專利名稱：一種陽離子無皂苯丙表面施膠劑及其制備方法
技術領域：
本發明涉及輕型紙表面施膠劑的制備領域，特別涉及一種陽離子無皂苯丙表面施 膠劑及其制備方法。
背景技術：
我國現在已步入世界紙張生產、消費大國行列，在紙張生產過程中需要數百個品 種的造紙化學品。現代的造紙技術中，表面施膠已成為紙頁表面施膠處理的主要形式，性能 優異的表面施膠劑能夠減少紙頁的掉毛掉粉現象和提高紙張的表面強度，同時有效地提高 了紙張的耐折度、抗水性、抗張強度、挺度和平滑度，減少透氣度，改進了印刷性能等，顯著 地提高紙張的質量檔次和使用的價值。輕型紙生產采用的漿料配比以化學機械漿為主，這 些漿料中含有大量的木素，纖維比較挺硬、纖維間結合力較差，由于輕型紙的纖維組織較松 弛，厚度相對較大，它的抗張性能相對也較差一點，且極易受潮而產生變形。這些因素造成 了紙頁表面強度和平滑度下降，以致印刷過程中出現掉粉掉毛現象。另一方面隨著印刷技 術和裝備的不斷發展，印刷行業對紙張的表面強度、平滑度、印刷適性等要求越來越高，而 現在使用的紙張因添加更多的填料造成了紙頁表面強度和平滑度下降，以致印刷過程中出 現掉毛、掉粉現象。輕型紙傳統的表面施膠劑有淀粉、氧化淀粉、磷酸酯淀粉、聚丙烯酰胺改 性淀粉和聚乙烯醇等，它們在使用過程中存在著和纖維的親和力較差、成膜易斷裂容易出 現印刷過程中的掉毛、掉粉現象、抗水性較差、表面強度不夠等缺點，使其適用的范圍受到 了限制。目前開始使用苯丙乳液是由苯乙烯與丙烯酸酯單體通過乳液聚合制備的共聚物， 其制備過程多使用小分子乳化劑，既影響輕型紙的耐水性能和成膜性能又存在環境污染， 且多為水溶液性的陰離子聚合物，在使用過程中由于水中含有Al3+，Ca2+等，會引起乳液沉 淀，對施膠有不利影響。
發明內容
為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種陽離子無皂苯丙表面 施膠劑及其制備方法，所得的一種陽離子無皂苯丙表面施膠劑具有和輕型紙纖維結合優 良、減輕掉毛掉粉、改善施膠度、提高表面強度和能適應高速印刷等特點。為達到上述目的，本發明采用的技術方案為一種陽離子無皂苯丙表面施膠劑的分子結構為
CH3CH2OHCH3
WsICH2-CHI~fcH2—c ~PCH2-CH]fcH—CHJ-fc-ch^AA
L |Jxl_ Jy L Jz LJm 匕I」n
COOCH3 COOC4H9COOCH2CH2N(CH3)3CI陽離子無皂苯丙表面施膠劑其中x、y、ζ、m、η均為大于零的整數。一種陽離子無皂苯丙表面施膠劑的制備方法為以聚乙烯醇1799為分散劑，以過硫酸銨為引發劑，以苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯醇和甲基丙烯酰氧乙基三 甲基氯化銨為混合單體進行無皂乳液聚合反應制備陽離子無皂苯丙表面施膠劑，其反應過 程為
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苯乙烯甲基丙烯酸甲酯丙烯酸丁酯丙烯醇甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化
銨
<formula>formula see original document page 6</formula>陽離子無皂苯丙表面施膠劑其中x、y、Z、m、n均為大于零的整數。一種陽離子無皂苯丙表面施膠劑的制備方法，具體包括以下步驟第一步，將苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和丙烯醇按8 2 20 5的質 量比混合制成混合單體，第二步，將過硫酸銨和去離子水以質量比1 20制成過硫酸銨水溶液，第三步，將聚乙烯醇1799和去離子水按質量比1 20加入反應器在85-95°C時攪 拌0. 5-1. 