纸品乳液的研究及其制备方法

     随着国民经济的发展,人民生活水平的提高,涂布纸生产得到了快速发展。乳液型胶粘剂是涂布纸生产的主要原材料,起着把各种填料粘结到原纸上的重要作用。目前市场上涂布纸用胶粘剂主要有苯丙乳液、全丙乳液、羧基丁苯乳液三个品种,固含量在38—50%之间,品种、性能、价格的竞争异常激烈,围绕如何提高质量降低成本各生产厂家进行了充分的研究开发工作,推动了该胶种的发展。本文以丙烯酸酯及苯乙烯为单体,通过核-壳乳液聚合工艺合成了一种固含量30%的苯丙乳液胶粘剂,通过加入活性添加剂,复配成涂布纸涂布胶粘剂,降低了生产成本,经不同厂家使用获得了较好的效果。 
    1实验部分 
    1.1仪器、原材料 
    电动搅拌机,ＮＤＪ-79型旋转粘度计,四口烧瓶,回流冷凝器,温度计,滴液漏斗等。丙烯酸丁酯,丙烯酸,苯乙烯,阴离子型乳化剂,非离子型乳化剂,*,过硫酸铵,活性添加剂,氨水等均为市售工业品。 
    1.2制备工艺 
    在装有电动搅拌机的四口烧瓶中,依次加入去离子水乳化剂、各种壳单体、引发剂等充分搅拌乳化30ｍｉｎ,得白色稠厚稳定的预乳化液,倒入滴液漏斗中备用。 
    在带有电动搅拌机、回流冷凝器、温度计、滴液漏斗的四口烧瓶中,加入去离子水、乳化剂、引发剂、*、种子单体,搅拌30ｍｉｎ后,边搅拌边升温,至乳液变兰时滴加预乳化液,聚合温度控制在80-85℃,约3小时滴完。预乳化液滴完后。在80-85℃下保温1小时,降温至40-45℃,加氨水调ｐＨ值在7-8之间,加入活性添加剂。搅拌10ｍｉｎ,如有泡沫,可添加适量磷酸三丁酯,80目袋过滤。
  2结果与讨论
    2.1配方设计 
    软单体选用丙烯酸丁酯,硬单体选用苯乙烯,并加入少量丙烯酸及活性添加剂改善粘结性能。采用核-壳聚合工艺,先制取硬核,再滴加壳单体,形成软壳-硬核结构,在同样组成条件下改善了苯丙乳液的性能。由于苯乙烯与丙烯酸丁酯在共聚过程中聚合速率相差较大,采用预乳化的方式滴加,改善了单体的共聚性能。 
    2.2乳化剂的种类与用量 
    非离子乳化剂的化学稳定性好,但乳化能力较差,聚合速率慢,单独使用易生成凝胶。阴离子乳化剂机械稳定性较好,乳化能力强,生成的乳胶粒直径小,但化学稳定性较差。考虑到纸品乳液在使用过程中要经受*的机械搅拌作用及与其它化学品的混配,选用复合型乳化剂,获得了良好的机械及化学稳定性。本工艺采用阴离子乳化剂∶非离子乳化剂=1∶2的比例。乳化剂的用量直接影响乳液的质量。用量少,乳液稳定性差,涂膜外观发黄;用量过大,乳液稳定性好,但粘结强度及耐水性明显下降。本工艺乳化剂量为4.5%（单体ｗ%）。 
    2.3引发剂种类与用量 
    乳液聚合一般选用过硫酸盐作引发剂,实验中发现过硫酸钾的溶解速度比过硫酸铵慢,因此本工艺选用过硫酸铵作引发剂。引发剂用量少,引发速度较慢,回流严重,单体转化率低;引发剂用量多,反应不平稳,所得聚合物分子量较小,粘结强度差。本工艺引发剂量为0.4%（单体ｗ%）。 
    2.4活性添加剂与用量 
    单纯的苯丙乳液有许多优良性能,但由其粘结生产的涂布纸挺度差,与无机填料的粘结强度也较低。通过加入一种含有两种不同性质的反应基团的活性添加剂,在涂布纸的涂布层中,由于烘干的高温（100-130℃）作用,一方面与苯丙大分子发生接枝反应,另一方面与无机填料发生表面吸附,形成过渡层,明显增强了苯丙乳液对无机填料的粘结强度。提高了涂布纸的挺度。添加量为0.1%（乳液ｗ%）。 
    3涂布试验 
    3.1涂布纸涂料配方 
    纸品乳液:8克 
    一级瓷土:60克 
    水:适量 
    *1799:0.8克 
    分散剂:0.1-0.6克 
    润滑增光剂:1-2克 
    抗水剂:0-3克 
    萤光增白剂:0-1克 
    先将*1799与水按1∶10的比例加入烧杯中,边搅拌边升温至80-90℃,溶解。将上述料依次加入搪瓷杯中,高速搅拌,至形成均一的涂料。 
    3.2涂布试验 
    用自制迈尔（ｍａｙｅｒ）棒均匀地将涂料涂布在原纸上,100-110℃烘干后,进行第二次涂布。总涂布量为45-50ｇ/ｍ23.3涂布纸性能测试外观:色泽洁白,遮盖力好。剥离测试;将涂布纸自然冷却至室温,放置2小时后,将市售包装用压敏胶带粘贴于涂布纸的涂布面上,用1ｋｇ钢辊滚压三次,放置10ｍｉｎ后,剥离,涂层无明显破坏。 
    4结论 
    采用核-壳乳液聚合制取的苯丙乳液,加入添加剂,复配形成的纸品乳液具有外观细腻,成膜光亮,与无机填料粘结强度高等良好的性能。同时,节省了原材料,降低了成本。