[发明专利]高固含量、自交联型苯丙乳液表面施胶剂的细乳液聚合法

说明书

技术领域

本发明涉及苯丙乳液表面施胶剂的制备工艺，特别是涉及一种高固含量、自交联型苯丙乳液表面施胶剂的细乳液聚合法。

背景技术

随着造纸行业的不断发展、人们对环保意识的加强，以及纸机车速的增加、印刷行业对纸张性能要求的提高、造纸水封闭循环系统的使用和废纸回用量的增加，AKD等浆内施胶剂的留着率较低、增加白水回用的离子浓度和处理白水的难度、易造成粘辊等现象、不利于纸机的长期运行和纸张的稳定性问题的凸显，表面施胶剂对造纸行业显得越来越重要。

合成聚合物表面施胶剂作为近年来出现的新产品以其独特的性能在造纸工业中得到迅速发展，它可以赋予纸张众多优异性能，满足各种纸张产品的生产需求，为高档纸张和特种纸的开发提供有力保障。

苯丙乳液合成工艺简单、环保。用其表面处理纸张具有较好的抗水性、良好的吸墨性和极强的成膜性能。其分子结构中含有多种功能活性基团，与纤维的亲和力比聚乙烯醇与纤维的亲和力高很多，因而能较好地解决传统表面施胶剂对纤维亲和力差，造成覆盖纸页表面成膜在干燥过程中易破裂的现象。

在乳液聚合过程中引入可交联的基团如氨基、双丙酮基、N-羟甲基或N-丁氧基甲基等，在乳液成膜过程中依靠基团间的反应从而得到具有适度交联结构的聚合物膜。在成膜过程中，乳胶粒子相互扩散、聚集，为反应性官能团的相互作用提供了条件，交联过程伴随着成膜过程同时进行。这样可使膜的机械性能、耐水性、耐溶剂性、耐污染性等得以提高。

常规半连续乳液聚合和微乳液聚合制备高固含量乳液比较困难，制备的乳液固含量一般达不到50%，使用的乳化剂用量也较多，严重影响了乳液的抗水性。中国专利CN101092470A公开了一种高固含量室温自交联聚苯乙烯-丙烯酸（酯）微乳液的制备方法，乳化剂用量约在3%~8%，乳液固含量在45%左右。中国专利CN101544717A公开了高固含量核壳结构苯丙微乳液表面施胶剂及其制备方法与应用，制备的乳液固含量为40%~48%。中国专利CN101768895A公开了一种苯丙乳液高效表面施胶剂及其制备方法，乳化剂用量约为3%~13%同时加入了大量的分散剂，不利于环保而且会一定程度上降低抗水性，制备的表面施胶剂的固含量在30%左右。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高固含量、自交联型苯丙乳液表面施胶剂的细乳液聚合法，克服常规半连续乳液聚合和微乳液聚合制备高固含量乳液中乳化剂用量过多、制备出的高固含量乳液施工性能差等缺陷。

细乳液是热力学亚稳定体系，不能自发形成，必须依靠机械功克服油相内聚能和形成液滴的表面能，使之分散在水中。由于机械分散效率低，分散制备亚微米细乳液时必须使用高强度均化器。常用的均化设备有旋转剪切型均化器、超声波均化器和高压喷射均化器。

为了避免均化作用破坏聚合物粒子，细乳液聚合常分细乳化和聚合两个阶段。细乳液的制备通常包括3个步骤。(1)预乳化：将乳化剂溶于水相，助稳定剂溶于单体；(2)乳化：将上述溶液混合在一起，通过机械搅拌混合均匀；(3)细乳化：将上述混合物通过高效均化器的均化作用，单体被分散成亚微米单体液滴，在聚合阶段体系只需较低的搅拌混合即可。

细乳液聚合为生产高固含量、低粘度的乳液提供了有效的方法。其主要特征是在反应体系中引入了助稳定剂，单体液滴成核。但大多数情况或从本质上讲，由助稳定剂产生的渗透压抵抗了大小液滴间的Laplace压力差，降低了不同尺寸液滴间的单体扩散，抑制了乳液的Ostwald陈化，从而大大提高了小液滴的稳定性，使细乳液获得了足够的动力学稳定性。在合适乳化剂和助稳定剂共同作用下，细乳液可达热力学亚稳定状态，单体液滴被分散成50～500nm左右的细小液滴，单体在其中直接进行聚合。细乳液聚合拓展了乳液聚合的应用范围，避免了生成的共聚物组成与单体起始摩尔比相差较大、疏水性共聚乳液制备难的问题。而且，细乳液聚合中乳化剂的用量一般占单体用量5%以下，极大减弱了乳化剂对聚合物胶乳性能的不利影响。

本发明的目的具体通过下述技术方案实现：

（1）制备单体预乳液：以质量份数计，向反应器中加入20份～60份去离子水、0.5份～4份复合乳化剂，搅拌分散10min～30min后得到水相；将0.5份～3份交联单体溶于上述水相，得到水溶液；将25份～50份软单体、25份～50份硬单体、0.5份～3份功能单体、 0.5份～3份交联单体与0.5份～4份助稳定剂混合，得到油相；再将油相与水溶液混合，搅拌预乳化20min～30min后，得到预乳液；