5小時，使聚乙烯醇1799溶解，第四步，給溶解的聚乙烯醇1799中加入去離子水形成聚乙烯醇水溶液，聚乙烯醇 1799和去離子水的質量比為1 127，降溫至60-70°C，第五步，給聚乙烯醇水溶液中加入過硫酸銨水溶液和混合單體，聚乙烯醇水溶液、 過硫酸銨水溶液與混合單體的質量比為148 21 35，滴加完混合單體后繼續滴加甲 基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨，混合單體與甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨的質量比為 35 8，整個加料時間為1-2小時，第六步，加料完畢后于80_90°C保溫反應2. 0-3. O小時，第七步，降溫到30-40°C，用100-200目網過濾，出料，得到陽離子無皂苯丙表面施 膠劑。由于一種陽離子無皂苯丙表面施膠劑具有良好的耐水性、耐候性、成膜性等優點， 消除了小乳化劑導致的缺點和污染，陽離子無皂苯丙表面施膠劑在寬的PH范圍內顯正電 性，可以和帶負電的紙張纖維形成強的離子鍵從而可提高附著力，具有和纖維結合優良、減 輕掉毛掉粉、改善施膠度、提高表面強度和能適應高速印刷等特點。
具體實施例方式下面將以具體實施例對本發明的方法作進一步詳細的描述。實施例一
一種陽離子無皂苯丙表面施膠劑的制備方法，具體包括以下步驟第一步，將8克苯乙烯、2克甲基丙烯酸甲酯、20克丙烯酸丁酯和5克丙烯醇按 8 2 20 5的質量比混合制成混合單體，第二步，將1克過硫酸銨和20克去離子水以質量比1 20制成過硫酸銨水溶液，第三步，將1克聚乙烯醇1799和20克去離子水按質量比1 20加入反應器在 85°C時攪拌0. 5小時，使聚乙烯醇1799溶解，第四步，給溶解的聚乙烯醇1799中加入127克去離子水形成聚乙烯醇水溶液，聚 乙烯醇1799和去離子水的質量比為1 127，降溫至60°C，第五步，給聚乙烯醇水溶液中加入21克過硫酸銨水溶液和35克混合單體，聚乙烯 醇水溶液、過硫酸銨水溶液與混合單體的質量比為148 21 35，滴加完混合單體后繼續 滴加8克甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨，混合單體與甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨的 質量比為35 8，整個加料時間為1小時，第六步，加料完畢后于80°C保溫反應2. 0小時，第七步，降溫到30°C，用100目網過濾，出料，得到陽離子無皂苯丙表面施膠劑。實施例二一種陽離子無皂苯丙表面施膠劑的制備方法，具體包括以下步驟第一步，將8克苯乙烯、2克甲基丙烯酸甲酯、20克丙烯酸丁酯和5克丙烯醇按 8 2 20 5的質量比混合制成混合單體，第二步，將1克過硫酸銨和20克去離子水以質量比1 20制成過硫酸銨水溶液，第三步，將1克聚乙烯醇1799和20克去離子水按質量比1 20加入反應器在 87°C時攪拌0. 7小時，使聚乙烯醇1799溶解，第四步，給溶解的聚乙烯醇1799中加入127克去離子水形成聚乙烯醇水溶液，聚 乙烯醇1799和去離子水的質量比為1 127，降溫至62°C，第五步，給聚乙烯醇水溶液中加入21克過硫酸銨水溶液和35克混合單體，聚乙烯 醇水溶液、過硫酸銨水溶液與混合單體的質量比為148 21 35，滴加完混合單體后繼續 滴加8克甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨，混合單體與甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨的 質量比為35 8，整個加料時間為1. 2小時，第六步，加料完畢后于80°C保溫反應2. 2小時，第七步，降溫到32°C，用120目網過濾，出料，得到陽離子無皂苯丙表面施膠劑。