[发明专利]纸涂料组合物

说明书

发明领域

本发明涉及纸涂料组合物，该组合物包含具有聚氧乙烯侧链的梳型水溶性(亲水性)聚氨酯，作为抗絮凝剂和保水剂。

背景技术

众所周知，印刷纸片的表面常常涂覆有纸涂料制剂，以提高纸片的可印刷性，使它光滑且有光泽。

纸涂料组合物一般包含分散在水中的填料或颜料，聚合物粘结剂，流变改性剂，保水剂和分散剂。

纸涂料组合物通常具有高固体含量，在此情况下要降低粘度，分散剂是必不可少的，以维持不变的所需操作粘度；常规分散剂的例子是络合磷酸盐，多磷酸的盐，以及多羧酸的盐。

保水剂防止涂料组合物在与纸片表面接触后脱水；用于纸涂料组合物的典型保水剂是羧甲基纤维素。

可加入流变改性剂，以调节纸涂料的粘度。

粘结剂的作用是最终涂层的粘聚性，以及它接枝到纸片上的能力。

已经知道一些常规的纸涂料添加剂不止起一种作用；例如，羧甲基纤维素可同时用作流变改性剂和保水剂，聚乙烯醇可同时用作保水剂和光亮度增强剂。

WO 01/96007、WO 2004/044022、WO 2004/041883和WO 2007/069037描述了在纸工业中使用聚丙烯酸阴离子共聚物，用于制备或涂布纸；聚丙烯酸阴离子共聚物含有至少一种具有单羧酸官能度的阴离子烯键式不饱和单体和至少一种具有聚(C_2-4-氧化烯)官能度的非离子烯键式不饱和单体。它们据说可用作分散剂和/或碾磨剂，用作提高光亮度活化的试剂，用作保水剂，用作粘度和光泽增强剂。

糟糕的是，当依据现有技术将已知的离子物质用于水性分散体时，它们的效力取决于分散体的pH值。

目前已经发现，特定的亲水性梳型聚氨酯适合用作纸涂料组合物中的保水剂和光泽增强剂；本发明的纸涂料组合物无论其pH值如何，在很宽的粘度范围内都是稳定的，能赋予涂布的纸良好的可印刷性和光泽。

含聚氧乙烯侧链的亲水性梳型聚氨酯是已知的，并且在专利文献中已有描述。

EP 60,430揭示一种制备具有聚氧化烯侧链的聚氨酯的方法，但是该文献中没有提及在纸涂料组合物中使用聚氨酯。

WO 03/046038描述了一大类聚氨酯分散剂，以聚氨酯聚合物的总重量为基准计，其包含35-90重量％的聚(C_2-4-氧化烯)，但是该文献没有揭示在纸涂料组合物中使用所述聚氨酯的可能性。

发明概述

本发明的目的是一种纸涂料组合物，其包含a)30-80重量％的无机颜料；b)每100重量份颜料0.05-3.0重量份的水溶性梳型聚氨酯，其包含聚氧乙烯侧链，各侧链的分子量均高于500，优选为2,000-20,000，且环氧乙烷含量均为80-99.9重量％；c)至少15重量％的水。

发明详述

本发明的纸涂料组合物包含：a)30-80重量％的无机颜料；b)每100重量份颜料0.05-3.0重量份的上述梳型聚氨酯；c)至少15重量％的水，该组合物在25℃和100rpm的布鲁克菲尔德(Brookfield)粘度小于3,000mPa*s，优选为500-2,000mPa*s。

由于梳型聚氨酯本身不能用作颜料分散剂，所以本发明的纸涂料组合物还包含0.01-3重量％的分散剂；所述组合物还可包含特定的流变改性剂。

可用的分散剂的例子是阴离子未交联聚丙烯酸酯衍生物，例如聚丙烯酸钠，分子量为5,000-40,000。

典型的可用流变改性剂是羧甲基纤维素，羟丙基瓜尔胶，羟丙基甲基纤维素，黄原胶，ASA聚合物(即“碱性可溶胀丙烯酸类(Alkali Swellable Acrylic)”聚合物)。

分散剂是纸涂料组合物的普通组分，通常不能防止细小颗粒的絮凝，特别是在纸涂料组合物被施加到纸片上(例如在高应力条件下)时，颗粒絮凝对所得涂布的纸的光滑性和光泽度不利。

含聚氧乙烯侧链且各侧链的分子量均高于500、优选为2,000-20,000且环氧乙烷含量为80-99.9重量％的梳型聚氨酯作为抗絮凝剂特别有效，避免容易沉降的细小颗粒团簇的形成，它们是本发明纸涂料组合物的特征。

纸涂料组合物的无机颜料(优选40-90％的颗粒小于2微米)是常用于纸涂布的无机颜料，具体是高岭土，碳酸钙，滑石，二氧化钛，硫酸钡，石膏和它们的混合物。

本发明的纸涂料组合物通常还包含1-15重量％的粘结剂，优选是聚合物丙烯酸类粘结剂。