紙品乳液的配制原料與方法
2006-09-09 17:50 來源:中國造紙助劑網 責編:中華印刷包裝網
隨著國民經濟的發展,人民生活水平的提高,涂布紙生產得到了快速發展。乳液型膠粘劑是涂布紙生產的主要原材料,起著把各種填料粘結到原紙上的重要作用。目前市場上涂布紙用膠粘劑主要有苯丙乳液、全丙乳液、羧基丁苯乳液三個品種,固含量在38—50%之間,品種、性能、價格的競爭異常激烈,圍繞如何提高質量降低成本各生產廠家進行了充分的研究開發工作,推動了該膠種的發展。本文以丙烯酸酯及苯乙烯為單體,通過核-殼乳液聚合工藝合成了一種固含量30%的苯丙乳液膠粘劑,通過加入活性添加劑,復配成涂布紙涂布膠粘劑,降低了生產成本,經不同廠家使用獲得了較好的效果。
1 實驗部分
1.1 儀器、原材料
電動攪拌機,NDJ-79型旋轉粘度計,四口燒瓶,回流冷凝器,溫度計,滴液漏斗等。丙烯酸丁酯,丙烯酸,苯乙烯,陰離子型乳化劑,非離子型乳化劑,碳酸氫鈉,過硫酸銨,活性添加劑,氨水等均為市售工業品。
1.2 制備工藝
在裝有電動攪拌機的四口燒瓶中,依次加入去離子水乳化劑、各種殼單體、引發劑等充分攪拌乳化30min,得白色稠厚穩定的預乳化液,倒入滴液漏斗中備用。
在帶有電動攪拌機、回流冷凝器、溫度計、滴液漏斗的四口燒瓶中,加入去離子水、乳化劑、引發劑、碳酸氫鈉、種子單體,攪拌30min后,邊攪拌邊升溫,至乳液變蘭時滴加預乳化液,聚合溫度控制在80-85℃,約3小時滴完。預乳化液滴完后,在80-85℃下保溫1小時,降溫至40-45℃,加氨水調pH值在7-8之間,加入活性添加劑。攪拌10min,如有泡沫,可添加適量磷酸三丁酯,80目袋過濾。
1.3 產品質量指標
參照 紙品乳液質量指標
2 結果與討論
2.1 配方設計
軟單體選用丙烯酸丁酯,硬單體選用苯乙烯,并加入少量丙烯酸及活性添加劑改善粘結性能。采用核-殼聚合工藝,先制取硬核,再滴加殼單體,形成軟殼-硬核結構,在同樣組成條件下改善了苯丙乳液的性能。由于苯乙烯與丙烯酸丁酯在共聚過程中聚合速率相差較大,采用預乳化的方式滴加,改善了單體的共聚性能。
2.2 乳化劑的種類與用量
乳化劑的化學穩定性好,但乳化能力較差,聚合速率慢,單獨使用易生成凝膠。陰離子乳化劑機械穩定性較好,乳化能力強,生成的乳膠粒直徑小,但化學穩定性較差。考慮到紙品乳液在使用過程中要經受長期的機械攪拌作用及與其它化學品的混配,選用復合型乳化劑,獲得了良好的機械及化學穩定性。本工藝采用陰離子乳化劑∶非離子乳化劑=1∶2的比例。乳化劑的用量直接影響乳液的質量。用量少,乳液穩定性差,涂膜外觀發黃;用量過大,乳液穩定性好,但粘結強度及耐水性明顯下降。本工藝乳化劑量為4.5%(單體w%)。
2.3 引發劑種類與用量
乳液聚合一般選用過硫酸鹽作引發劑,實驗中發現過硫酸鉀的溶解速度比過硫酸銨慢,因此本工藝選用過硫酸銨作引發劑。引發劑用量少,引發速度較慢,回流嚴重,單體轉化率低;引發劑用量多,反應不平穩,所得聚合物分子量較小,粘結強度差。本工藝引發劑量為0.4%(單體w%)。
2.4 活性添加劑與用量
苯丙乳液有許多優良性能,但由其粘結生產的涂布紙挺度差,與無機填料的粘結強度也較低。通過加入一種含有兩種不同性質的反應基團的活性添加劑,在涂布紙的涂布層中,由于烘干的高溫(100-130℃)作用,一方面與苯丙大分子發生接枝反應,另一方面與無機填料發生表面吸附,形成過渡層,明顯增強了苯丙乳液對無機填料的粘結強度。提高了涂布紙的挺度。添加量為0.1%(乳液w%)。
3 涂布試驗
3.1 涂布紙涂料配方
紙品乳液: 8克
一級瓷土:60克
水: 適量
聚乙烯醇1799:0.8克
分散劑:0.1-0.6克
潤滑增光劑:1-2克
抗水劑:0-3克
螢光增白劑:0-1克
聚乙烯醇1799與水按1∶10的比例加入燒杯中,邊攪拌邊升溫至80-90℃溶解。將上述料依次加入搪瓷杯中,高速攪拌,至形成均一的涂料。
3.2 涂布試驗
制邁爾(mayer)棒均勻地將涂料涂布在原紙上,100-110℃烘干后,進行第二次涂布?偼坎剂繛45-50g/m23.3 涂布紙性能測試外觀:色澤潔白,遮蓋力好。剝離測試;將涂布紙自然冷卻至室溫,放置2小時后,將市售包裝用壓敏膠帶粘貼于涂布紙的涂布面上,用1kg鋼輥滾壓三次,放置10min后,剝離,涂層無明顯破壞。
4 結 論
核-殼乳液聚合制取的苯丙乳液,加入添加劑,復配形成的紙品乳液具有外觀細膩,成膜光亮,與無機填料粘結強度高等良好的性能。同時,節省了原材料,降低了成本。
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