實施例三一種陽離子無皂苯丙表面施膠劑的制備方法，具體包括以下步驟第一步，將8克苯乙烯、2克甲基丙烯酸甲酯、20克丙烯酸丁酯和5克丙烯醇按 8 2 20 5的質量比混合制成混合單體，第二步，將1克過硫酸銨和20克去離子水以質量比1 20制成過硫酸銨水溶液，第三步，將1克聚乙烯醇1799和20克去離子水按質量比1 20加入反應器在 89°C時攪拌0. 9小時，使聚乙烯醇1799溶解，第四步，給溶解的聚乙烯醇1799中加入127克去離子水形成聚乙烯醇水溶液，聚 乙烯醇1799和去離子水的質量比為1 127，降溫至64°C，第五步，給聚乙烯醇水溶液中加入21克過硫酸銨水溶液和35克混合單體，聚乙烯醇水溶液、過硫酸銨水溶液與混合單體的質量比為148 21 35，滴加完混合單體后繼續 滴加8克甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨，混合單體與甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨的 質量比為35 8，整個加料時間為1. 4小時，第六步，加料完畢后于84°C保溫反應2. 4小時，第七步，降溫到34°C，用140目網過濾，出料，得到陽離子無皂苯丙表面施膠劑。實施例四一種陽離子無皂苯丙表面施膠劑的制備方法，具體包括以下步驟第一步，將8克苯乙烯、2克甲基丙烯酸甲酯、20克丙烯酸丁酯和5克丙烯醇按 8 2 20 5的質量比混合制成混合單體，第二步，將1克過硫酸銨和20克去離子水以質量比1 20制成過硫酸銨水溶液，第三步，將1克聚乙烯醇1799和20克去離子水按質量比1 20加入反應器在 91°C時攪拌1. 1小時，使聚乙烯醇1799溶解，第四步，給溶解的聚乙烯醇1799中加入127克去離子水形成聚乙烯醇水溶液，聚 乙烯醇1799和去離子水的質量比為1 127，降溫至66°C，第五步，給聚乙烯醇水溶液中加入21克過硫酸銨水溶液和35克混合單體，聚乙烯 醇水溶液、過硫酸銨水溶液與混合單體的質量比為148 21 35，滴加完混合單體后繼續 滴加8克甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨，混合單體與甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨的 質量比為35 8，整個加料時間為1. 6小時，第六步，加料完畢后于86°C保溫反應2. 6小時，第七步，降溫到36°C，用160目網過濾，出料，得到陽離子無皂苯丙表面施膠劑。實施例五一種陽離子無皂苯丙表面施膠劑的制備方法，具體包括以下步驟第一步，將8克苯乙烯、2克甲基丙烯酸甲酯、20克丙烯酸丁酯和5克丙烯醇按 8 2 20 5的質量比混合制成混合單體，第二步，將1克過硫酸銨和20克去離子水以質量比1 20制成過硫酸銨水溶液，第三步，將1克聚乙烯醇1799和20克去離子水按質量比1 20加入反應器在 93°C時攪拌1. 3小時，使聚乙烯醇1799溶解，第四步，給溶解的聚乙烯醇1799中加入127克去離子水形成聚乙烯醇水溶液，聚 乙烯醇1799和去離子水的質量比為1 127，降溫至68°C，第五步，給聚乙烯醇水溶液中加入21克過硫酸銨水溶液和35克混合單體，聚乙烯 醇水溶液、過硫酸銨水溶液與混合單體的質量比為148 21 35，滴加完混合單體后繼續 滴加8克甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨，混合單體與甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨的 質量比為35 8，整個加料時間為1. 8小時，第六步，加料完畢后于88°C保溫反應2. 8小時，第七步，降溫到38°C，用180目網過濾，出料，得到陽離子無皂苯丙表面施膠劑。實施例六一種陽離子無皂苯丙表面施膠劑的制備方法，具體包括以下步驟第一步，將8克苯乙烯、2克甲基丙烯酸甲酯、20克丙烯酸丁酯和5克丙烯醇按 8 2 20 5的質量比混合制成混合單體，
