一种添加松香的表面施胶剂及其制备方法与应用的制作方法

专利名称：一种添加松香的表面施胶剂及其制备方法与应用的制作方法
技术领域：
本发明属于造纸化学品制备工艺领域，特别涉及一种添加松香的表面施胶剂及其 制备方法与应用。
背景技术：
松香是由松树分泌出来的粘稠液体加以蒸馏而得到的天然树脂，是含有共轭双键 的不饱和酸，是用于造纸浆内施胶的主要化学品。经过多次改进，松香已能应用于中性抄纸 环境，从而使纸张具有一定的强度和憎水性。表面施胶是在成纸表面进行涂布处理，从而使纸张获得一定的强度和防水性的方 法。由于具有不会干扰纸浆中湿部化学品的添加，不会干扰纤维与纤维之间的氢键结合，没 有施胶剂的随水流失，能减少造纸废水的负荷，能降低纸的两面差，能改善纸的印刷性能， 胶液利用效率高等特点，尤其是具有提高纸的抗水性等优点，使表面施胶方法得到广泛应用。常用的表面施胶剂是疏水性单体，如苯乙烯、丙烯酸酯类等合成的高分子乳液。美 国专利US5741889采用30% 35%的阳离子松香，与1 % 6%的聚烷基乙烯-2-丙烯酸 共聚物(相对于松香的加入量)在高剪切力作用下均勻混合，形成一种质量分数为20% 25%的阳离子松香乳液作为表面施胶剂，获得很好的防水性能，但这过程中松香并没有发 生化学反应，只是混合，混合必须采用高剪切的方法，对设备要求高。

发明内容
为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供-防水性能强的添加松香的表面施胶剂。本发明的另一目的在于提供上述表面施胶剂的制备方法。本发明的再一目的在于提供上述表面施胶剂的应用。
-种施胶效果好、 本发明的目的通过下述技术方案实现 份数的成分制备得到
-种添加松香的表面施胶剂，由以下质量松香1 5份
次氯酸盐或双氧水2 5份
复合乳化剂1 1. 8份
亲水单体2. 5 3. 5份
疏水单体100份
引发剂0. 4 0. 8份
水171. 5 255. 2 份；
所述的次氯酸盐优选次氯酉髮钠或次氯酸钙。
所述的复合乳化剂优选烷基酚聚氧乙烯醚(0P-10)与十
成的混合物，特别优选烷基酚聚氧乙烯醚(0P-10)与十:
烷基硫酸钠(SDS)形 烷基硫酸钠(SDS)以1 9
41 3(质量比)的比例形成的混合物。所述的亲水单体优选丙烯酸、丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺中的一种。所述的疏水单体优选苯乙烯与丙烯酸酯形成的混合物，特别优选苯乙烯与丙烯酸 酯以5 2 5 4(质量比)的比例形成的混合物；所述的丙烯酸酯优选甲基丙烯酸甲 酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯中的一种。所述的引发剂优选过硫酸铵。所述的水优选蒸馏水。上述添加松香的表面施胶剂的制备方法，包含以下步骤(1)复合乳化剂的配制1 1. 8份复合乳化剂中加99 178. 2份水，配制成复合 乳化剂溶液；(2)亲水单体的配制2. 5 3. 5份亲水单体中加22. 5 31. 5份水，配制成亲水 单体溶液；(3)引发剂的配制0. 4 0. 8份引发剂中加50份水，配制成引发剂溶液；(4)将1 5份松香、2 5份次氯酸盐或双氧水、步骤(1)得到复合乳化剂溶液 总质量的60%、步骤(2)得到的亲水单体溶液加入到烧瓶中，搅拌混合，水浴加热至65°C ；(5)当烧瓶中水浴温度至65°C时，将100份疏水单体滴加于烧瓶中，进行单体预乳 化，滴加时间以松香溶解为准，得到预乳化单体溶液；(6)将步骤⑴得到复合乳化剂溶液总质量的40%逐滴加入装有步骤(6)制得预 乳化单体溶液总质量的40%的烧瓶中，滴加完成后，将水浴升温至75°C ；(7)当水浴温度升至75°C时，将步骤(3)制得的引发剂溶液总质量的50%逐滴 加入烧瓶中；当肉眼观察到溶液有蓝光出现时，计时继续反应lOmin，然后调节水浴温度至 82 0C ；(8)当水浴温度升至82°C时，同时滴加步骤(5)制得的预乳化单体溶液总质量的 60%和步骤(3)制得的引发剂溶液总质量的50% ；然后将水浴温度调节至90°C，继续反应 Ih ；自然冷却，得到添加松香的表面施胶剂成品。 