[发明专利]用于表面施胶的淀粉改性接枝共聚物乳液的合成方法

说明书

技术领域

本发明属于天然高分子改性领域，具体涉及一种用于表面施胶的淀粉接枝共聚物乳液合成方法。

背景技术

表面施胶在造纸工艺中应用广泛，具有诸多优点：（1）施胶成本低，可减轻内部施胶剂所引起的纸张强度下降、纸机玷污和白水负荷增加等问题；（2）可有效改善纸张表面性能，如表面强度、抗水性、两面差、平滑度及印刷适性等。目前，应用于表面施胶的助剂品种较多，大体可分为两类：天然和合成高分子。合成高分子的单体一般由石油化工产品转化而来，而随着石油资源的日益短缺，世界能源需求量持续增大，寻找廉价可再生的原料替代石油产品已是必然的发展趋势。而天然高分子如淀粉、大豆蛋白等普遍存在于自然界的植物中，具有资源丰富、价格便宜、可再生、可降解的特点，因而应用十分广泛。天然高分子如淀粉自身存在粘度高、流动性差、容易聚凝、难以分散等缺点，工业应用中必须对天然高分子进行物理或化学改性。目前，改性淀粉或大豆蛋白已成为表面施胶剂或胶黏剂的重要原料。

Anderson等在“Hydroxyethyl starch composition and use in paper products”（US Patent, 6855195）一文中，制备了不同取代度的羟乙基淀粉，对纸张进行表面施胶，成纸表面强度和印刷适性得到明显改善。

李楠等在“低粘度阳离子淀粉的制备及其表面施胶性能研究”（《造纸化学品》，2007，19，19）一文中，以玉米原淀粉为原料，经盐酸适度酸解后，通过3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵醚化制备了低粘度阳离子淀粉。在水介质中，盐酸用量5%和阳离子醚化剂用量2.5%时，35℃下反应3h，所制备的低粘度阳离子淀粉可用于表面施胶。

王春雁等在“淀粉接枝苯乙烯-丙烯酸酯表面施胶剂的制备及应用”（《中华纸业》，2010，14，41）一文中，碱性条件下，以过硫酸铵（APS）为氧化剂对淀粉进行氧化降解，采用H₂O₂-FeSO4氧化还原体系引发苯乙烯（St）、丙烯酸丁酯（BA）单体的接枝共聚，合成了淀粉接枝表面施胶剂。

张光华等在“淀粉接枝共聚物瓦楞纸表面施胶增强剂的制备及其应用”（《中国胶粘剂》，2010，5，43）将阳离子淀粉充分氧化，利用St和BA等烯类单体，在聚合乳化剂参与下与氧化淀粉接枝共聚，制备了一种淀粉接枝共聚物乳液，优化了反应条件，发现共聚物对纸板有较好的施胶效果。

氧化淀粉接枝共聚物表面施胶剂具有良好的施胶性能，但由于淀粉体系粘度较大，在制备乳液过程中引入的过多的离子容易造成体系不稳定，在较高固含量时，难以得到较高的接枝率，这将造成原料的浪费，另外未反应单体的脱出也增大了工艺的复杂性。上述文章中单体转化率都相对较低，小于60%。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种转化率较高的淀粉改性接枝聚合物乳液的合成方法。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种用于表面施胶的改性淀粉接枝共聚物乳液的合成方法，包括以下步骤：

首先用部分去离子水配制乳化剂和引发剂；首先向反应釜中加入余下的去离子水，以及淀粉、氧化改性剂，在氮气保护、机械搅拌条件下，用碱性介质将pH值调至8~10，并于60~80 ℃下反应1~3 h；然后加入乳化剂，此时的加入量占乳化剂总量的80~100%；同时以2~5 mL/h的滴加速度分别向反应体系中加入引发剂、接枝单体和功能单体；滴加完毕后，再补加剩余的乳化剂；反应1~3 h后升温至85~95 ℃，再反应0.5~3 h，即得到淀粉接枝共聚物乳液；

上述反应体系中，以去离子水为基准，其它反应物与去离子水的质量比如下：

上述反应物中，乳化剂为阴离子乳化剂与非离子乳化剂组成的复合型乳化剂，引发剂为过氧化物类；氧化改性剂为过氧化物氧化剂；接枝单体为苯乙烯和丙烯酸丁酯；功能单体为丙烯酸。

本发明所述反应体系中，各种反应物优选的配比是：接枝单体中苯乙烯和丙烯酸丁酯质量比为1/2~2/1；淀粉与接枝单体总量的质量比为1/3~1/1。

本发明所述的氧化改性剂为过氧化氢或过氧化尿素。

本发明所述的碱性介质为金属氢氧化钠或氢氧化钾水溶液。

本发明所述阴离子乳化剂是十二烷基苯磺酸钠（SDBS）或十二烷基磺酸钠（SDS），所述非离子乳化剂是壬基酚聚氧乙烯醚（OP-10）。

本发明所述阴离子乳化剂与非离子乳化剂的质量比为1/3~3/1。