[发明专利]一种UV固化纸张表面施胶剂及其制备与应用

说明书

本发明涉及一种UV固化纸张表面施胶剂及其制备与应用，属于纸张表面施胶剂技术领域。以丙烯酰吗啉、有机功能化树枝状纳米二氧化硅和聚酯丙烯酸酯预聚物为主要组分，采用极性丙烯酰吗啉替代传统的苯乙烯及丙烯酸，可以与纸张中的纤维氢键结合，具有抗高温，抗盐碱、抗剪切、固化速率快等优良的特性。纳米二氧化硅的加入赋予表面施胶剂优异的抗水性能、机械性能、耐热性能，提高了紫外线吸收性。UV固化后聚酯丙烯酸酯预聚物自由基聚合交联形成高分子网状结构，纤维间粘结力增强，增加了涂膜的致密性，可提高纸张表面的光滑度和湿强度。采用UV固化无需使用乳化剂，可避免乳化剂残留而引起的纸张物理机械和化学性能下降，及遇水吸水溶胀等问题。

技术领域

本发明涉及一种UV固化纸张表面施胶剂及其制备与应用方法，具体涉及一种含丙烯酰吗啉的UV固化纸张表面施胶剂及其制备与应用方法，属于纸张表面施胶剂技术领域。

背景技术

表面施胶是一种对纸张表面处理以提高其应用性能的重要方式，随着造纸生产工艺技术水平的不断提高以及造纸装备的升级换代，表面施胶剂的应用越来越广泛。表面施胶具有施胶成本低，可减轻浆内施胶剂所引起的纸张强度下降，纸机脏污和网下白水负荷等优点，能显著改善纸张表面性能，如表面强度、抗水性等。表面施胶剂成为改变纸张性能和生产附加值高的纸种的有效方法，也是解决纸产品质量行之有效的方法，越来越多地受到造纸工作者的关注和应用。例如，中国专利CN108690159A公开了一种聚合物表面施胶剂，以苯乙烯单体、丙烯酸酯单体作为主单体，分散于乳化剂中，在引发剂的作用下聚合而成，该发明制备的表面施胶剂可提高纸张表面强度，但是其组分复杂，在表面施胶时容易起泡，在聚合过程中以有机溶剂作为反应介质，污染环境，成本较高。中国专利CN106283869A中公开了一种有机/无机复合表面施胶剂，硅溶胶是由单质硅粉和水在氢氧化钠的催化下反应制得，且低聚壳聚糖与硅溶胶的质量2:3-1:9。该有机/无机复合表面施胶剂通过制备纳米二氧化硅溶胶与低聚壳聚糖复合，提高表面施胶剂的耐水性和表面强度，但是该体系中的硅溶胶易发生缩合而形成凝胶，并且纸张抄造烘干工艺过程中，会发生收缩、破裂，影响纸的性能指标。

现有技术中表面施胶剂多采用乳液聚合工艺制得，聚合物类表面施胶剂能够较好的满足高性能纸种的特殊需求，然而，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，胶膜中易出现针孔，物理机械性能和化学性能下降，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，遇水会吸水溶胀，成分复杂，成本较高。而采用纳米二氧化硅等无机纳米材料与有机聚合物复合使用时，可有效提高纸张的表面强度、抗水性及纸张的印刷性能，降低成本。但是由于纳米粒子具有比表面能大、极性较强等特点，在制备和处理过程中容易发生团聚，促进沉降，使得纳米二氧化硅在有机分子中的分散稳定性较差，不能达到良好的复合效果，影响使用性能。

为克服现有技术的纸张表面施胶剂因乳化剂残留而引起纸张物理机械性能、化学性能下降及吸水溶胀的缺陷，一种能够提高纳米二氧化硅与有机聚合物复合使用时的分散性，提高产品性能的纸张表面施胶剂及其制备与应用方法亟待开发。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提出一种UV固化纸张表面施胶剂及其制备方法和应用，使用有机功能化树枝状纳米二氧化硅作为无机复合材料，采用UV固化工艺，避免聚合产物中因乳化剂的使用残留对表面施胶剂性能的影响，具有提高纸张表面的平滑度、纸张印刷适应性，提高纸张表面强度、耐破度、耐折度、湿强度等优点。

实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种UV固化纸张表面施胶剂，由以下重量份数的组分制备而成：

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，其制备方法如下：

a.制备树枝状纳米二氧化硅：