[发明专利]一种自交联聚合物表面施胶剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及包装纸表面施胶剂的制备领域，特别涉及一种自交联聚合物表面施胶剂及其制备方法。

背景技术

我国已经成为纸张生产、消费和进口大国，包装纸的消费量占全国纸张和纸板总产量的一半以上，在所有的包装纸中，又以瓦楞原纸和白板纸的消费量最大。尤其近年来，随着我国商品出口量的迅速增长，对商品包装用纸的质量要求不断提高，这对我国瓦楞原纸和白板纸的生产企业提出了更高的要求。由于出口商品在海上运输时间长，且海上空气湿度大，容易造成包装纸箱吸潮而变形，严重时引起所包装商品损坏并造成经济损失。同时现代化运输中采用集装箱技术，它要求货运及入库尽量利用空间，码垛堆积高度与负荷提高到最大，故需要瓦楞纸箱具有极大的承受能力。另一方面，充分利用废纸造纸对于节约纤维，保护环境具有重要意义。随着二次纤维在制浆造纸纤维原料中比例的逐渐增大，以废纸为原料生产瓦楞原纸和白板纸的趋势也逐渐增大。但以国内废纸为原料生产的瓦楞原纸和白板纸在实际应用中大多表现出强度低下，尤其是环压指标不能满足用户需要，降低了纸板的档次，产品销路不畅，市场竞争力较差，这就出现了低强度包装纸生产过量，而高强度包装纸供不应求的市场格局。越来越多的包装纸企业采用表面施胶的方式来达到赋予纸张抗水性和提高环压强度的目的，苯乙烯和丙烯酸系单体的共聚物乳液称为苯丙乳液，具有污染小、无毒无味、适用性和通用性强、应用简便快捷和粘接强度高等优点，其性价比是当今所有乳液中最高的，苯丙乳液型表面施胶剂是目前发展最迅速的一类。

由于一般乳液聚合需要使用传统乳化剂，传统小分子乳化剂在给乳液聚合物带来优良性能的同时也存在以下问题：（1）乳液稳定性差，乳化剂通过物理吸附富集在粒子表面，受到高剪切力、高低温影响时乳化剂层容易破坏，导致凝胶；（2）成膜过程中，水相中残存的乳化剂分子会阻碍乳胶粒子聚集，从而降低成膜速度，初始粘力低;（3）聚合产物中残留的乳化剂会影响胶膜的耐水性、耐化学腐蚀性，胶膜中易于出现针孔，物理机械性能和光学性能下降。另外，胶膜中的乳化剂分子易于向表面迁移，在膜表面形成非化学键合的乳化剂层，遇水或受潮会吸水溶胀，造成“起霜”和“泛白”。由于纸张纤维带负电荷，多次使用的废纸中存在很多阴离子垃圾，这样纸张和带负电荷或者阴离子含量高的聚合物结合不紧密。近年来，提高和完善苯丙乳液应用性能的研究日趋活跃，研究人员曾经采用高分子溶液或者乳液作为苯丙乳液的乳化分散剂消除了传统乳化剂的部分不足，但其存在乳化性能较差，乳液粘度较大和稳定性差的缺点。进一步提高苯丙乳液的稳定性、强度性能和耐水性能，开发和生产防潮性能好和环压强度高的包装纸是我国造纸科研工作者一直努力研究的课题。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供在一种自交联聚合物表面施胶剂及其制备方法，所得的自交联聚合物表面施胶剂具有抗水性能好及环压强度高的特点。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种自交联聚合物表面施胶剂的分子结构为：

其中x、y、z、m、n、p和q均为大于零的整数。

 一种自交联聚合物表面施胶剂的制备方法为：先由聚乙二醇、十八醇和顺丁烯二酸酐反应得到顺丁烯二酸聚乙二醇酯十八醇酯，再以过硫酸钾和亚硫酸氢钠为引发剂，由顺丁烯二酸聚乙二醇酯十八醇酯、苯乙烯、醋酸乙烯酯、丙烯酸十八醇酯、丙烯酸羟乙酯和二甲基二烯丙基氯化铵通过共聚反应制备自交联聚合物表面施胶剂。其反应过程如下：

其中x、y、z、m、n、p和q均为大于零的整数。

 一种自交联聚合物表面施胶剂的制备方法，具体包括以下步骤：

第一步，将聚乙二醇-1000和顺丁烯二酸酐加入第一反应器中在80-85℃时反应1.0-2.0小时，再加入十八醇于90-95℃保温反应2.0-3.0小时，得到顺丁烯二酸聚乙二醇酯十八醇酯，聚乙二醇-1000、顺丁烯二酸酐和十八醇的质量比为10∶0.98∶2.7，

第二步，将顺丁烯二酸聚乙二醇酯十八醇酯、苯乙烯、醋酸乙烯酯、丙烯酸十八醇酯和丙烯酸羟乙酯按40∶6∶8∶4∶2的质量比混合制成混合单体，

第三步，将过硫酸钾、亚硫酸氢钠和去离子水以质量比2∶1∶20制成引发剂水溶液，