專利名稱：板紙用表面施膠劑及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種板紙用表面施膠劑及其制備方法。
背景技術：
紙張，特別是板紙的發展趨勢表現在1)正從高克重向低克重方向發展。2)采用廢紙代替木漿，但成紙的強度差，吸水值高。3)由于內部施膠可變因素較多所導致的紙張質量不穩定、檔次很難提高的問 題，使得生產廠家少用或放棄內部施膠，采用表面施膠進行彌補的工藝成為流行趨勢。用于上述表面施膠的施膠劑要求a)提高環壓強度；b)大幅降低Cobb值(吸 水值)；c)熟化速度快，要求下機就熟。但是現在的表面施膠劑雖能提高板紙一定的環壓強度，但是施膠劑用量大，成 本高。中國專利CN 101148842A公開的一種施膠劑，雖然熟化速度快，并且不返潮， 但是對于板紙的Cobb值降低不大。
發明內容
本發明的目的是提出一種板紙用表面施膠劑及其制備方法，以克服現有技術存 在的上述缺陷。本發明的板紙用表面施膠劑，其特征在于，包括如下重量份的組分板紙用表面施膠劑基料 100份陽離子添加劑5 10份所述的板紙用表面施膠劑基料是采用如下方法制備的將陽離子單體、交聯單體、(甲基)丙烯酸酯類單體和(甲基)苯乙烯，在分散 劑、乳化劑和引發劑存在下，40°C 95°C下進行自由基乳液聚合，反應時間為2 8小 時，獲得產物，產物的pH為2 6，重量固含量為20% 40%。在反應體系中，組分和重量分數如下分散劑20 ；50份
乳化劑0.5 -- 2份
引發劑0.3 -- 2份
陽離子單體3 ‘ 8份
交聯單體1 >5份(甲基)丙烯酸酯類單體20 40份(甲基)苯乙烯100份水210 830 份所述的分散劑為明膠，重均分子量為10000 100000g/mol ；
所述的乳化劑為陽離子表面活性劑，陽離子表面活性劑選自C12 18烷基聚氧乙 烯(n)三甲基氯化銨(n = 5 20)中的至少一種；所述的陽離子單體選自丙烯酸二甲胺基乙酯一氯甲烷季銨、甲基丙烯酸酰氧乙 基三甲基氯化銨或二烯丙基二甲基氯化銨中的至少一種；所述的交聯單體選自丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、N-羥甲基丙烯 酰胺、雙丙烯酸乙二醇酯、二乙烯基苯、丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、 N-丁氧甲基丙烯酸、丙烯酸氨基乙酯、丙烯酸氨基丙酯、二甲基間異丙烯基苯基異氰酸 酯或甲基丙烯酸丙基-甲基-二乙氧基硅氧烷中的至少一種；所述的(甲基)丙烯酸酯類單體選自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙 烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙 烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸叔丁 酯或甲基丙烯酸異辛酯中的至少一種。所述的過硫酸鹽選自過硫酸鉀、過硫酸銨或過硫酸鈉中的至少一種。所述的陽離子添加劑為蠟和陽離子乳化劑形成的乳化物，組分和重量份數如 下蠟 100份，乳化劑 30 70份，水 195 680份所述的蠟為石蠟或棕櫚蠟中的一種以上；所說的乳化劑為陽離子乳化劑，陽離子乳化劑選自十六烷基三甲基氯化銨或 十八烷基三甲基氯化銨中的至少一種。所述的陽離子添加劑的制備方法，包括以下步驟將蠟加入陽離子乳化劑的水溶液中，在溫度為80 95°C、攪拌速度為600 1000rpm/min,乳化分散0.1 1小時，即可獲得陽離子添加劑；所述的蠟為石蠟或棕櫚蠟中的一種以上；板紙用表面施膠劑的制備方法，包括以下步驟將板紙用表面施膠劑基料、陽離子添加劑和適量去離子水混合，獲得板紙用表 面施膠劑。