松柏醇、芥子醇、5-羟基松柏醇及其共聚物或衍生物中的至少一种。
4.如权利要求1所述的苯乙烯衍生共聚物类施胶剂，其特征在于，所述有机酸酐选自马来酸酐、邻苯二甲酸酐、醋酸酐、戊二酸酐和C6-C16二元脂肪酸酐中的至少一种。
5.如权利要求1所述的苯乙烯衍生共聚物类施胶剂，其特征在于，所述丙烯酸酯类单体选自丙烯腈、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、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-2-乙基己酯、丙烯酸或甲基丙烯酸C8-C16烷基酯中的至少一种。
6.制备如权利要求1-5任一项所述苯乙烯衍生共聚物类施胶剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：将酚类物质、有机酸酐和强碱溶于水中混合后充分反应；再加入丙烯酸酯类单体、苯乙烯类单体、乳化剂、分子量调节剂、引发剂进行自由基聚合，制得所述苯乙烯衍生共聚物类施胶剂。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，各组分的重量份数如下：
Figure FDA0001797335130000021
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述强碱包括碱金属氢氧化物和碱土金属氢氧化物，优选氢氧化钠或氢氧化钾中的至少一种。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述分子量调节剂选自正十二硫醇、叔十二硫醇、正丁硫醇中的至少一种；所述乳化剂选自阳离子型醚化淀粉、阳离子聚丙烯酰胺或其他阳离子型聚合物的至少一种；所述引发剂选自过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的至少一种。
10.权利要求1-5任一项所述苯乙烯衍生共聚物类施胶剂的应用，其特征在于，用于纸张的表面施胶。
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