[发明专利]一种阳离子聚氨酯/阳离子苯丙复合乳液表面施胶剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于造纸化学品领域，特别涉及一种阳离子聚氨酯/阳离子苯丙复合乳液表面施胶剂的制备方法。

背景技术

表面施胶就是在纸或纸板的表面涂上一层施胶剂，经干燥后施胶剂便在纸和纸板表面形成一层胶膜。表面施胶的主要作用概括如下：①提高纸和纸板的印刷性能；②改善纸和纸板的抗油和抗水性能；③提高纸和纸板的物理强度；④可提高纸张的耐久性和耐磨性；⑤表面施胶可减少纸张的两面差。在二十世纪四、五十年代，水性聚氨酯类表面施胶剂已有少量的研究，但由于贮存稳定性等原因，这项研究工作进展不大。直到1972年德国Bayer公司正式将聚氨酯水分散体涂料，才开始迅速发展，从试验到应用，目前有千余篇报道，而且也有水性的聚氨酯商品出售。水性聚氨酯由于具有成膜性能好、粘结强度、高涂膜、柔韧性、耐磨性、耐高温性能优异等特点以及无毒无味符合日益严格的环保法规要求，近年来发展十分迅速。德国BK、Bayer、BASF等公司相续推出了基于阳离子水性聚氨酯产品。阳离子水性聚氨酯表面施胶剂目前已经成为造纸化学品中一个研究热点。因为这类聚合物分子链上带有-NH-COO^-基和阳离子基团，所以具有一些独特的性质。阳离子型聚氨酯的正电荷施胶后可与纤维的负电荷直接结合，在纤维表面形成胶膜而达到较好的施胶效果。

水性聚氨酯具有良好的物理机械性能、优异的耐寒性、耐碱性、弹性及软硬度随温度变化不太大等优点，但其耐高温性能不佳、耐水性差。丙烯酸酯乳液具有较好的耐水性、耐侯性，但硬度大、不耐溶剂等性能。水性聚氨酯和聚丙烯酸酯在性质上有一定的互补作用，制备水性聚氨酯-聚丙烯酸酯(PUA)复合乳液，兼有聚氨酯乳液和聚丙烯酸酯乳液的优良特性，且成本低。

本发明利用丙烯酸酯-苯乙烯混合单体对水性聚氨酯进行改性，制备阳离子聚氨酯/阳离子苯丙复合乳液表面施胶剂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种阳离子聚氨酯/阳离子苯丙复合乳液表面施胶剂方法。

本发明的技术解决方案是：它是按下述步骤进行：

(1)、阳离子聚氨酯乳液的合成：

在四口烧瓶中，加入异佛尔酮二异氰酸酯、1，4-丁二醇和经脱水处理的聚氧化乙烯，逐渐升温到60～65℃，保持在60～65℃下反应1.5～3h；在搅拌下滴加阳离子扩链剂的丁酮溶液；滴加完毕后在60～65℃下进行扩链反应3～4h，得到含胺基的聚氨酯预聚体；对预聚体进行降温，当温度达到25～30℃时，加入酸中和，加丙酮稀释，快速搅拌混合，得到中间体；加入适量的丙酮使预聚体黏度下降到40～80mPa·S；将去离子水缓慢加入预聚体中，同时高速搅拌乳化，滴加酸调节体系pH值至5～7，真空脱去丙酮和丁酮，得到阳离子型水性聚氨酯乳液；

所述异佛尔酮二异氰酸酯的-NCO基团物质的量∶1，4-丁二醇和聚氧化乙烯的-OH物质的量之和为1.6～2.0∶1；

所述1，4-丁二醇∶聚氧化乙烯的质量比为0.05～0.4∶1，m/m；

所述阳离子扩链剂∶聚氧化乙烯的质量比为0.05～0.4∶1，m/m；

(2)、阳离子聚氨酯/阳离子苯丙复合乳液的制备：

在四口烧瓶内加入已制备好的阳离子聚氨酯、乳化剂和去离子水，水浴加热，并通入氮气保护，搅拌，逐步升温到80～90℃保持恒温；分别滴加苯乙烯、丙烯酸酯、阳离子单体、丙烯酰胺和水溶性偶氮类引发剂的水溶液，在3个小时内均匀滴加完毕，单体和引发剂全部滴加完后，继续反应2～4h，然后冷却，出料，得到阳离子聚氨酯/阳离子苯丙复合乳液；

所述阳离子聚氨酯乳液∶乳化剂为100∶1～15，v/m；

所述苯乙烯∶丙烯酸酯∶阳离子单体∶丙烯酰胺的质量比为100∶10～40∶5～20∶10～30；

所述水溶性偶氮类引发剂质量∶单体总质量(苯乙烯、丙烯酸酯、阳离子单体和丙烯酰胺的质量)为0.1～1∶100。

本发明的技术效果是：本发明用于造纸的表面施胶，可以提高施胶效果，降低了施胶成本。

附图说明

附图为阳离子聚氨酯/阳离子苯丙复合乳液用量对施胶效果的影响曲线图。

具体实施方式

采用的技术路线是利用异佛尔酮二异氰酸酯、聚氧化乙烯和阳离子扩链剂合成水性阳离子聚氨酯乳液，并以其为保护胶体制备聚氨酯/苯丙复合乳液表面施胶剂。

为了进一步了解本发明的内容、特点，下面用具体实施例说明本发明，但它们不对本发明作任何限制。

实施例一：

阳离子聚氨酯/阳离子苯丙复合乳液表面施胶剂的制备包括下述步骤：