所得施膠劑的重量固含量20wt% 40wt%，pH = 2 6。所述的板紙用表面施膠劑可用于白板原紙的表面處理。本發明板紙用表面施膠劑的制備方法中，本發明人發現在板紙用表面施膠劑基 料中加入陽離子添加劑，出乎意料的，板紙的Cobb值能大幅度的降低，在相對濕度95% 的環境下放置24小時，Cobb值基本不上升。這可能由于石蠟是碳原子數約為18 30 的烴類混合物，主要組分為直鏈烷烴(約為80% 95%)，還有少量帶個別支鏈的烷烴和 帶長側鏈的單環環烷烴(兩者合計含量20%以下)，有極強的疏水性。通過將石蠟乳化 成乳狀液加入表面施膠劑體系中，使用這種表面施膠劑在紙張上進行施膠，在涂膜干燥 過程中石蠟能夠析出，在紙張表面形成薄膜而使紙張的Cobb值明顯降低。本發明人發現 在石蠟中添加一部分棕櫚蠟能改善石蠟的可乳化性，使整個蠟乳液體系能穩定的存在。本發明的表面施膠劑，不但可大幅降低Cobb值、能快速熟化，基本下機就熟， 而且能夠在施膠劑用量不變的情況下大幅度提高板紙的環壓強度并且能夠降低原料淀粉 的使用量，因而可以降低紙張克重，用部分廢紙甚至是100%的廢紙代替木漿，降低成 本、提高產品質量。
本發明的板紙用表面施膠劑是一種能滿足紙張表面施膠用的高性能、環保的產 品。該產品與淀粉一起對白板原紙進行表面施膠，能大幅度改善板紙的Cobb值，加快熟 化速度，降低淀粉的用量，能適應高強度板紙發展的需要。
具體實施例方式實施例11、板紙用表面施膠劑基料的制備在帶有冷凝器、滴加裝置、攪拌器、溫度計的1000ml四口燒瓶中，加入20克分 子量為10000g/mol的明膠，214.5克去離子水，升溫至85°C溶解，降溫至45°C。加入2 克25wt%十八烷基聚氧乙烯(15)三甲基氯化銨水溶液，加熱至95°C，加入1.5克20wt% 過硫酸銨水溶液，滴加以下混合單體苯乙烯100克，丙烯酸二甲胺基乙酯一氯甲烷季 銨3克，N-丁氧甲基丙烯酸1克，丙烯酸正丁酯20克，1小時加完。于95°C維持反應 1小時，冷卻至35°C，pH = 2.0。經100目濾網過濾，得板紙用表面施膠劑基料，固含 量 39.9wt%。2、陽離子添加劑的制備1)在帶有冷凝器、攪拌器、溫度計的500ml四口燒瓶中，加入80g石蠟、20g棕 櫚蠟，升溫至80°C，完全熔融后在80°C保溫20分鐘。2)在進行步驟1)時，在帶有冷凝器、攪拌器、溫度計的1000ml四口燒瓶中， 加入30g十八烷基三甲基氯化銨和195克去離子水，完全溶解，升溫至80°C并在此進行保
ilm o3)將步驟2)中攪拌調至600rpm/min，同時將步驟1)的熔融物在80°C下，5 10分鐘內加入步驟2)中的十八烷基三甲基氯化銨水溶液中，高速分散0.1小時。降低 攪拌速度至200rpm/min，降溫至25°C。經100目濾網過濾，得陽離子添加劑，固含量 40.02wt%。3、板紙用表面施膠劑的制備將步驟1制備的板紙用表面施膠劑基料200g和步驟2制備的陽離子添加劑10g加 入1000ml四口燒瓶中混合，攪拌10分鐘。制得板紙用表面施膠劑，固含量39.7wt%， pH = 2.03。實施例21、板紙用表面施膠劑基料的制備在帶有冷凝器、滴加裝置、攪拌器、溫度計的2000ml四口燒瓶中，加入50克 分子量為100000g/mol的明膠，808克去離子水，升溫至85°C溶解，降溫至45°C。加入 20克10wt%十二烷基聚氧乙烯(20)三甲基氯化銨水溶液，加入4克50wt%過硫酸鉀水溶 液，滴加以下混合單體甲基苯乙烯100克，甲基丙烯酸酰氧乙基三甲基氯化銨8克，二 乙烯基苯5克，甲基丙烯酸異辛酯40克，6小時加完。于40°C維持反應2小時，冷卻至 25°C, pH = 5.85。經100目濾網過濾，得板紙用表面施膠劑基料，固含量20.1wt%。2、陽離子添加劑的制備1)在帶有冷凝器、攪拌器、溫度計的500ml四口燒瓶中，加入95g石蠟、5g棕 櫚蠟，升溫至95°C，完全熔融后在95°C保溫20分鐘。
2)在進行步驟1)時，在帶有冷凝器、攪拌器、溫度計的1000ml四口燒瓶中， 加入70g十六烷基三甲基氯化銨和680克去離子水，完全溶解，升溫至95°C并在此進行保3)將步驟2)中攪拌調至1000rpm/min，同時將步驟1)的熔融物在95°C下，
5 10分鐘內加入步驟2)中的十六烷基三甲基氯化銨水溶液中，高速分散1小時。降 低攪拌速度至200rpm/min，降溫至25°C。經100目濾網過濾，得陽離子添加劑，固含量 20.03wt%。3、板紙用表面施膠劑的制備將步驟1制備的板紙用表面施膠劑基料200g和步驟2制備的陽離子添加劑 20g、加入1000ml四口燒瓶中混合，攪拌10分鐘。制得板紙用表面施膠劑，固含量 19.95wt%, pH = 5.930實施例31、板紙用表面施膠劑基料的制備在帶有冷凝器、滴加裝置、攪拌器、溫度計的1000ml四口燒瓶中，加入35克分 子量為80000g/mol的明膠，395.3克蒸餾水，升溫至85°C溶解。降溫至45°C。加入10 克10wt%十四烷基聚氧乙烯(8)三甲基氯化銨水溶液，加熱至60°C，加入5克20_%過 硫酸鈉水溶液，滴加以下混合單體苯乙烯100克，二烯丙基二甲基氯化銨5克，丙烯 酸氨基乙酯3克，甲基丙烯酸甲酯30克，4小時加完。于60°C維持反應2小時，冷卻至 35°C, pH = 3.5。經100目濾網過濾，得板紙用表面施膠劑基料，固含量30.2wt%。2、陽離子添加劑的制備1)在帶有冷凝器、攪拌器、溫度計的500ml四口燒瓶中，加入90g石蠟、10g棕 櫚蠟，升溫至85°C，完全熔融后在85°C保溫20分鐘。2)在進行步驟1)時，在帶有冷凝器、攪拌器、溫度計的1000ml四口燒瓶中， 加入50g十八烷基三甲基氯化銨和278.6克去離子水，完全溶解，升溫至85°C并在此進行 保溫。3)將步驟2)中攪拌調至800rpm/min，同時將步驟1)的熔融物在85°C下，5 10分鐘內加入步驟2)中的十八烷基三甲基氯化銨水溶液中，高速分散0.5小時。降低 攪拌速度至200rpm/min，降溫至25°C。經100目濾網過濾，得陽離子添加劑，固含量 35.10wt%o3、板紙用表面施膠劑的制備將步驟1制備的板紙用表面施膠劑基料200g、步驟2制備的陽離子添加劑15g和 2.5g去離子水加入1000ml四口燒瓶中混合，攪拌10分鐘。制得板紙用表面施膠劑，固 含量 29.89wt%，pH = 3.750實施例41、板紙用表面施膠劑基料的制備在帶有冷凝器、滴加裝置、攪拌器、溫度計的1000ml四口燒瓶中，加入30克 分子量為50000的明膠，495.6克去離子水，升溫至85°C溶解。降溫至35°C。加入6克 25wt%十八烷基聚氧乙烯(5)三甲基氯化銨水溶液，加熱至70°C，加入1.4克50wt%過硫 酸銨水溶液，滴加以下混合單體甲基苯乙烯100克，丙烯酸二甲胺基乙酯一氯甲烷季
7銨3克，甲基丙烯酸酰氧乙基三甲基氯化銨3克、N-羥甲基丙烯酰胺2克，甲基丙烯酸 乙酯25克，3小時加完。于70°C維持反應1小時，冷卻至35°C，pH = 4.5。經100目 濾網過濾，得板紙用表面施膠劑基料，固含量25.2wt%。2、陽離子添加劑的制備1)在帶有冷凝器、攪拌器、溫度計的500ml四口燒瓶中，加入85g石蠟、15g棕 櫚蠟，升溫至90°C，完全熔融后在90°C保溫20分鐘。2)在進行步驟1)時，在帶有冷凝器、攪拌器、溫度計的1000ml四口燒瓶中， 加入60g十六烷基三甲基氯化銨和373.3克去離子水，完全溶解，升溫至90°C并在此進行保溫。3)將步驟2)中攪拌調至900rpm/min，同時將步驟1)的熔融物在90°C下，5 10分鐘內加入步驟2)中的十六烷基三甲基氯化銨水溶液中，高速分散0.8小時。降低 攪拌速度至200rpm/min，降溫至25°C。經100目濾網過濾，得陽離子添加劑，固含量 30.08wt%o3、板紙用表面施膠劑的制備將步驟1制備的板紙用表面施膠劑基料200g、步驟2制備的陽離子添加劑18g和 3.6g去離子水加入1000ml四口燒瓶中混合，攪拌10分鐘。制得板紙用表面施膠劑，固 含量 25.08wt%，pH = 4.2。實施例51、板紙用表面施膠劑基料的制備在帶有冷凝器、滴加裝置、攪拌器、溫度計的1000ml四口燒瓶中，加入40克 分子量為20000的明膠，397.8克蒸餾水，升溫至85°C溶解。降溫至35°C。加入3.2克 25wt%十六烷基聚氧乙烯(10)三甲基氯化銨水溶液，加熱至80°C，加入3克50wt%過硫 酸鉀水溶液，滴加以下混合單體苯乙烯100克，二烯丙基二甲基氯化銨4克，雙丙烯酸 乙二醇酯4克，丙烯酸甲酯35克，2小時加完。于80°C維持反應1小時，冷卻至35°C， pH = 4.1。經100目濾網過濾，得板紙用表面施膠劑基料，固含量35.4wt%。2、陽離子添加劑的制備1)在帶有冷凝器、攪拌器、溫度計的500ml四口燒瓶中，加入92g石蠟、8g棕 櫚蠟，升溫至88°C，完全熔融后在88°C保溫20分鐘。2)在進行步驟1)時，在帶有冷凝器、攪拌器、溫度計的1000ml四口燒瓶中， 加入40g十六烷基三甲基氯化銨和260克去離子水，完全溶解，升溫至88°C并在此進行保3)將步驟2)中攪拌調至700rpm/min，同時將步驟1)的熔融物在88°C下，5 10分鐘內加入步驟2)中的十六烷基三甲基氯化銨水溶液中，高速分散0.3小時。降低 攪拌速度至200rpm/min，降溫至25°C。經100目濾網過濾，得陽離子添加劑，固含量 35.10wt%o3、板紙用表面施膠劑的制備將步驟1制備的板紙用表面施膠劑基料200g和步驟2制備的陽離子添加劑12g加 入1000ml四口燒瓶中混合，攪拌10分鐘。制得板紙用表面施膠劑，固含量34.93wt%， pH = 3.9。
實施例6在板紙上表面施膠對比例按中國專利CN101148842A方法制備的施膠劑，固含量為20wt%將實施例1 5配方制備的施膠劑，用去離子水稀釋至20wt%施膠液的配制配制500克10wt%氧化淀粉水溶液，升溫至90°C，糊化20分 鐘，降溫至40°C，再加入對比例與實施例1 5配方制備的施膠劑(氧化淀粉(干)施 膠劑(濕)=50 4)，再加水稀釋至8wt%。Cobb 值測定采用杭州輕通博科自動化技術有限公司的XSH型可勃吸收性測定儀按GB/ T1540-1989方法檢測待測紙樣。在板紙上表面施膠使用對比例和實施例1 5配方配制的施膠液在320克灰底白板原紙上用10#涂 布棒進行涂布，涂布量為2.5g/m2，涂布后分別在110°C烘箱中烘30秒或120秒，取出， 冷卻至室溫進行測定。判定標準Cobb值越低吸水值越低，效果越好
權利要求
1.板紙用表面施膠劑，其特征在于，包括如下重量份的組分 板紙用表面施膠劑基料 100份陽離子添加劑5 10份。
2.根據權利要求1所述的板紙用表面施膠劑，其特征在于，所述的板紙用表面施膠劑 基料是采用如下方法制備的將陽離子單體、交聯單體、(甲基)丙烯酸酯類單體和(甲 基)苯乙烯，在分散劑、乳化劑和引發劑存在下，40°C 95°C下進行自由基乳液聚合， 反應時間為2 8小時，獲得產物，產物的pH為2 6，重量固含量為20% 40%。
3.根據權利要求2所述的板紙用表面施膠劑，其特征在于，在反應體系中，組分和重 量分數如下分散劑20 ；50份乳化劑0.5 -- 2份引發劑0.3 -- 2份陽離子單體3 ‘ 8份交聯單體1 ^ 5份(甲基)丙烯酸酯類單體 20 40份 (甲基)苯乙烯100份水210 830份。
4.根據權利要求3所述的板紙用表面施膠劑，其特征在于，所述的分散劑為明膠，重 均分子量為10000 100000g/mol ；所述的乳化劑為陽離子表面活性劑，陽離子表面活性劑選自C12^18烷基聚氧乙烯(η) 三甲基氯化銨(η = 5 20)中的至少一種；所述的陽離子單體選自丙烯酸二甲胺基乙酯一氯甲烷季銨、甲基丙烯酸酰氧乙基三 甲基氯化銨或二烯丙基二甲基氯化銨中的至少一種；所述的交聯單體選自丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、N-羥甲基丙烯酰 胺、雙丙烯酸乙二醇酯、二乙烯基苯、丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、 N-丁氧甲基丙烯酸、丙烯酸氨基乙酯、丙烯酸氨基丙酯、二甲基間異丙烯基苯基異氰酸 酯或甲基丙烯酸丙基-甲基-二乙氧基硅氧烷中的至少一種；所述的(甲基)丙烯酸酯類單體選自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸 正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸 乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯或 甲基丙烯酸異辛酯中的至少一種。所述的過硫酸鹽選自過硫酸鉀、過硫酸銨或過硫酸鈉中的至少一種。
5.根據權利要求1所述的板紙用表面施膠劑，其特征在于，所述的陽離子添加劑為蠟 和陽離子乳化劑形成的乳化物，分和重量份數如下蠟100份，乳化劑30 70份，水195 680份 所述的蠟為石蠟或棕櫚蠟中的一種以上；所說的乳化劑為陽離子乳化劑，陽離子乳化劑選自十六烷基三甲基氯化銨或十八烷 基三甲基氯化銨中的至少一種。
6.根據權利要求5所述的板紙用表面施膠劑，其特征在于，所述的陽離子添加劑的制備方法，包括以下步驟將蠟加入陽離子乳化劑的水溶液中，在溫度為80 95°C、攪拌 速度為600 1000rpm/min，乳化分散0.1 1小時，即可獲得陽離子添加劑。
7.根據權利要求1 6任一項所述的板紙用表面施膠劑的制備方法，包括以下步驟 將板紙用表面施膠劑基料、陽離子添加劑和適量去離子水混合，獲得板紙用表面施膠劑。
8.根據權利要求1 6任一項所述的板紙用表面施膠劑的應用，用于白板原紙的表面處理。
全文摘要
本發明公開了一種板紙用表面施膠劑及其制備方法和應用，所述板紙用表面施膠劑，包括如下重量份的組分板紙用表面施膠劑基料100份，陽離子添加劑5～10份。所述的板紙用表面施膠劑可用于白板原紙的表面處理。本發明的板紙用表面施膠劑是一種能滿足紙張表面施膠用的高性能、環保的產品。該產品與淀粉一起對白板原紙進行表面施膠，能大幅度改善板紙的Cobb值，加快熟化速度，降低淀粉的用量，能適應高強度板紙發展的需要。
文檔編號D21H21/16GK102011342SQ2010102164
公開日2011年4月13日 申請日期2010年6月29日 優先權日2010年6月29日
發明者尹東華, 施曉旦, 王養臣 申請人:上海東升新材料有限公司