[发明专利]一种纸用水性含氟防水防油剂及其制备和应用

说明书

本发明公开了一种纸用水性含氟防水防油剂及其制备方法，其由以下原材料按照以下重量份数调制而成：含氟共聚物包括含氟单体50‑80份、有机硅单体10‑20份、甲基丙烯酸甲酯单体1‑10份、甲基丙烯酸丁酯单体1‑10份、丙烯酸十八酯单体1‑10份、双丙酮丙烯酰胺单体1‑10份、功能单体5‑25份、其它单体1‑5份，大豆异黄酮苷1‑5份，所有单体共计100份,引发剂1‑3份、链转移剂1‑3份和质子酸1‑10份。该含氟共聚物引入了纯天然疏水疏油的大豆异黄酮苷元，不仅能显著降低其处理后在纸张表面上的表面自由能，更好地提升传统水性含氟丙烯酸酯共聚物防水防油性能，同时可提高其耐热性、化学稳定性，使纸张具有更高的防水防油、抗张强度、耐撕耐破等性能，以满足各类纸种的性能需要。

技术领域

本发明涉及纸用防水防油处理技术领域，尤其是涉及一种纸用水性含氟防水防油剂及其制备方法。

背景技术

一般而言，造纸工业中使用的含氟防油剂是由疏水性的全氟烷基和亲水的极性基团组成的，全氟烷基赋予纸张极低的表面张力，而极性基团则赋予了防油剂的溶解性能，防油剂亲水基团部分吸附或结合在纸张表面，氟碳链端基的三氟甲基(-CF₃)朝外排列成疏水疏油膜，降低了纸张的表面张力，使纸张不能被油所润湿。

含氟丙烯酸酯共聚物的防水防油性能、热稳定性能、防污性能都很好。在含氟丙烯酸酯共聚物作为施胶剂对纸张进行表面施胶处理时，施胶后的纸张表面上会形成一层薄膜，且全氟碳基团在纸张的纤维表面外进行定向排列，阻隔胶膜表面和空气接触，显著降低了胶膜表面的表面自由能，因此在增强纸张的抗水性能的同时，不影响纸张的柔软度、力学强度、透气性能和印刷性能。因此，含氟丙烯酸酯共聚物是目前最具应用前景的表面施胶剂之一。

有机氟类化合物用于造纸工业已经有几十年的历史，在国外，含氟化合物处理的纸张已经广泛应用在印刷、工业包装、食品包装和日常生活用品方面。我国在此领域研究起步较晚，而且由于聚合所用含氟丙烯酸酯单体的制备比较困难，国内市场上所用的含氟单体以及聚合物大都依赖进口，因此限制了含氟化合物的使用。含氟烷基共聚物作为防水防油剂应用较广，目前市场上制得的含氟共聚物相对于小分子含氟化合物防水防油性已经有所提高，但是在其制备过程中用到大量的溶剂导致体系的闪点太低，在使用过程中存在安全性较差的问题。大豆异黄酮是大豆生长中形成的次级代谢产物，属于黄酮类化合物，主要分布在大豆的种皮、胚轴和子叶中。游离型大豆异黄酮苷元，作为天然的疏水疏油组分，可提供一定的疏油效果，同时属于生物基材料对人体无害。有机硅是由硅氧原子交替结合成硅氧烷链骨架，并在硅原子上连接有机基团的聚合物。硅氧键键能比碳碳键键能大得多，因此硅氧烷具有更强的耐热稳定性和耐候性。有机硅改性后的乳液拥有更好的性能，在面对恶劣的气候与极端条件时，可以提高使用时间，保护了人们的财产安全，有机硅改性充分提高了当前水性含氟丙烯酸酯类产品的应用价值。

针对目前市场上传统含氟防油剂存在的制备成本高，性能低，安全性差等一系列问题，本专利发明了一种以全新的方法制备的一种新型的纸用水性含氟防水防油剂，与普通水性含氟丙烯酸酯共聚物乳液相比，引入有机硅和大豆异黄酮进行改性能更加显著降低其处理后在纸张表面上的表面自由能，能更好地提升传统水性含氟丙烯酸酯共聚物防水防油性能，同时可提高其耐热性、化学稳定性，使纸张具有更高的防水防油、抗张强度、耐撕耐破等性能，以满足各类纸种的性能需要。通过浆内施胶与表面施胶应用，制备的乳液具有防油效果好、用量少、价格低廉、稳定性好、安全性高等优点，市场前景广阔。

发明内容

本发明提供了一种一种纸用水性含氟防水防油剂及其制备方法，通过本发明处理的食品包装纸具有良好的防水防油效果和优异的耐热油性能。

本发明通过以下技术方案实现：

一种纸用水性含氟防水防油剂及其制备方法，其特征在于：具体按照以下步骤实施：

步骤1、按重量份数计，分别称取如下原料：