第二步，將1克過硫酸銨和20克去離子水以質量比1 20制成過硫酸銨水溶液，第三步，將1克聚乙烯醇1799和20克去離子水按質量比1 20加入反應器在 95°C時攪拌1. 5小時，使聚乙烯醇1799溶解，第四步，給溶解的聚乙烯醇1799中加入127克去離子水形成聚乙烯醇水溶液，聚 乙烯醇1799和去離子水的質量比為1 127，降溫至70°C，第五步，給聚乙烯醇水溶液中加入21克過硫酸銨水溶液和35克混合單體，聚乙烯 醇水溶液、過硫酸銨水溶液與混合單體的質量比為148 21 35，滴加完混合單體后繼續 滴加8克甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨，混合單體與甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨的 質量比為35 8，整個加料時間為2小時，第六步，加料完畢后于90°C保溫反應3. 0小時，第七步，降溫到40°C，用200目網過濾，出料，得到陽離子無皂苯丙表面施膠劑。
權利要求
一種陽離子無皂苯丙表面施膠劑，其特征在于其分子結構為陽離子無皂苯丙表面施膠劑其中x、y、z、m、n均為大于零的整數。FDA0000021243560000011.tif
2.一種陽離子無皂苯丙表面施膠劑的制備方法，其特征在于以聚乙烯醇1799為分散 劑，以過硫酸銨為引發劑，以苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯醇和甲基丙烯酰氧 乙基三甲基氯化銨為混合單體進行無皂乳液聚合反應制備陽離子無皂苯丙表面施膠劑。
3.根據權利要求2所述的一種陽離子無皂苯丙表面施膠劑的制備方法，其特征在于 具體包括以下步驟第一步，將苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和丙烯醇按8 2 20 5的質量比 混合制成混合單體，第二步，將過硫酸銨和去離子水以質量比1 20制成過硫酸銨水溶液， 第三步，將聚乙烯醇1799和去離子水按質量比1 20加入反應器在85-95°C時攪拌 0. 5-1. 5小時，使聚乙烯醇1799溶解，第四步，給溶解的聚乙烯醇1799中加入去離子水形成聚乙烯醇水溶液，聚乙烯醇1799 和去離子水的質量比為1 127，降溫至60-70°C，第五步，給聚乙烯醇水溶液中加入過硫酸銨水溶液和混合單體，聚乙烯醇水溶液、過硫 酸銨水溶液與混合單體的質量比為148 21 35，滴加完混合單體后繼續滴加甲基丙烯酰 氧乙基三甲基氯化銨，混合單體與甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨的質量比為35 8，整 個加料時間為1-2小時，第六步，加料完畢后于80-90°C保溫反應2. 0-3. 0小時，第七步，降溫到30-40°C，用100-200目網過濾，出料，得到陽離子無皂苯丙表面施膠劑。
4.根據權利要求2或3所述的一種陽離子無皂苯丙表面施膠劑的制備方法，其特征在 于具體包括以下步驟第一步，將8克苯乙烯、2克甲基丙烯酸甲酯、20克丙烯酸丁酯和5克丙烯醇按 8 2 20 5的質量比混合制成混合單體，第二步，將1克過硫酸銨和20克去離子水以質量比1 20制成過硫酸銨水溶液， 第三步，將1克聚乙烯醇1799和20克去離子水按質量比1 20加入反應器在85°C時 攪拌0. 5小時，使聚乙烯醇1799溶解，第四步，給溶解的聚乙烯醇1799中加入127克去離子水形成聚乙烯醇水溶液，聚乙烯 醇1799和去離子水的質量比為1 127，降溫至60°C，第五步，給聚乙烯醇水溶液中加入21克過硫酸銨水溶液和35克混合單體，聚乙烯醇水 溶液、過硫酸銨水溶液與混合單體的質量比為148 21 35，滴加完混合單體后繼續滴加 8克甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨，混合單體與甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨的質量 比為35 8，整個加料時間為1小時，第六步，加料完畢后于80°C保溫反應2. 0小時，第七步，降溫到30°C，用100目網過濾，出料，得到陽離子無皂苯丙表面施膠劑。
