一种纸基材料用无氟防油剂及其应用的制作方法

本发明涉及防油剂领域，具体涉及一种纸基材料用无氟防油剂及其应用。

背景技术：

1、除了淋膜，现在多在抄纸过程中添加入极少量的防油剂或在纸表面涂上一层有防油性能的涂料，降低纸张表面张力，可以赋予纸质基材以防油性能，而且还不影响纸制品的循环利用。虽然防油效果优异，但是这类防水防油剂通常采用长链的全氟烷基单体（perfluorinated compounds，pfcs），碳原子数大于6，通常是8个碳原子的c8-pfcs（含8个碳全氟碳化物），全氟烷基中碳原子的链越长，其具备的防水防油性能也就越好，这是因为含氟聚合物能够在纸品纤维上形成一层薄膜，膜层中含氟的长侧链能够在界面上伸展而且定向排列，该膜层能够显著降低基材的表面能，小于一般液体，所以具备防水防油的性能。

2、但是近些年来通过研究发现，这些长链的氟烷基化合物在使用过程中会产生对环境和人体有害的全氟辛酸铵/全氟辛烷磺酸盐(pfoa/s)，低剂量的这些物质具有生物累积性，尤其是长期与食品接触，对人体有很强的致毒性，可能引起对生物的遗传、生殖、发育、肝脏和心血管等疾病。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服上述背景技术中现有技术的不足，提供一种纸基材料用无氟防油剂，其通过减少量在表面涂布，能达到良好的防油性能，来替代氟类防油剂。

2、为达到上述目的，本发明提出了一种纸基材料用无氟防油剂，其特征包括聚合物a和水性树脂b，按绝干质量百分比计，其中聚合物a的用量占比为60-80%，水性树脂b的用量占比为20-40%；所述的聚合物a选自丙烯酸、2-羟乙酯甲基丙烯酸酯磷酸酯、甲基丙烯酸羟基酯、（甲基）丙烯酸酯单体、功能单体的聚合物；水性树脂b为醋酸乙烯酯与n-（异丁氧基）甲基丙烯酰胺及亲水分散单体聚合后碱水解后水溶解树脂。

3、作为优选，所述（甲基）丙烯酸酯单体选自（甲基）丙烯酸甲酯、（甲基）丙烯酸乙酯、（甲基）丙烯酸丙酯、（甲基）丙烯酸丁酯、（甲基）丙烯酸异辛酯、（甲基）丙烯酸十二酯、（甲基）丙烯酸十八酯、（甲基）丙烯酸二十二酯中的多种。

4、作为优选，所述功能单体为具有三个或以上不饱和键以上官能团的可聚合单体。

5、作为优选，所述的功能单体选自三羟甲基丙烷三（甲基）丙烯酸酯，乙氧化三羟甲基丙烷三（甲基）丙烯酸酯、季戊四醇四（甲基）丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三（甲基）丙烯酸酯中的一种或多种。

