用于纸和硬纸板涂覆的官能化的乙酸乙烯酯乙烯粘合剂制造技术

一种纸产品，其包含平面纤维性纤维素基材，和位于所述基材的表面上的涂料组合物，其包含互聚物，该互聚物是在(v)稳定化体系，其包含一种或多种阴离子和/或非离子型表面活性剂，但是小于大约1pphm的任何保护性胶体材料；和(v)水存在下，通过下面组分的乳液聚合来制备的：(i)一种或多种乙烯基酯单体；(ii)乙烯；(iii)不饱和硅烷共聚单体；和(iv)一种或多种乳液稳定化离子型共聚单体，其包含一种或多种的不饱和的取代的磺酸、一种或多种的不饱和膦酸或者那些酸之一的酯。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术涉及含水的、表面活性剂稳定的、官能化的基于乙烯基酯/乙烯的乳液互聚物，其当用于纸涂覆配制物中时显示了增强的干掉毛强度。专利技术背景着色的纸涂覆配制物通常包含有含水的合成聚合物粘合剂乳液和颜料，并且可以包含纸涂覆领域中典型使用的其他添加剂。乳液领域中的示例性聚合物粘合剂是乙酸乙烯酯共聚物和互聚物，包括乙酸乙烯酯/乙烯和乙酸乙烯酯/丙烯酸烷基酯共聚物和互聚物，和苯乙烯/丁二烯和苯乙烯/丙烯酸酯共聚物。这样的共聚物和互聚物还可以包含其他共聚单体例如共聚的烯属不饱和单羧酸或者二羧酸或者可以充当交联剂的其他不饱和共聚单体。美国专利No.4395499例如公开了用于纸涂覆的高强度颜料粘合剂，其具有增加的保水性和稳定性。该涂料组合物包含有含水合成聚合物胶乳，其包含下面的组分的分散的互聚物：乙烯基酯；聚烯属不饱和共聚单体(其可以是氰脲酸三烯丙基酯，异氰脲酸三烯丙基酯，马来酸二烯丙基酯，富马酸二烯丙基酯，二乙烯基苯或者邻苯二甲酸二烯丙基酯)；烯属不饱和单羧酸或者二羧酸共聚单体或者其半酯；和任选的丙烯酸烷基酯共聚单体。不管这些不同类型的纸涂覆粘合剂乳液的可得性如何，涂覆纸和涂覆硬纸板制造商一直需要鉴别纸涂覆乳液(即，纸涂覆粘合剂)，其当用于纸涂料组合物中时，在该组合物施用到纸和硬纸板产品上时，提供了增加的粘合强度。最经常的，粘合强度是通过被称作IGT抗掉毛性(pick resistance)测试的纸测试来量化的。在IGT掉毛测试中，IGT值越高，粘合剂越强，反之亦然。多种乳液聚合组分和技术可以影响粘合强度，但是通常，已知的是基于乙酸乙烯酯的粘合剂(例如聚乙酸乙烯酯，乙酸乙烯酯-乙烯，乙酸乙烯酯-丙烯酸酯和上述基于乙酸乙烯酯的粘合剂)提供了比更通常使用的涂料粘合剂如苯乙烯丁二烯和苯乙烯丙烯酸酯更低的粘合强度。为了补偿由于使用这样的基于乙烯基酯的粘合剂的纸涂料组合物所提供的较低的IGT抗掉毛性，需要更高的粘合剂含量，并且这当然损害了用这些类型的涂料粘合剂所制造的涂覆纸和硬纸板产品的收益率。多年来，已经开发的用于纸涂覆应用的乙酸乙烯酯/乙烯(VAE)共聚物和互聚物非常少，这归因于与处理乙烯气体相关的问题。美国专利No.3337482例如公开了纸涂料组合物，其含有颜料和粘合剂乳液，该乳液包含乙烯，乙酸乙烯酯和烯属不饱和单羧酸或者二羧酸例如丙烯酸或者马来酸的共聚物。'482专利的粘合剂乳液是通过共聚单体的乳液聚合，使用非离子型乳化剂(其包含聚氧乙烯油基或者月桂基苯基醚)来制备的。EP0140227公开了用于纸涂覆的高强度颜料粘合剂，其具有增加的保水性和稳定性。该涂料组合物包含有含水合成聚合物胶乳和颜料，并且可以包含着色纸涂覆领域中所用的其他添加剂。该胶乳包含乙烯基酯，有机官能化硅烷，羧基和/或酰胺官能度和任选的乙烯和/或其他可聚合物共聚单体。但是，更最近的，已经开发了装置和专业技术，来非常容易地以商业生产规模来聚合和稳定环境友好的乙烯基酯/乙烯，例如乙酸乙烯酯/乙烯(VAE)涂料粘合剂。