以上各物质成分均按质量份计。所述步骤(1)中复合乳化剂溶液为质量百分比浓度为的复合乳化剂溶液。所述步骤(2)中亲水单体溶液为质量百分比浓度为10%的亲水单体溶液。所述步骤(6)中滴加时间为30min。步骤(7)中的引发剂溶液在15min滴加完毕。步骤(8)中的同时滴加预乳化单体溶液和引发剂溶液在2. 5 3h滴加完成。本发明制备得到的施胶剂是黄色的乳状液。上述添加松香的表面施胶剂在造纸行业中的应用，可改善纸表面性质，特别是大 幅提高成纸的防水性。上述添加松香的表面施胶剂的应用，在使用时与氧化淀粉进行混合施涂，两者比 例为20 1 (重量比)，施涂量为lg/m2。施胶效果很好，吸水值在30GSM左右。松香作为纸张的浆内施胶剂的历史悠久，通过干燥部烘缸的高温作用，使松香与 纤维融合包围，达到防水的目的。本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果
1、本发明的施胶剂制备方法中，松香不需要乳化即可直接参加反应进入施胶剂， 解决了松香的难溶于水，难乳化的问题。2、本发明的施胶剂制备方法中，松香不需要高剪切力搅拌就能均勻地进入施胶体 系中，解决了对设备要求高的问题。3、本发明的表面施胶剂能显著改善纸的表面性质，尤其能大幅提高成纸的防水 性。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。实施例1以下各物质成分均按质量份计。(1)复合乳化剂的配制取0P-10乳化剂0. 1份和十二烷基硫酸钠0. 9份加入小烧 杯中混合，加入99份蒸馏水，充分搅拌，配制成质量百分比浓度为的复合乳化剂溶液；(2)亲水单体的配制取丙烯酸2. 5份于小烧杯中，加入22. 5份蒸馏水，充分搅 拌，配制成质量百分比浓度为10%的丙烯酸溶液；(3)疏水单体的配制由苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯按质量比5 4于小烧杯中混 合，两者共100份，得到疏水单体溶液；(4)引发剂的配制0. 4份过硫酸铵，加蒸馏水50份，得到过硫酸铵溶液；(5)将1份松香、2份次氯酸钠、步骤(1)中得到复合乳化剂溶液总质量的60%、丙 烯酸溶液加入到四口烧瓶中，开动搅拌器充分搅拌混合，水浴加热至65°C ；(6)当四口烧瓶中水浴温度至65°C时，开始将疏水单体溶液滴加于四口烧瓶中， 进行单体预乳化，疏水单体溶液30min滴加完毕，得到预乳化的单体溶液。反应完毕后，取 出预乳化单体溶液总质量的60%于另一容器中备用即备用的预乳化的单体溶液；(7)将步骤(1)中得到复合乳化剂溶液总质量的40%逐滴加入装有预乳化单体溶 液总质量的40%的四口烧瓶中，滴加完成后，将水浴升温至75°C ；(8)当水浴温度升至75°C时，将过硫酸铵溶液总质量的50%逐滴加入四口烧瓶 中，15min滴加完毕；当肉眼观察到溶液有蓝光出现时，计时继续反应lOmin，然后调节水浴 温度至82V ；(9)当水浴温度升至82°C时，同时滴加备用的预乳化单体溶液(预乳化单体溶液 总质量的60% )和剩余的过硫酸铵溶液(过硫酸铵溶液总质量的50% )，2. 5h滴加完成； 然后将水浴温度调节至90°C，继续反应Ih ；(10)待产品自然冷却至50°C左右，取出，即得到添加松香的表面施胶剂成品，为 黄色的乳状液。将所制得的松香表面施胶剂与氧化淀粉进行混合施涂，两者比例为20 1(重量 比)，施涂量选择lg/m2。施涂原纸为工厂提供的瓦楞原纸(105GSM)，采用绕丝涂布棒进行， 吸水值采用Cobb值1分钟测量。施涂后吸水值35GSM。实施例2以下各物质成分均按质量份计。(1)复合乳化剂的配制取OP-IO乳化剂0. 3份和十二烷基硫酸钠0. 9份加入小