5.根據權利要求2或3所述的一種陽離子無皂苯丙表面施膠劑的制備方法，其特征在 于具體包括以下步驟第一步，將8克苯乙烯、2克甲基丙烯酸甲酯、20克丙烯酸丁酯和5克丙烯醇按 8 2 20 5的質量比混合制成混合單體，第二步，將1克過硫酸銨和20克去離子水以質量比1 20制成過硫酸銨水溶液， 第三步，將1克聚乙烯醇1799和20克去離子水按質量比1 20加入反應器在87°C時 攪拌0. 7小時，使聚乙烯醇1799溶解，第四步，給溶解的聚乙烯醇1799中加入127克去離子水形成聚乙烯醇水溶液，聚乙烯 醇1799和去離子水的質量比為1 127，降溫至62°C，第五步，給聚乙烯醇水溶液中加入21克過硫酸銨水溶液和35克混合單體，聚乙烯醇水 溶液、過硫酸銨水溶液與混合單體的質量比為148 21 35，滴加完混合單體后繼續滴加 8克甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨，混合單體與甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨的質量 比為35 8，整個加料時間為1.2小時，第六步，加料完畢后于80°C保溫反應2. 2小時，第七步，降溫到32°C，用120目網過濾，出料，得到陽離子無皂苯丙表面施膠劑。
6.根據權利要求2或3所述的一種陽離子無皂苯丙表面施膠劑的制備方法，其特征在 于具體包括以下步驟第一步，將8克苯乙烯、2克甲基丙烯酸甲酯、20克丙烯酸丁酯和5克丙烯醇按 8 2 20 5的質量比混合制成混合單體，第二步，將1克過硫酸銨和20克去離子水以質量比1 20制成過硫酸銨水溶液， 第三步，將1克聚乙烯醇1799和20克去離子水按質量比1 20加入反應器在89°C時 攪拌0. 9小時，使聚乙烯醇1799溶解，第四步，給溶解的聚乙烯醇1799中加入127克去離子水形成聚乙烯醇水溶液，聚乙烯 醇1799和去離子水的質量比為1 127，降溫至64°C，第五步，給聚乙烯醇水溶液中加入21克過硫酸銨水溶液和35克混合單體，聚乙烯醇水 溶液、過硫酸銨水溶液與混合單體的質量比為148 21 35，滴加完混合單體后繼續滴加 8克甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨，混合單體與甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨的質量 比為35 8，整個加料時間為1.4小時，第六步，加料完畢后于84°C保溫反應2. 4小時，第七步，降溫到34°C，用140目網過濾，出料，得到陽離子無皂苯丙表面施膠劑。
7.根據權利要求2或3所述的一種陽離子無皂苯丙表面施膠劑的制備方法，其特征在 于具體包括以下步驟第一步，將8克苯乙烯、2克甲基丙烯酸甲酯、20克丙烯酸丁酯和5克丙烯醇按 8 2 20 5的質量比混合制成混合單體，第二步，將1克過硫酸銨和20克去離子水以質量比1 20制成過硫酸銨水溶液， 第三步，將1克聚乙烯醇1799和20克去離子水按質量比1 20加入反應器在91°C時 攪拌1. 1小時，使聚乙烯醇1799溶解，第四步，給溶解的聚乙烯醇1799中加入127克去離子水形成聚乙烯醇水溶液，聚乙烯 醇1799和去離子水的質量比為1 127，降溫至66°C，第五步，給聚乙烯醇水溶液中加入21克過硫酸銨水溶液和35克混合單體，聚乙烯醇水 溶液、過硫酸銨水溶液與混合單體的質量比為148 21 35，滴加完混合單體后繼續滴加 8克甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨，混合單體與甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨的質量 比為35 8，整個加料時間為1.6小時，第六步，加料完畢后于86°C保溫反應2. 6小時，第七步，降溫到36°C，用160目網過濾，出料，得到陽離子無皂苯丙表面施膠劑。