因此，涉及表面活性剂稳定的乙烯基酯/乙烯共聚物和互聚物的乳液聚合领域目前的状况使得这样的聚合物物质成为用于纸/硬纸板涂覆应用的非常令人期望的候选。如果通过这样的VAE基粘合剂所表现出的粘合强度可以与基于非乙烯基酯的粘合剂例如基于苯乙烯丁二烯和苯乙烯丙烯酸酯的那些的粘合强度相当，则可以实现用于VAE基产品的这样的商业潜力。美国专利公开2012/0021237公开了表面活性剂稳定的胶乳乳液，其可以作为粘合剂用于纸涂料组合物中。这样的胶乳乳液包含通过选自下面的单体的乳液聚合所形成的互聚物：乙烯基酯例如乙酸乙烯酯；乙烯；某些不饱和的单羧酸和二羧酸物质例如丙烯酸或者马来酸酐；和某些聚烯属不饱和交联共聚单体例如邻苯二甲酸二烯丙基酯。这些胶乳乳液是用表面活性剂稳定的，其基本上没有环境方面不可信的烷基酚乙氧基化物(APE)。含有这种类型的胶乳乳液粘合剂的纸涂料组合物表现出特别令人期望的涂覆强度，其是通过这样的组合物所提供的干掉毛值(如这里所定义的)来量化的。常规上，这些共聚物是通过在水乳液中聚合适当的共聚单体来制备的。这样的乳液可以通过加入常规的表面活性剂(阴离子，非离子，阳离子)作为乳化剂来稳定。这样的乳液也可以通过包括保护性胶体例如基于聚乙烯醇(PVOH)，离子改性淀粉，水溶性淀粉，淀粉醚，聚丙烯酸，羧甲基纤维素，天然树胶，凝胶，合成聚合物，或者水溶性纤维素醚例如羟乙基纤维素(HEC)的那些来稳定。从允许有效地将所述乳液与不同类型的填料(其是纸涂料组合物中所用的)配混的观点来说，基本上全表面活性剂基的乙烯基酯/乙烯(VAE)胶乳乳液(即，含有非常少的或者没有保护性胶体作为乳液稳定剂的那些)是特别令人期望的。基本上全表面活性剂稳定的粘合剂乳液还提供了与造纸中由纸工业典型所用的其他材料例如苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)乳液优异的相容性。不管这样的填料的配混和相容性益处，基本上全表面活性剂基的乙烯基酯/乙烯乳液在用作纸涂料组合物时，可以在造纸过程中导致一些加工问题。具体地，当用全表面活性剂粘合剂乳液涂覆的纸离开110℃-120℃下的固化炉，然后在一系列导辊上行进并且可能穿过剪切机时，这样的加工问题可以显现。基本上全表面活性剂稳定的涂料组合物具有转移到辊上和产生累积的趋势，这可以引起维护问题。另外，有时候，这种累积可以转移回纸张，这可以引起纸表面上不期望的异常。已经进行了尝试来保持基本上全表面活性剂基胶乳粘合剂的益处，同时使得上文所述加工问题最小化。这样的尝试例如包括使用用表面活性剂乳化剂和保护性胶体例如PVOH二者稳定的基于乙烯基酯-乙烯的乳液。虽然一些这样的尝试已经取得了某些成功，但是这些混合的乳化剂/胶体系统必须非常精确地配制，并且甚至即使这样，也仍然具有不提供全部的益处(该益处可以通过使用任一类型的单独的稳定剂系统来实现)的趋势。因此，持续地需要确定基于乙烯基酯/乙烯共聚物乳液的纸涂料组合物，其表现出基本上全表面活性剂稳定的乳液的全部益处，但是其不导致造纸过程中不利的加工问题的不可接受的发生。现在已经发现通过选择某些类型和相对量的共聚单体和稳定化表面活性剂，可以制备特别令人期望的乙烯基酯/乙烯类型胶乳粘合剂。