[發(fā)明專利]用于表面施膠的淀粉改性接枝共聚物乳液的合成方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210536394.3
• 申請日: 2012-12-10
• 公開（公告）號: CN103012679A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘鵬舉;李明明;單國榮;包永忠
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: C08F251/00
• 分類號: C08F251/00;C08F212/08;C08F220/18;C08F220/06;C08F2/26;C08F2/30;D21H21/16
• 代理公司: 杭州中成專利事務(wù)所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于天然高分子改性領(lǐng)域，具體涉及一種用于表面施膠的淀粉接枝共聚物乳液合成方法。

背景技術(shù)

表面施膠在造紙工藝中應(yīng)用廣泛，具有諸多優(yōu)點(diǎn)：（1）施膠成本低，可減輕內(nèi)部施膠劑所引起的紙張強(qiáng)度下降、紙機(jī)玷污和白水負(fù)荷增加等問題；（2）可有效改善紙張表面性能，如表面強(qiáng)度、抗水性、兩面差、平滑度及印刷適性等。目前，應(yīng)用于表面施膠的助劑品種較多，大體可分為兩類：天然和合成高分子。合成高分子的單體一般由石油化工產(chǎn)品轉(zhuǎn)化而來，而隨著石油資源的日益短缺，世界能源需求量持續(xù)增大，尋找廉價可再生的原料替代石油產(chǎn)品已是必然的發(fā)展趨勢。而天然高分子如淀粉、大豆蛋白等普遍存在于自然界的植物中，具有資源豐富、價格便宜、可再生、可降解的特點(diǎn)，因而應(yīng)用十分廣泛。天然高分子如淀粉自身存在粘度高、流動性差、容易聚凝、難以分散等缺點(diǎn)，工業(yè)應(yīng)用中必須對天然高分子進(jìn)行物理或化學(xué)改性。目前，改性淀粉或大豆蛋白已成為表面施膠劑或膠黏劑的重要原料。

Anderson等在“Hydroxyethyl?starch?composition?and?use?in?paper?products”（US?Patent,?6855195）一文中，制備了不同取代度的羥乙基淀粉，對紙張進(jìn)行表面施膠，成紙表面強(qiáng)度和印刷適性得到明顯改善。

李楠等在“低粘度陽離子淀粉的制備及其表面施膠性能研究”（《造紙化學(xué)品》，2007，19，19）一文中，以玉米原淀粉為原料，經(jīng)鹽酸適度酸解后，通過3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨醚化制備了低粘度陽離子淀粉。在水介質(zhì)中，鹽酸用量5%和陽離子醚化劑用量2.5%時，35℃下反應(yīng)3h，所制備的低粘度陽離子淀粉可用于表面施膠。

王春雁等在“淀粉接枝苯乙烯-丙烯酸酯表面施膠劑的制備及應(yīng)用”（《中華紙業(yè)》，2010，14，41）一文中，堿性條件下，以過硫酸銨（APS）為氧化劑對淀粉進(jìn)行氧化降解，采用H₂O₂-FeSO4氧化還原體系引發(fā)苯乙烯（St）、丙烯酸丁酯（BA）單體的接枝共聚，合成了淀粉接枝表面施膠劑。

張光華等在“淀粉接枝共聚物瓦楞紙表面施膠增強(qiáng)劑的制備及其應(yīng)用”（《中國膠粘劑》，2010，5，43）將陽離子淀粉充分氧化，利用St和BA等烯類單體，在聚合乳化劑參與下與氧化淀粉接枝共聚，制備了一種淀粉接枝共聚物乳液，優(yōu)化了反應(yīng)條件，發(fā)現(xiàn)共聚物對紙板有較好的施膠效果。

氧化淀粉接枝共聚物表面施膠劑具有良好的施膠性能，但由于淀粉體系粘度較大，在制備乳液過程中引入的過多的離子容易造成體系不穩(wěn)定，在較高固含量時，難以得到較高的接枝率，這將造成原料的浪費(fèi)，另外未反應(yīng)單體的脫出也增大了工藝的復(fù)雜性。上述文章中單體轉(zhuǎn)化率都相對較低，小于60%。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種轉(zhuǎn)化率較高的淀粉改性接枝聚合物乳液的合成方法。

為解決技術(shù)問題，本發(fā)明的解決方案是：

提供一種用于表面施膠的改性淀粉接枝共聚物乳液的合成方法，包括以下步驟：

首先用部分去離子水配制乳化劑和引發(fā)劑；首先向反應(yīng)釜中加入余下的去離子水，以及淀粉、氧化改性劑，在氮?dú)獗Ｗo(hù)、機(jī)械攪拌條件下，用堿性介質(zhì)將pH值調(diào)至8~10，并于60~80?℃下反應(yīng)1~3?h；然后加入乳化劑，此時的加入量占乳化劑總量的80~100%；同時以2~5?mL/h的滴加速度分別向反應(yīng)體系中加入引發(fā)劑、接枝單體和功能單體；滴加完畢后，再補(bǔ)加剩余的乳化劑；反應(yīng)1~3?h后升溫至85~95?℃，再反應(yīng)0.5~3?h，即得到淀粉接枝共聚物乳液；

上述反應(yīng)體系中，以去離子水為基準(zhǔn)，其它反應(yīng)物與去離子水的質(zhì)量比如下：

上述反應(yīng)物中，乳化劑為陰離子乳化劑與非離子乳化劑組成的復(fù)合型乳化劑，引發(fā)劑為過氧化物類；氧化改性劑為過氧化物氧化劑；接枝單體為苯乙烯和丙烯酸丁酯；功能單體為丙烯酸。

本發(fā)明所述反應(yīng)體系中，各種反應(yīng)物優(yōu)選的配比是：接枝單體中苯乙烯和丙烯酸丁酯質(zhì)量比為1/2~2/1；淀粉與接枝單體總量的質(zhì)量比為1/3~1/1。

本發(fā)明所述的氧化改性劑為過氧化氫或過氧化尿素。

本發(fā)明所述的堿性介質(zhì)為金屬氫氧化鈉或氫氧化鉀水溶液。

本發(fā)明所述陰離子乳化劑是十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）或十二烷基磺酸鈉（SDS），所述非離子乳化劑是壬基酚聚氧乙烯醚（OP-10）。

本發(fā)明所述陰離子乳化劑與非離子乳化劑的質(zhì)量比為1/3~3/1。