[发明专利]一种表面施胶剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及造纸技术领域，特别是涉及一种聚丙烯酸酯改性的水性聚氨酯表面施胶剂的方法。

背景技术

表面施胶剂是涂在纸和纸板的表面以提高纸张抗水性能和表面性能的助剂，是改善印刷性能的重要技术措施，表面施胶越来越重要，其用量大大提高。纸张经过表面施胶后，施胶剂一部分渗入纸层中，填充纸浆纤维之间的空隙；另一部分留在纸页表面。表面施胶的使用具有下述优点：（1）可以减少内施胶剂用量，降低造纸成本；（2）易于控制施胶度；（3）双面施胶后可得到高品质纸张；（4）可以控制由于浆内施胶造成的纸张强度降低；（4）弥补某些纸张由于浆内施胶造成的性能劣化；（5）降低纸页正反差；（6）不受抄纸时水温和水质的影响。因此，表面施胶是改善印刷性能的重要技术措施。目前，由于表面施胶越来越重要，表面施胶剂的用量也大大提高。

目前，国内表面施胶剂使用最多的是淀粉及改性淀粉等。但是，淀粉表面施胶剂不能满足纸张的憎液性能。水性聚氨酯是一种新型表面施胶剂，它能以较少用量产生较高施胶度，减少浆内施胶剂的用量，改善纸张性能。但是，水性聚氨酯本身成本较高，难以进行大规模应用。聚丙烯酸酯乳液具有较好的耐候性和耐水性，但其涂膜存在着热粘冷脆的缺点。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种综合性能好的表面施胶剂的制备方法。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种表面施胶剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）以聚合物二元醇和二异氰酸酯为原料，加入含多羟基的交联剂在80-90℃和惰性气体保护下搅拌反应制得水性聚氨酯低聚物；

（2）在所得水性聚氨酯低聚物中加入含羧基的亲水物质引入亲水基团，于80-90℃搅拌反应制得水性聚氨酯预聚体；

（3）将步骤（2）所得反应体系的温度降至45-50℃，加入中和剂和丙烯酸酯单体，搅拌反应，使水性聚氨酯预聚体中和成盐；

（4）将步骤（3）所得反应体系的温度降至5-10℃，依次加入水和扩链剂，然后升温到50-60℃，反应制得水性聚氨酯；

（5）在所得水性聚氨酯中加入交联剂二乙烯基苯，以及苯乙烯、引发剂和缓冲剂，升温至70-80℃，反应得到聚丙烯酸酯改性的水性聚氨酯表面施胶剂。

其中，所述二异氰酸酯与羟基的摩尔比为1.2-1.8，含羧基的亲水物质的含量为水性聚氨酯固含量的5-8%，含多羟基的交联剂与聚合物二元醇的摩尔比为0.5-1：5，丙烯酸酯单体的含量为丙烯酸酯单体与水性聚氨酯总质量的40-60%，二乙烯基苯含量为丙烯酸酯单体质量的0.3-0.5%，苯乙烯含量为丙烯酸酯单体质量的20-60%，引发剂含量为丙烯酸酯单体质量的0.2-0.8%，缓冲剂含量为丙烯酸酯单体质量的0.4-0.5%；步骤（4）中水的加入量使表面施胶剂的理论固含量为30-40%，扩链剂含量为所述聚合物二元醇与含羧基的亲水物质摩尔总数的20%-80%。

所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯。

所述聚合物二元醇为聚碳酸酯二元醇或聚己内酯二元醇。

所述含多羟基的交联剂为三羟甲基丙烷，也可以采用与三羟甲基丙烷功能相同的同类物质。

所述含羧基的亲水物质为二羟甲基丙酸（DMPA），也可以采用与二羟甲基丙酸功能相同的同类物质。采用二羟甲基丙酸溶于N-甲基吡咯烷酮得到的溶液。

所述中和剂为三乙胺或三乙醇胺，中和度为80-100%。

所述丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯。

所述扩链剂为乙二胺，扩链剂含量为聚合物二元醇与含羧基的亲水物质摩尔总数的20%-80%。

所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵。引发剂采用浓度为3%的过硫酸钾水溶液或过硫酸铵水溶液。

所述缓冲剂为碳酸氢钠。所述缓冲剂采用浓度为5%的碳酸氢钠水溶液。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的方法用聚丙烯酸酯改性水性聚氨酯，能够扬长避短，优势互补，所得表面施胶剂成本低，综合性能好。

2、本发明的方法以丙烯酸酯替代有机溶剂，在制备水性聚氨酯过程中不使用有机溶剂，所得产品无毒，对环境无污染。