[发明专利]一种具有核壳结构的淀粉基生物胶乳及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种淀粉基生物胶乳及其制备方法，特别是涉及一种具有核壳结构的淀粉基生物胶乳及其制备方法，属于化工领域。

背景技术

涂布纸的质量主要由涂布原纸、胶黏剂、颜料和助剂决定，其中胶黏剂起重要作用。胶黏剂将颜料粒子相互粘合，并且将颜料粘合在涂布原纸表面，同时还起到调节印刷油墨吸收，维持涂料稳定性和流动性的作用。目前，涂布纸生产中所用的胶黏剂主要有天然胶黏剂和人工合成胶黏剂两种，天然胶黏剂中最常用的就是各种改性淀粉，人工合成胶黏剂中最主要的就是各种胶乳，如羧基丁苯胶乳、苯丙胶乳、纯丙胶乳等。实际生产中，出于成本和性能方面的考虑，造纸企业通常将变性淀粉和胶乳混合使用，但淀粉的比例通常不能高于30％。

羧基丁苯胶乳等人工合成黏合剂都是以石油衍生品，如苯乙烯、丁二烯、丙烯酸酯类单体聚合得到。近几年，由于石油价格不断上涨，导致生产胶乳的原料成本不断上升。为了降低成本，造纸企业选择增加胶黏剂中淀粉的比例。一些企业开发出淀粉基生物胶乳，这些淀粉基生物胶乳含有的淀粉含量很高，虽然可以降低成本，但同时对涂料和涂布纸的性能造成不利影响。淀粉分子中含有大量的羟基，羟基基团具有较强的亲水性，导致生产的纸张吸水性变强、湿强度下降。

为避免淀粉分子中的大量羟基对涂料和纸张性能造成的负面影响，采用核壳聚合方法，通过调节配方及工艺，使淀粉分子主要分布于核层，在后续的合成反应中，继续在核层上包覆壳层聚合物，设法避免胶乳粒子表面存在大量淀粉分子。

这一过程的困难之处在于，亲水性的羟基趋向于进入水相，因此在合成过程中会发生相反转，最终分布于乳胶粒表面，使胶乳表现出较强的亲水性。为解决这一问题，需要调整聚合物配方及合成方法，比如在核层聚合物合成过程中加入硬单体和交联单体，在核层形成尺寸稳定的网状聚合物，从而避免在后续的合成过程中发生相反转，使淀粉分子牢固地被包覆在乳胶粒内部，避免淀粉中亲水性羟基对涂料和纸张性能造成的不利影响。

有鉴于此，有必要对现有的淀粉基生物胶乳及其制备方法进行改进，使其能够更好地应用于现代造纸的涂布、施胶工艺。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种具有核壳结构的淀粉基生物胶乳及其制备方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种具有核壳结构的淀粉基生物胶乳，其特征在于：该淀粉基生物胶乳含有的胶乳粒子具有核壳结构，该核壳型结构包括外面的壳层和位于壳层内的核层，所述核层与壳层共同含有以下重量份的组分：淀粉及其衍生物30～80份；烯类硬单体10～80份；烯类软单体20～80份；交联单体2～15份；含羧基的烯类单体3～10份；引发剂0.2～5份；乳化剂0.5～5份；水50～200份。

所述核壳结构淀粉基生物胶的核层为淀粉衍生物、烯类硬单体、烯类软单体和交联单体的共聚物，其中淀粉衍生物、烯类硬单体和交联单体的质量占聚合物核层总质量的55～80％；壳层为烯类硬单体、烯类软单体和含羧基的烯类单体的共聚物，其中烯类软单体的质量占聚合物壳层总质量的55～80％。

所述淀粉衍生物为氧化淀粉、酶解淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉、酸解淀粉、可溶性淀粉、糊精、接枝共聚淀粉、预糊化淀粉中的一种或多种。

所述烯类硬单体为苯乙烯、甲基苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、叔丁基苯乙烯中的一种或多种。

所述烯类软单体为丁二烯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸正已酯、丙烯酸异辛酯、异戊二烯、丙烯酸异戊酯中的一种或多种。

所述交联单体为亚甲基双丙烯酰胺、乙二醛、戊二醛、二乙烯基苯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、二缩乙二醇二甲基丙烯酸酯、三缩乙二醇二甲基丙烯酸酯、三缩丙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四甲基丙烯酸酯中的一种或多种。

所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、硝酸铈铵、硫酸铈、硫代硫酸钠、亚硫酸氢钠中的一种或多种。

所述含羧基的烯类单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、富马酸、马来酸中的一种或多种。

所述具有核壳结构的淀粉基生物胶乳的制备步骤为：

(1)首先，将淀粉衍生物和水加入反应釜，搅拌使其均匀混合，加热到60～90℃并保温0.5～1小时，使其充分糊化；