8.根據權利要求2或3所述的一種陽離子無皂苯丙表面施膠劑的制備方法，其特征在 于具體包括以下步驟第一步，將8克苯乙烯、2克甲基丙烯酸甲酯、20克丙烯酸丁酯和5克丙烯醇按 8 2 20 5的質量比混合制成混合單體，第二步，將1克過硫酸銨和20克去離子水以質量比1 20制成過硫酸銨水溶液， 第三步，將1克聚乙烯醇1799和20克去離子水按質量比1 20加入反應器在93°C時 攪拌1. 3小時，使聚乙烯醇1799溶解，第四步，給溶解的聚乙烯醇1799中加入127克去離子水形成聚乙烯醇水溶液，聚乙烯 醇1799和去離子水的質量比為1 127，降溫至68°C，第五步，給聚乙烯醇水溶液中加入21克過硫酸銨水溶液和35克混合單體，聚乙烯醇水 溶液、過硫酸銨水溶液與混合單體的質量比為148 21 35，滴加完混合單體后繼續滴加 8克甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨，混合單體與甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨的質量 比為35 8，整個加料時間為1.8小時，第六步，加料完畢后于88°C保溫反應2. 8小時，第七步，降溫到38°C，用180目網過濾，出料，得到陽離子無皂苯丙表面施膠劑。
9.根據權利要求2或3所述的一種陽離子無皂苯丙表面施膠劑的制備方法，其特征在 于具體包括以下步驟第一步，將8克苯乙烯、2克甲基丙烯酸甲酯、20克丙烯酸丁酯和5克丙烯醇按 8 2 20 5的質量比混合制成混合單體，第二步，將1克過硫酸銨和20克去離子水以質量比1 20制成過硫酸銨水溶液， 第三步，將1克聚乙烯醇1799和20克去離子水按質量比1 20加入反應器在95°C時 攪拌1. 5小時，使聚乙烯醇1799溶解，第四步，給溶解的聚乙烯醇1799中加入127克去離子水形成聚乙烯醇水溶液，聚乙烯 醇1799和去離子水的質量比為1 127，降溫至70°C，第五步，給聚乙烯醇水溶液中加入21克過硫酸銨水溶液和35克混合單體，聚乙烯醇水 溶液、過硫酸銨水溶液與混合單體的質量比為148 21 35，滴加完混合單體后繼續滴加 8克甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨，混合單體與甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨的質量 比為35 8，整個加料時間為2小時，第六步，加料完畢后于90°C保溫反應3. 0小時，第七步，降溫到40°C，用200目網過濾，出料，得到陽離子無皂苯丙表面施膠劑。
全文摘要
本發明公開了一種陽離子無皂苯丙表面施膠劑及其制備方法，一種陽離子無皂苯丙表面施膠劑的分子結構為。陽離子無皂苯丙表面施膠劑其制備方法為由以聚乙烯醇1799為分散劑，以過硫酸銨為引發劑，以苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯醇和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨為混合單體進行無皂乳液聚合反應制備陽離子無皂苯丙表面施膠劑，所得的陽離子無皂苯丙表面施膠劑具有和纖維結合優良、減輕掉毛掉粉、改善施膠度、提高表面強度和能適應高速印刷等特點。
文檔編號D21H19/12GK101831027SQ2010101688
公開日2010年9月15日 申請日期2010年5月11日 優先權日2010年5月11日
發明者付旭東, 張國運, 彭莉, 徐永建, 楊軍勝, 楊秀芳 申請人:陜西科技大學