6烧杯中混合，加入118. 8份蒸馏水，充分搅拌，配制成质量百分比浓度为的复合乳化剂 溶液；(2)亲水单体的配制取丙烯酰胺3. 5份于小烧杯中，加入31. 5份蒸馏水，充分搅 拌，配制成质量百分比浓度为10%的亲水单体溶液；(3)疏水单体的配制由苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯按质量比5 3于小烧杯中混 合，两者共100份，得到疏水单体溶液；(4)引发剂的配制0. 5份过硫酸铵，加蒸馏水50份，得到引发剂过硫酸铵溶液；(5)将3份松香、4份次氯酸钠、步骤(1)中得到复合乳化剂溶液总质量的60%、亲 水单体溶液加入到四口烧瓶中，开动搅拌器充分搅拌混合，水浴加热至65°C ；(6)当四口烧瓶中水浴温度至65°C时，开始将疏水单体溶液滴加于四口烧瓶中， 进行单体预乳化，疏水单体溶液30min滴加完毕，得到预乳化的单体溶液。反应完毕后，取 出预乳化单体溶液总质量的60%于另一容器中备用即备用的预乳化的单体溶液；(7)将步骤(1)中得到复合乳化剂溶液总质量的40%逐滴加入装有预乳化单体溶 液总质量的40%的四口烧瓶中，滴加完成后，将水浴升温至75°C ；(8)当水浴温度升至75°C时，将过硫酸铵溶液总质量的50%逐滴加入四口烧瓶 中，15min滴加完毕；当肉眼观察到溶液有蓝光出现时，计时继续反应lOmin，然后调节水浴 温度至82V ；(9)当水浴温度升至82°C时，同时滴加备用的预乳化单体溶液(预乳化单体溶液 总质量的60% )和剩余的过硫酸铵溶液(过硫酸铵溶液总质量的50% )，2. 5h滴加完成； 然后将水浴温度调节至90°C，继续反应Ih ；(10)待产品自然冷却至50°C左右，取出，即得到添加松香的表面施胶剂成品，为 黄色的乳状液。将所制得的松香表面施胶剂与氧化淀粉进行混合施涂，两者比例为20 1(重量 比)，施涂量选择lg/m2。施涂原纸为工厂提供的瓦楞原纸(105GSM)，采用绕丝涂布棒进行， 吸水值采用Cobb值1分钟测量。施涂后吸水值32GSM。实施例3以下各物质成分均按质量份计。(1)复合乳化剂的配制取OP-IO乳化剂0. 3份和十二烷基硫酸钠1. 5份加入小 烧杯中混合，加入178. 2份蒸馏水，充分搅拌，配制成质量百分比浓度为的复合乳化剂 溶液；(2)亲水单体的配制取羟甲基丙烯酰胺3. O份于小烧杯中，加入27份蒸馏水，充 分搅拌，配制成质量百分比浓度为10%的亲水单体溶液；(3)疏水单体的配制由苯乙烯和丙烯酸丁酯按质量比5 2于小烧杯中混合，两 者共100份，得到疏水单体溶液；(4)引发剂的配制0. 8份过硫酸铵，加水50份，得到过硫酸铵溶液；(5)将5份松香、5份次氯酸钙、步骤(1)中得到复合乳化剂溶液总质量的60%、亲 水单体溶液加入到四口烧瓶中，开动搅拌器充分搅拌混合，水浴加热至65°C ；(6)当四口烧瓶中水浴温度至65°C时，开始将疏水单体溶液滴加于四口烧瓶中， 进行单体预乳化，疏水单体溶液30min滴加完毕，得到预乳化的单体溶液。反应完毕后，取
7出预乳化单体溶液总质量的60%于另一容器中备用即备用的预乳化的单体溶液；(7)将步骤(1)中得到复合乳化剂溶液总质量的40%逐滴加入装有预乳化单体溶 液总质量的40%的四口烧瓶中，滴加完成后，将水浴升温至75°C ；(8)当水浴温度升至75°C时，将过硫酸铵溶液总量的50%逐滴加入四口烧瓶中， 15min滴加完毕；当肉眼观察到溶液有蓝光出现时，计时继续反应lOmin，然后调节水浴温 度至82 0C ；(9)当水浴温度升至82°C时，同时滴加备用的预乳化单体溶液(预乳化单体溶液 总质量的60% )和剩余的过硫酸铵溶液(过硫酸铵溶液总质量的50% )，2. 5h滴加完成； 然后将水浴温度调节至90°C，继续反应Ih ；(10)待产品自然冷却至50°C左右，取出，即得到添加松香的表面施胶剂成品，为 黄色的乳状液。