6、作为优选，所述的聚合物a，其分子量范围为5万-20万，粒径范围为70-95nm；

7、作为优选，所述亲水分散单体为2- 丙烯酰胺 -2- 甲基丙磺酸，甲基丙烯磺酸钠中的一种或多种。

8、作为优选，所述水性树脂b的醇解度为99%以上，分子量范围在15-20万。

9、作为优选，聚合物a中（甲基）丙烯酸羟基酯与水性树脂b中n-（异丁氧基）甲基丙烯酰胺摩尔用量比为1:2。

10、另，本发明提出了上述无氟防油剂在纸基材料中的应用，应用时匹配的涂布方式包括计量棒涂布、刮刀涂布、汽刀涂布、凹版涂布等，涂布量控制在0.5-1.5g/m2。

11、本发明所述的无氟防油剂，其适用于纸基材料如纸浆模塑材料，原生木浆制备的纸基材料等纸基材料中；

12、本发明的技术效果，本发明无氟防油剂由聚合物a、水性树脂b组成，聚合物a通过（甲基）丙烯酸酯单体之间调配组合调配成膜功能，2-羟乙酯甲基丙烯酸酯磷酸酯作为共聚乳化单体，多不饱和烯键功能单体提高交联密度，提高内聚强度，制备纳米粒径无皂乳液聚合物，成膜性能及其好；水性树脂b通过醋酸乙烯酯与n-（异丁氧基）甲基丙烯酰胺及亲水分散单体制备的分散性良好，分子量较高，粘度适中的功能性聚乙烯醇水溶液；两者复合后形成的水性分散物，高温熟化时通过甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、n-（异丁氧基）甲基丙烯酰胺产生交联，形成复合防油层膜，具有低涂布量下产生优秀的防油效果。

技术特征：

1.一种纸基材料用无氟防油剂，其特征包括聚合物a和水性树脂b，按绝干质量百分比计，其中聚合物a的用量占比为60-80%，水性树脂b的用量占比为20-40%；所述的聚合物a选自丙烯酸、2-羟乙酯甲基丙烯酸酯磷酸酯、甲基丙烯酸羟基酯、（甲基）丙烯酸酯单体、功能单体的聚合物；水性树脂b为醋酸乙烯酯与n-（异丁氧基）甲基丙烯酰胺及亲水分散单体聚合后碱水解后水溶解树脂。

2.根据权利要求1所述的纸基材料用无氟防油剂，其特征在于：所述（甲基）丙烯酸酯单体选自（甲基）丙烯酸甲酯、（甲基）丙烯酸乙酯、（甲基）丙烯酸丙酯、（甲基）丙烯酸丁酯、（甲基）丙烯酸异辛酯、（甲基）丙烯酸十二酯、（甲基）丙烯酸十八酯、（甲基）丙烯酸二十二酯中的多种。

3.根据权利要求1所述的纸基材料用无氟防油剂，其特征在于：所述功能单体为具有三个或以上不饱和键以上官能团的可聚合单体。

4.根据权利要求4所述的纸基材料用无氟防油剂，其特征在于：所述的功能单体选自三羟甲基丙烷三（甲基）丙烯酸酯，乙氧化三羟甲基丙烷三（甲基）丙烯酸酯、季戊四醇四（甲基）丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三（甲基）丙烯酸酯中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的纸基材料用无氟防油剂，其特征在于：所述的聚合物a，其分子量范围为5万-20万，粒径范围为70-95nm。

6.根据权利要求1所述的纸基材料用无氟防油剂，其特征在于：所述亲水分散单体为2-丙烯酰胺 -2- 甲基丙磺酸，甲基丙烯磺酸钠中的一种或多种。

7.根据权利要求2所述的纸基材料用无氟防油剂，其特征在于：所述水性树脂b的醇解度为99%以上，分子量范围在15-20万。

8.根据权利要求1所述的纸基材料用无氟防油剂，其特征在于：聚合物a中（甲基）丙烯酸羟基酯与水性树脂b中n-（异丁氧基）甲基丙烯酰胺摩尔用量比为1:2。

9.根据权利要求1-9任一所述的无氟防油剂在纸基材料中的应用。

10.根据权利要求9所述的无氟防油剂在纸基材料中的应用，其特征在于：应用时匹配的涂布方式包括计量棒涂布、刮刀涂布、汽刀涂布、凹版涂布等，涂布量控制在0.5-1.5g/m2。

技术总结
本发明公开了一种纸基材料用无氟防油剂，其特征包括聚合物A和水性树脂B，按绝干质量百分比计，其中聚合物A的用量占比为60‑80%，水性树脂B的用量占比为20‑40%；通过两者复合后形成的水性分散物，高温熟化时通过甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、N‑（异丁氧基）甲基丙烯酰胺产生交联，形成复合防油层膜，具有低涂布量下产生优秀的防油效果。

技术研发人员：郑刚,张仿仿,戴玲
受保护的技术使用者：浙江九本环保技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13