这样的胶乳粘合剂是令人期望的，因为它们可以用于提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纸产品，其包含：平面纤维性纤维素基材；和位于所述基材的表面上的涂料组合物，其包含互聚物，该互聚物是通过乳液聚合下面的组分来制备的：i)一种或多种乙烯基酯单体；ii)乙烯；iii)不饱和硅烷共聚单体；和iv)一种或多种乳液稳定化离子型共聚单体，其包含一种或多种：(a)不饱和的取代的有机磺酸或者其盐，(b)不饱和的有机膦酸或者其盐，(c)不饱和的取代的有机磺酸酯/盐/酸或者硫酸酯/盐/酸，或者(d)不饱和的有机膦酸酯/盐/酸或者磷酸酯/盐/酸；该乳液聚合是在下面组分存在下进行的：v)稳定化体系，其包含一种或多种阴离子和/或非离子型表面活性剂，但是小于大约1pphm的任何保护性胶体材料；和vi)水。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种纸产品，其包含：
平面纤维性纤维素基材；和
位于所述基材的表面上的涂料组合物，其包含互聚物，该互聚物
是通过乳液聚合下面的组分来制备的：
i)一种或多种乙烯基酯单体；
ii)乙烯；
iii)不饱和硅烷共聚单体；和
iv)一种或多种乳液稳定化离子型共聚单体，其包含一种或多种：
(a)不饱和的取代的有机磺酸或者其盐，(b)不饱和的有机膦酸或者其
盐，(c)不饱和的取代的有机磺酸酯/盐/酸或者硫酸酯/盐/酸，或者(d)
不饱和的有机膦酸酯/盐/酸或者磷酸酯/盐/酸；
该乳液聚合是在下面组分存在下进行的：
v)稳定化体系，其包含一种或多种阴离子和/或非离子型表面活性
剂，但是小于大约1pphm的任何保护性胶体材料；和
vi)水。
2.根据权利要求1的纸产品，其中该互聚物包含大约0.1pphm-
大约5pphm的所述一种或多种乳液稳定化离子型共聚单体。
3.根据权利要求1的纸产品，其中该一种或多种乳液稳定化离子
型共聚单体选自丙烯酰氨基甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸酯和乙烯基磺酸
钠。
4.根据权利要求1的纸产品，其中该一种或多种乳液稳定化离子
型共聚单体选自乙烯基膦酸、乙烯基膦酸酯/盐/酸、基于甲基丙烯酸
的膦酸酯/盐/酸、聚乙二醇单甲基丙烯酸酯的磷酸酯、和(甲基)丙烯酸
磷酸酯/盐/酸。
5.根据权利要求1的纸产品，其中该乳液稳定化离子型共聚单体
进一步包含一种或多种的丙烯酸、甲基丙烯酸、和马来酸、马来酸酐、
富马酸和衣康酸的C4-C8烷基半酯。
6.根据权利要求1的纸产品，其进一步包含大约2pphm的丙烯酸
共聚单体。
7.根据权利要求1的纸产品，其中该互聚物包含大约0.1pphm-
大约3pphm的所述不饱和硅烷共聚单体。
8.根据权利要求1的纸产品，其中该乙烯基酯单体是乙酸乙烯酯，
和该不饱和硅烷共聚单体是乙烯基三烷氧基硅烷。
9.根据权利要求8的纸产品，其中该不饱和硅烷共聚单体选自乙
烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、ω-甲基丙烯酰氧丙基-三甲
氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、
乙烯基丙基三异丙氧基硅烷、乙烯基丙基三异丁氧基硅烷、乙烯基三
异丁氧基硅烷、乙烯基戊基三叔丁氧基硅烷、乙烯基丙基-甲基二戊氧
基硅烷和乙烯基丙基三仲丁氧基硅烷。
10.根据权利要求1的纸产品，其中该稳定化体系包含聚氧乙烯
缩合物。
11.根据权利要求1的纸产品，其中该稳定化体系包含选自下面
的阴离子型表面活性剂：烷基芳基磺酸酯/盐/酸、碱金属烷基硫酸盐、
磺酸酯化的烷基酯和脂肪酸皂。
12...

【专利技术属性】
技术研发人员：史轶芳，R·法瓦哈，张云龙，韩毅，H·V·博克斯特尔，G·鲍尔，J·舒尔特，
申请(专利权)人：塞拉尼斯乳液有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE