[发明专利]聚合物水乳液组合物及其在纸上胶工艺中的应用

说明书

本发明涉及新的组合物，它包括水不溶性聚合物粒子的水分散液，该聚合物粒子其表面上还包括低聚物。本发明还包括纸上胶的方法和改善纸可印性的方法。

已知水不溶性聚合物粒子的分散液通过乳液聚合或悬浮聚合产生，在这样的工艺中，通常将水不溶性单体或单体掺混物分散入水连续相中形成单体滴。在水乳液聚合或水悬浮聚合中标准做法是使用表面活性组分，如乳化剂、表面活性剂或聚合稳定剂。这样的化合物一般具有高亲水性/亲油性平衡(HLB)，因而会优先分配在水连续相中。

已知在水不溶性单体，如苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸乙酯和丙烯酸丁酯等的乳液聚合中，使用低聚物作为乳化剂或聚合稳定剂。这样的组合物作为橡胶或塑料胶乳生产出来，由它们可获得固态聚合物。一般生产这些组合物是为了提供呈现低粘度和降低发泡特性的产物，还能形成合适的固态橡胶或塑料材料。

在纸和纸板制造中，将纸进行内施胶和外施胶是标准做法。上胶剂使纸或纸板具有疏水性并改善其对液体，特别是水的抗渗透性。内施胶常规做法是，将上胶剂在纸浆放在制纸机网上沥干前掺混入纸浆料中。上胶剂可以是无反应活性的，如松脂，但更通常地是有反应活性的，如链烯基琥珀酐(ASA)。ASA易于分散到整个纤维悬浮液中并与纤维素起化学反应，因而一般认为是十分有效的上胶剂。然而，由于ASA上胶剂的活性及其易于水解，上胶剂水乳液按常规都是现场制作。如果ASA酐在使用前水解进行至任一明显程度，则可能导致胶状沉积，它会危及纸的形成，严重情况下会使纸的生产停顿。因此当应用活性上胶剂时必须小心。

已知使用各种疏水物料，如蜡和水不溶性聚合物及活性上胶剂，如ASA作为纸表面的上胶组合物。这样的组合物一般配制成水分散液或乳液，并与其它物料，如淀粉，在涂到纸张上施胶压榨之前进行掺混。重要的是使纸具有恰当的疏水度，因而能抗水而又不损失纸的白度。常有的情形是赋予产品最适度的疏水性，但却很大地减弱了白度。经常需要在疏水性和白度之间取折衷，因而选择的产品不太明显损害白度而又具有合适的抗水性。具有最大抗水性的纸产品，在印相中影像的解像力按常规会得到改善。然而，纸的白度任何明显降低都意味着纸和影像之间的反差会变劣。

因此要求提供一种给纸上胶的组合物，它对纸的疏水性和可印性提供明显改善，而又不致使纸或纸板的白度明显降低。

于是提供了一种给纸或纸板上胶的方法，其中组合物(A)施加到下列二者中至少一种上，

(i)制成的纸或纸板片的表面上，

(ii)滤水前制纸或纸板的纤维素悬浮液中，

其中组合物(A)包括粒度至多1μm的聚合物粒子水分散液，其中所述聚合物粒子包括水不溶性聚合物基体，包括特征在于由烯属不饱和单体或烯属不饱和单体掺混物组成的混合物，形成的位于聚合物粒子表面上的低聚物，所述烯属不饱和单体掺混物如下：

(a)(甲基)丙烯酰胺和

(b)有机硫醇或有机砜。

已发现在纸浆放在制纸机网上沥干前，将组合物(A)加到纸浆料中产生有效的内施胶纸。组合物(A)可作为纯聚合物分散液单独加到纸浆料中，或者与助留剂、助滤剂或补强助剂等结合加入。通常优选组合物配成在预先已煮过的淀粉中的制剂来加入。该制剂以干淀粉和聚合物粒子的总重计，一般包括90～99.5wt％淀粉和0.5～10wt％聚合物粒子，优选92.5～97.5wt％淀粉和2.5～7.5wt％聚合物粒子，更优选95～97.5wt％淀粉和2.5～5wt％聚合物粒子。已意外地发现，此组合物可用来制成具有优越性能的内施胶纸。

组合物(A)特别适合纸表面上胶，提供独特性能的纸。结合给纸和纸板上胶的方法，组合物(A)涂在形成的纸或纸板片的表面上。通常优选组合物配成在预先已煮过的淀粉中的制剂来涂布。以干淀粉和聚合物粒子的总重计，该制剂一般包括90～99.5wt％淀粉和0.5～10wt％聚合物粒子，优选92.5～97.5wt％淀粉和2.5～7.5wt％聚合物粒子，更优选95～97.5wt％淀粉和2.5～5wt％聚合物粒子。虽然组合物(A)作为与淀粉的掺混物可以合乎要求地涂布，但它也可作为纯聚合物粒子的水分散液来涂布。组合物(A)除了和淀粉结合外，与其它成分，如荧光增白剂(OBA)结合，在表面上胶中按常规涂布也是合乎需要的。为得到本文公开的上胶方法的最大好处，一般在施胶压制中涂布纯组合物。

在纸或纸板上胶方法中优选的组合物包括粒度至多1μm的聚合物粒子水分散液，其中聚合物粒子包括水不溶性聚合物基体，以及其表面上由包括下列单体掺混物形成的低聚物：

(a)(甲基)丙烯酰胺，