一种阳离子型表面施胶剂的合成方法技术

一种阳离子型表面施胶剂的合成方法：以有机溶剂为均相反应介质，以苯乙烯、丙烯酸酯、阳离子单体为共聚单体，并加入链转移剂和引发剂，进行聚合反应即制备得重均分子量为１０００～２０００的阳离子型表面施胶剂，各组分的重量百分含量为：有机溶剂６０～７５％，苯乙烯１０～１５％，丙烯酸酯１０～１５％，阳离子单体２～１０％，链转移剂０．１～１％，引发剂０．１～１％；该合成方法采用均相的非乳液聚合工艺以及高效的催化体系，具有较高的转化率；制备的表面施胶剂可提高纸张的环压强度、改善Ｃｏｂｂ值，加快成熟速度，不返潮；可降低纸张掉毛掉粉，显著提高纸张抗水性及强度，改善耐磨性、油墨亲合性、透气性、挺度等应用性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高分子化合物合成
，具体涉及一种阳离子型表面施胶剂 的合成方法，尤其涉及一种阳离子型聚苯乙烯-丙烯酸酯类表面施胶剂的合成方法。
技术介绍
目前，国内大部分造纸工艺中，防水抗潮的功能都是靠在浆内添加松香类或 合成类(如AKD， ASA等)的施胶剂，松香类或合成类施胶剂可以赋予纸和纸板 的一定施胶度，但有比较多的缺点(1) 由于现在再生浆使用较多，废纸来源复杂，增加了浆的波动性，从而也 引发浆内施胶的不稳定性，且浆内施胶效果有限；(2) 浆内添加，增加浆系统的化学品的使用，影响其它化学品(如助留助滤剂， 增强剂等)的使用效果；(3) 浆内施胶剂的单程留着率最好也只有不到90%，很多松香类施胶剂才60% 左右，流失的施胶剂在浆系统中就形成各种树脂和阴离子垃圾，经过一定时间的 积累就会影响接下来的纸页的滤水和成型，影响纸张强度，甚至沾网沾毛布从而 影响正常生产。在纸和纸板的表面涂上一层施胶剂，经干燥后施胶剂便在纸和纸板表面形 成一层胶膜，纸张经过表面施胶后表面性状会随之发生变化，应用性能因此而得 到改善，此技术为表面施胶技术。在资源价格猛涨，纸厂规模经营的情况下，纸机越来越大型化，高速化，高 度自动化，低成本添加，稳定的生产和效果是纸厂追求。在现在的环保趋势和产 业政策下，降低白水负荷，就意味着增加了生产用水的封闭循环程度，减少了吨 纸水耗，不单降低了生产成本，也降低了对水资源的损耗和依赖，因此，表面施 胶将逐步替代浆内施胶，表面施胶剂也为越来越多的纸厂认识和接受，也逐步替 代浆内施胶剂。所以，造纸用表面施胶剂的开发生产具有很大的经济、社会和环保价值。我国是世界造纸生产及消费大国，造纸表面施胶剂的需求与销量在全球市场 中占有较大的比重。随着表面施胶受到越来越多的造纸生产厂家的重视，开发适 合我国造纸行业需求的新型表面施胶剂产品显得极为重要，市场前景广阔。目前，国内外市售的合成聚合物表面施胶剂产品主要有四类苯乙烯-马来 酸酐聚合物溶液，简称SMA;苯乙烯-丙烯酸聚合物溶液，简称SAA;水性聚氨 酯溶液，简称PUD;苯乙烯-丙烯酸酯聚合物溶液，简称SAE。相应的聚合物表面施胶剂供应商主要有Hercules、 Cytec、 Georgia-Pacific、 Vinings、 BASF、 Eka和日本播磨公司等，其产品几乎垄断了高档纸张表面施胶的整个市场。国内的纸机表面施胶主要从80年代开始，主要使用对象包括涂布原纸、印 刷书写纸和胶版纸等。目前，我国应用较多的表面施胶剂有德国BASF公司的 DS-400(SAE类)、日本播磨公司生产的KN-5 O(SAA类)和KN-720(SMA类)等。 在众多合成聚合物表面施胶剂产品中，苯乙烯-丙烯酸酯类聚合物，特别是 阳离子型苯乙烯-丙烯酸酯类聚合物以其优越的成膜性、良好的耐油性和耐候性、 优良的亲合性与粘连性，成为众多同类产品中的佼佼者，代表着表面施胶产品开 发的发展方向。国内相关部门已开发生产的聚合物表面施胶剂产品，特别是SAE类产品， 但还存在着种种问题与不足，如徐旋改性苯乙烯一丙烯酸酯胶乳表面施胶剂的合 成及研究，采用无皂乳液聚合制得了阳离子含氟丙烯酸酯改性的苯乙烯一丙烯酸 醋酯乳液，但含氟聚合物的聚合物价格比较昂贵，对环境污染较大。吴宗华用定量的蒸馏水、乳化剂、二甲基二烯丙基氯化铵、苯乙烯和丙烯 酸丁酯，并加入过硫酸钾水溶液引发反应后得到共聚物乳液。专利10114842A将阳离子单体、交联单体、(甲基)丙烯酸酯类单体与(甲基) 苯乙烯加入由分散剂、乳化剂和引发剂组成的混合乳液中，进行自由基乳液聚合， 获得纸张表面施胶剂。该类反应用水作分散介质，形成的是乳液，属两相聚合，单体转化率低， 而且单体都是分子量较大，不容易降解，对环境污染较大，干扰杂离子的存在对纸张强度有一定的影响。