[發明專利]兩性生物高分子粘結劑的制備方法和應用

在審

• 申請號: 201410260852.4
• 申請日: 2014-06-12
• 公開（公告）號: CN104017134A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 施曉旦;尹東華;王養臣
• 申請（專利權）人: 上海東升新材料有限公司
• 主分類號: C08F251/00
• 分類號: C08F251/00;C08F226/02;C08F220/34;C08F222/02;C08F220/06;D21H19/58
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發明涉及一種兩性生物高分子粘結劑，應用于涂布紙的底涂涂料。

背景技術

乳液被廣泛的用于紙張涂料的粘結，在應用過程中，對乳液的性能要求越來越高。隨著乳液應用工藝技術的改進和發展，要求乳液具有良好的工藝適用性，其中，最重要還是苯丙乳液的粘結性。乳液應用于紙張涂料中能明顯提高紙張的表面強度，減少紙張掉毛掉粉現象。

現在造紙涂料中主要使用合成膠乳(如丁苯膠乳、苯丙膠乳等)作為涂料粘結劑，其主要原料以苯乙烯等石化原料為主，不可再生，污染環境，成本高。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種兩性生物高分子粘結劑及其制備方法，以克服現有技術存在的上述缺陷。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案實現：

本發明一種兩性生物高分子粘結劑的制備方法，用陽離子單體、淀粉、高錳酸鉀、親水性單體、硫酸、引發劑、中和劑和交聯劑通過聚合反應得到。

各組分重量份數如下：

所述兩性生物高分子粘結劑的制備方法包括如下步驟：

(a)將引發劑加入5份水中溶解成引發劑水溶液，備用；將高錳酸鉀加入2.33～23.3份水中制成高錳酸鉀水溶液；將親水性單體加入10份水中溶解成水溶液。

(b)將100份淀粉和49.16份～337.34份水混合均勻，獲得釜底料，升溫至60～80℃；

(c)在60～80℃情況下，步驟a)高錳酸鉀水溶液及硫酸全部一次性加入釜底料，保溫1～3小時；

(d)再升溫至70～90℃，將占引發劑水溶液總重量20～30％的引發劑水溶液一次性加入釜底料，保溫10分鐘；再同時滴加陽離子單體、親水性單體水溶液和余量的引發劑水溶液，滴加時間1～3小時。

(e)70～90℃保溫1小時，降溫至30-40℃，加入交聯劑混合，0.5～1小時后降溫至25℃過濾，加入中和劑，調整pH值為4～8，加入適量水稀釋調整固含量，得到兩性聚合物。

所述的陽離子單體優選二甲基二烯丙基氯化銨或甲基丙烯酸酰氧乙基三甲基氯化銨；

所述的淀粉選自玉米淀粉、木薯淀粉、土豆淀粉中的至少一種；

所述的硫酸重量濃度沒有特別限定，只要是稀硫酸即可，優選20wt％；

所述的引發劑選自過硫酸鉀、過硫酸鈉、過硫酸銨中的至少一種；

所述的親水性單體選自衣康酸、富馬酸、馬來酸、丙烯酸中的至少一種；

所述的交聯劑選自乙二醛、戊二醛、六偏磷酸鈉或三聚磷酸鈉中的至少一種；

所述的中和劑選自氫氧化鈉、氫氧化鉀和氫氧化銨中的至少一種，與水混合調整重量濃度為30～55wt％。

本發明兩性生物高分子粘結劑的重量固含量30～55wt％，粘度≤1500mPa.s，pH為4～8。所述兩性生物高分子粘結劑，主要應用于涂布紙的底涂涂料。

本發明人發現，在天然高分子淀粉的分子上接枝陽離子單體及一些親水性單體，出乎意料的，所得的兩性生物高分子粘結劑應用于涂布紙底涂涂料中，與其他成分相容性好，代替一部分丁苯乳液使用對涂料的性能無不良影響，反而能對紙張的表面強度稍有提高。這可能由于在兩性生物高分子粘結劑中加入的少量的陽離子成分在紙張涂布后與纖維表面的羥基、羧基等基團產生一定的交聯作用，表觀反應出表面強度的提高。另外，由于此粘結劑呈兩性，與碳酸鈣等填料之間起一定作用，減少掉毛掉粉現象及增強紙張表面強度。在本發明的體系中添加少量的交聯劑，出乎意料的，所得的兩性生物高分子粘結劑應用與涂布紙底涂涂料中，代替一部分丁苯膠乳使用性能沒有明顯下降。這可能由于交聯劑的活性基團在涂料干燥過程中能夠與紙張纖維或淀粉分子上的羥基等活性基團反應，表觀反應為紙張表面強度、耐折度的提高。

本發明的兩性生物高分子粘結劑是一種能滿足造紙涂料用高性能、綠色環保的產品。該粘結劑使用可再生的淀粉作為主要原料，成本低，為環境友好型產品，無VOC。該產品部分替代丁苯膠乳使用，能明顯提高紙張的表面強度、耐折度，對其他的指標無影響。

具體實施方式

下面給出本發明較佳實施例，以詳細說明本發明的技術方案。

實施例1

兩性生物高分子粘結劑的合成：

a)將0.3g過硫酸鉀溶解于5g去離子水溶解成引發劑水溶液，備用；1g高錳酸鉀溶解于2.33g去離子水溶解成高錳酸鉀水溶液；2g衣康酸溶解于10g去離子水溶解成親水性單體水溶液。