[发明专利]一种UV固化纸张表面施胶剂及其制备与应用

权利要求书

1.一种UV固化纸张表面施胶剂，其特征在于由下述重量份数的组分制备而成：

有机功能化树枝状纳米二氧化硅 10～15份；

聚酯丙烯酸酯预聚物 50～80份；

丙烯酰吗啉 20～30份；

活性稀释剂 20～40份；

光引发剂 1～4份；

其中所述的有机功能化树枝状纳米二氧化硅为树枝状多孔纳米二氧化硅，粒径为100~200nm；

其中所述的聚酯丙烯酸酯预聚物为丙烯酸封端的己二酸、二甘醇、马来酸酐三元共聚物，其结构式如下：

，

其中，4≤n≤8；

所述的聚酯丙烯酸酯预聚物由下述重量份数的组分制备而成：

己二酸 30~40份；

二甘醇 80~90份；

马来酸酐 30~40份；

甲苯 60~70份；

丙烯酸 25~30份；

催化剂 0.2~0.4份；

阻聚剂 0.01~0.02份；

所述的UV固化纸张表面施胶剂由以下步骤制得：

1）制备有机功能化树枝状纳米二氧化硅；

2）制备聚酯丙烯酸酯预聚物；

3）制备UV固化纸张表面施胶剂：室温条件下，先加入20～40份活性稀释剂、20~30份丙烯酰吗啉、50~80份聚酯丙烯酸酯预聚物，开动搅拌，转速控制在100～200r/min，升温至75～85℃，搅拌20min，加入10~15份有机功能化树枝状纳米二氧化硅，继续搅拌30～40min，降温至48～52℃，加入1～4份光引发剂，搅拌30～40min，得到UV固化纸张表面施胶剂；

其中所述有机功能化树枝状纳米二氧化硅的制备方法，包括以下步骤：

a. 制备树枝状纳米二氧化硅：在反应器A中加入30.2～45.5g正硅酸乙酯和60~80ml无水乙醇，恒温至30～40℃，充分搅拌形成溶液；在反应器B中加入70.5~80.8g去离子水，0.2~1.3g模板剂十二烷基苄基三甲基溴化铵，0.5~2.6g尿素，充分搅拌后与反应器A中溶液混合，形成反应母液；母液在均相反应器中进行水热合成，升温至120~125℃，反应4~5h，搅拌速度为60r/min，得到稳定的白色乳液；

将得到的白色乳液离心分离，并用丙酮和去离子水各洗涤3次，在70℃温度下烘干，得到白色粉末；再将白色粉末置于马弗炉中，升温至500℃，煅烧6~7h，去除模板剂十二烷基苄基三甲基溴化铵，得到树枝状纳米二氧化硅；

b. 树枝状纳米二氧化硅有机功能化：将10.5~20.5g步骤a制备的树枝状纳米二氧化硅分散在N, N-二甲基丙酰胺中，超声分散20min，得到分散均匀的悬浮液；将悬浮液加入到三口烧瓶中，在70~80℃条件下，缓慢滴入70.2~80.5g N, N-二甲基丙酰胺、70.2～80.5g甲苯-2,4-二异氰酸酯和5.5~10.6g二月桂酸二丁基锡，反应2~3h后，降温至45~55℃，再加入2.5~5g对苯二酚，并逐滴加入70~80g丙烯酸羟乙酯和70~80gN, N-二甲基丙酰胺的混合物；反应2~3 h后，将产物在真空箱中进行干燥，干燥温度为30~40℃，充分研磨后得到有机功能化并且表面带有活性双键的有机功能化树枝状纳米二氧化硅；

其中所述聚酯丙烯酸酯预聚物的制备方法，包括以下步骤：

将60~70份甲苯、30~40份己二酸、80~90份二甘醇、30~40份马来酸酐加入到四口烧瓶中，再加入0.2~0.4份催化剂对甲苯磺酸，在氮气保护下开始加热，搅拌速度为120r/min，边加热边搅拌，使各组分充分溶解，升温至125~135℃，回流2~3h，分水，其反应方程如下：

；

待反应温度降至100~105℃时，加入25~30份丙烯酸和0.01~0.02份阻聚剂对苯二酚，保持搅拌速度为120r/min，继续升温，升温至135~145℃时回流，回流2~3h后分水，直至无水馏出，冷却出料；产物经水洗除去催化剂对甲苯磺酸，再通过减压蒸馏除去甲苯和未反应的丙烯酸，得到所述的聚酯丙烯酸酯预聚物，其反应方程如下：

。