美国专利4,060,679公布了一种较为有效的阳离子表面施胶剂的合成方 法。该表面施胶剂的活性成分为"苯乙烯-(甲基)丙烯酸酯-叔胺基丙烯酸类 衍生物"三元共聚物。该法采用连续、高温(200°C)、高压(20bar)合成工艺，不需要或只需要痕量的引发剂/链转移剂， 一步法就可以制得低分子量(Mw=1000-3000)的共聚物分子，生产成本较低，产品施胶性能优异。但该法 对生产工艺设备的要求过于苛刻，不符合我国的国情条件，不利于广泛推广应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于通过环保的均相聚合工艺，提供一种高效的低分子量阳离 子型聚苯乙烯-丙烯酸脂类表面施胶剂的合成方法，该合成方法以有机溶剂为反 应介质，采用均相的非乳液聚合工艺以及高效的催化体系，使原料具有较高的转 化率，该方法合成的表面施胶剂提高了纸张的环压强度、改善了 Cobb值，加快 了成熟速度，基本下机就成熟，不返潮。为达到以上目的，本专利技术提供的阳离子型表面施胶剂的合成方法，包括以下步骤以有机溶剂为均相反应介质，以苯乙烯、丙烯酸酯、阳离子单体为共聚单体，并加入链转移剂和引发剂，进行聚合反应即制备得重均分子量为1000~2000 的阳离子型表面施胶剂，各组分的重量百分含量为有机溶剂60~75%，苯乙烯 10~15%，丙烯酸酯10~15%，阳离子单体2~10%，链转移剂0.1~1%，引发剂 0.1~1%。所述的有机溶剂为乙醇、丙醇、异丙醇、乙酸、丙酸或乙二醇单甲基醚。 所述的丙烯酸酯为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯、N,N-二甲基羟乙基(甲基)丙烯酸酯中的 一种或它们的混合。所述的阳离子单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或二甲胺基丙撑丙烯酰胺。所述的链转移剂为一烯丙基胺、3-轻基-2-甲基丙烯、乙醇胺、甲基丙烯醇乙 烯酯或三乙胺醇。所述引发剂为过氧化特戊酸特丁酯或过氧化二碳酸酯。所述的聚合反应过程为取计量的有机溶剂、苯乙烯单体、丙烯酸酯单体、阳离子单体和链转移剂，依次加入反应容器内，升温至140~170°C，开始回流时， 分步加入引发剂，继续反应100 150min后，真空去除剩余的有机溶剂，降温， 加去离子水搅拌均匀即得阳离子型聚苯乙烯-丙烯酸脂共聚物表面施胶剂。分步加入引发剂的具体过程为将引发剂溶于有机溶剂中，先在10~20min 加入其总量的50~60%，保温30min后，将其余部分在60-120min内滴加完毕。聚合反应后产物经真空除去剩余的有机溶剂，降温至sere,加去离子水搅 拌后即得阳离子型聚苯乙烯-丙烯酸脂共聚物表面施胶剂。真空去除剩余有机溶剂时真空度为-0.095Mpa -O.015Mpa。本专利技术的物理化学性能 项目 指标粘度(cp， 25°C) 30±20 重均分子量 1000~2000pH 3.0 3.5固含量(％) 30±1本专利技术的有益效果(1) 本专利技术方法以环境接受性良好的有机溶剂为反应介质，采用均相的非乳 液聚合工艺以及高效的催化体系，保证原料具有较高的转化率；(2) 本专利技术合成方法反应温和、稳定，产品具有均一、稳定的化学结构，应 用效果显著；(3) 本专利技术合成方法简化了施胶工艺，提高了留着率，降低了成本、提高了 产品质量；(4) 本专利技术合成方法合成的表面施胶剂与淀粉一起对纸张进行表面施胶，不 但可以大幅度提高纸张的环压强度、显著改善Cobb值，明显加快成熟速度，基 本下机就成熟，不返潮，并可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阳离子型表面施胶剂的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：以有机溶剂为均相反应介质，以苯乙烯、丙烯酸酯、阳离子单体为共聚单体，并加入链转移剂和引发剂，进行聚合反应即制备得重均分子量为１０００～２０００的阳离子型表面施胶剂，各组分的重量百分含量为：有机溶剂６０～７５％，苯乙烯１０～１５％，丙烯酸酯１０～１５％，阳离子单体２～１０％，链转移剂０．１～１％，引发剂０．１～１％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孔韬，孟巨光，
申请(专利权)人：广州市星业科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]