将所制得的松香表面施胶剂与氧化淀粉进行混合施涂，两者比例为20 1(重量 比)，施涂量选择lg/m2。施涂原纸为工厂提供的瓦楞原纸(105GSM)，采用绕丝涂布棒进行， 吸水值采用Cobb值1分钟测量。施涂后吸水值30GSM。实施例4以下各物质成分均按质量份计。(1)复合乳化剂的配制取OP-IO乳化剂0. 2份和十二烷基硫酸钠1. 5份加入小 烧杯中混合，加入168. 3份水，充分搅拌，配制成质量百分比浓度为的复合乳化剂溶液；(2)亲水单体的配制取羟甲基丙烯酰胺3. O份于小烧杯中，加入27份水，充分搅 拌，配制成质量百分比浓度为10%的亲水单体溶液；(3)疏水单体的配制由苯乙烯和丙烯酸乙酯按质量比5 3于小烧杯中混合，两 者共100份，得到疏水单体溶液；(4)引发剂的配制0. 4份过硫酸铵，加水50份，得到过硫酸铵溶液；(5)将4份松香、3份双氧水、步骤(1)中得到复合乳化剂溶液总质量的60%、亲水 单体溶液加入到四口烧瓶中，开动搅拌器充分搅拌混合，水浴加热至65°C ；(6)当四口烧瓶中水浴温度至65°C时，开始将疏水单体溶液滴加于四口烧瓶中， 进行单体预乳化，疏水单体溶液30min滴加完毕，得到预乳化的单体溶液。反应完毕后，取 出预乳化单体溶液总质量的60%于另一容器中备用即备用的预乳化的单体溶液；(7)将步骤(1)中得到复合乳化剂溶液总质量的40%逐滴加入装有预乳化单体溶 液总质量的40%的四口烧瓶中，滴加完成后，将水浴升温至75°C ；(8)当水浴温度升至75°C时，将过硫酸铵溶液总量的50%逐滴加入四口烧瓶中， 15min滴加完毕；当肉眼观察到溶液有蓝光出现时，计时继续反应lOmin，然后调节水浴温 度至82 0C ；(9)当水浴温度升至82°C时，同时滴加备用的预乳化单体溶液(预乳化单体溶液 总质量的60% )和剩余的过硫酸铵溶液(过硫酸铵溶液总质量的50% )，2. 5h滴加完成； 然后将水浴温度调节至90°C，继续反应Ih ；(10)待产品自然冷却至50°C左右，取出，即得到添加松香的表面施胶剂成品，为 黄色的乳状液。将所制得的松香表面施胶剂与氧化淀粉进行混合施涂，两者比例为20 1(重量
8比)，施涂量选择lg/m2。施涂原纸为工厂提供的瓦楞原纸(105GSM)，采用绕丝涂布棒进行， 吸水值采用Cobb值1分钟测量。施涂后吸水值30GSM。对比实施例将文献方法制备的施胶剂A(组成苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯 酸、N-羟甲基丙烯酰胺、十二烷基硫酸钠、0P-10、过硫酸铵，采用“苯丙乳液表面施胶剂的合 成与应用，，文献(秦静等，苯丙乳液表面施胶剂的合成与应用，造纸化学品，2005 (3)，33 36)中的合成工艺合成)、“一种核壳无皂型表面施胶剂的制备方法”专利方法制备的施胶剂 B(“采用除松香外的与本专利相同的单体”，申请号200710032539. 5)分别与氧化淀粉进行 混合施涂，两者比例为20 1(重量比)，施涂量选择lg/m2。施涂原纸为工厂提供的瓦楞 原纸(105GSM)，采用绕丝涂布棒进行，吸水值采用Cobb值1分钟测量。施涂后吸水值分别 为47GSM和41GSM，相同条件下，不加任何施胶剂的纯氧化淀粉施胶后吸水值为74GSM。本发明的实施例1、2、3、4的施胶剂施胶后的Cobb吸水值比施胶剂A、施胶剂B低 得多，说明本发明施胶剂施胶效果好，防水性能强。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的 限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种添加松香的表面施胶剂，其特征在于由以下质量份数的成分制备得到松香1～5份次氯酸盐或双氧水2～5份复合乳化剂 1～1.8份亲水单体2.5～3.5份疏水单体100份引发剂 0.4～0.8份水 171.5～255.2份。
2.根据权利要求1所述的一种添加松香的表面施胶剂，其特征在于所述的次氯酸盐 为次氯酸钠或次氯酸钙；所述的复合乳化剂是烷基酚聚氧乙烯醚与十二烷基硫酸钠形成的 混合物；所述的亲水单体为丙烯酸、丙烯酰胺和羟甲基丙烯酰胺中的一种；所述的疏水单 体是苯乙烯与丙烯酸酯形成的混合物；所述的引发剂是过硫酸铵；所述的水是蒸馏水。
3.根据权利要求2所述的一种添加松香的表面施胶剂，其特征在于所述的复合乳化 剂是烷基酚聚氧乙烯醚与十二烷基硫酸钠以19 13的质量比例形成的混合物。
4.根据权利要求2所述的一种添加松香的表面施胶剂，其特征在于所述的疏水单体 是苯乙烯与丙烯酸酯以52 54的质量比例形成的混合物。
5.根据权利要求2或4所述的一种添加松香的表面施胶剂，其特征在于所述的丙烯 酸酯是甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸丁酯中的一种。
6.一种添加松香的表面施胶剂的制备方法，其特征在于包含以下步骤(1)复合乳化剂的配制1 1.8份复合乳化剂中加99 178. 2份水，配制成复合乳化 剂溶液；(2)亲水单体的配制-.2.5 3. 5份亲水单体中加22. 5 31. 5份水，配制成亲水单体 溶液；(3)引发剂的配制0.4 0. 8份引发剂中加50份水，配制成引发剂溶液；(4)将1 5份松香、2 5份次氯酸盐或双氧水、步骤(1)得到复合乳化剂溶液总质 量的60%、步骤(2)得到的亲水单体溶液加入到烧瓶中，搅拌混合，水浴加热至65°C ；(5)当烧瓶中水浴温度至65°C时，将100份疏水单体滴加于烧瓶中，进行单体预乳化， 滴加时间以松香溶解为准，得到预乳化单体溶液；(6)将步骤(1)得到复合乳化剂溶液总质量的40%逐滴加入装有步骤(6)制得预乳化 单体溶液总质量的40%的烧瓶中，滴加完成后，将水浴升温至75°C ；(7)当水浴温度升至75°C时，将步骤(3)制得的引发剂溶液总质量的50%逐滴加入烧 瓶中；当肉眼观察到溶液有蓝光出现时，计时继续反应lOmin，然后调节水浴温度至82°C ；(8)当水浴温度升至82°C时，同时滴加步骤(5)制得的预乳化单体溶液总质量的60% 和步骤(3)制得的引发剂溶液总质量的50% ；然后将水浴温度调节至90°C，继续反应Ih ； 自然冷却，得到添加松香的表面施胶剂成品；以上各物质成分均按质量份计。
7.根据权利要求6所述的一种添加松香的表面施胶剂的制备方法，其特征在于所述 步骤(1)中复合乳化剂溶液为质量百分比浓度为的复合乳化剂溶液。
8.根据权利要求6所述的一种添加松香的表面施胶剂的制备方法，其特征在于所述步骤(2)中亲水单体溶液为质量百分比浓度为10%的亲水单体溶液。
9.权利要求1所述的添加松香的表面施胶剂在造纸行业中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于在使用时所述表面施胶剂与氧化淀粉进 行混合施涂，两者重量比例为20 1，施涂量为lg/m2。
全文摘要
本发明公开了一种添加松香的表面施胶剂及其制备方法与应用，属于造纸化学品制备工艺领域。该方法为将松香、次氯酸盐或双氧水、复合乳化剂、亲水单体等混合、水浴加热至65℃；加入疏水单体进行单体预乳化反应，然后滴入复合乳化剂并升温至75℃；加入引发剂，当溶液有蓝光出现时，计时继续反应一段时间，然后升温至82℃；同时滴加预乳化单体溶液和引发剂，调解水温至90℃，继续反应1h；待产品自然冷却至50℃，取出，得成品。本发明的方法克服了当前松香型施胶剂制备过程中松香难溶于水、难乳化、需要高剪切力搅拌，而且对设备要求高等问题，并制得了一种施胶效果好、防水性能强的施胶剂。
文档编号C08F212/08GK101914874SQ20101024745
公开日2010年12月15日 申请日期2010年8月5日 优先权日2010年8月5日
发明者李国定, 王秋梅, 颜进华 申请人:广东轻工职业技术学院