專利名稱：一種表面施膠增強劑的制備方法
一種表面施膠增強劑的制備方法
駄領(lǐng)域
本發(fā)明屬于精細化學(xué)品制備工藝領(lǐng)域，特別涉及一種高^f/無機雜,張
表面施膠增強劑的制備方法。
背景駄
聚乙烯醇是一種獨特的水溶性高分子，無毒無害，由于其優(yōu)異的粘結(jié)性、 柔韌性、平滑性、耐油耐凝勝、氣體阻絕性、耐磨性、微膠體性辦性而 得到廣泛應(yīng)用。同時其還具有耐礦物油、油脂、潤滑劑和大多數(shù)有機溶劑的特
性。聚乙烯斷VA)是最多用的高分子表面施膠劑，常與淀粉混合艦。其可滿 足一般紙艦3驢和施膠度等方面的要求，但在填料用量較大時存在掉毛、掉
粉現(xiàn)象，使強度和tfeK性降低。此外，聚乙烯醇對紙張纖維的親和力較差，表 面施膠后的紙張在T^燥過程中，隨著水分的不斷蒸發(fā)和膜層的不斷收縮，很容
易造^蓋在紙液表面的膜破裂，在印刷過程中易出現(xiàn)掉粉、掉毛5J^;同時 對于高性能鄉(xiāng)中(如鈔票紙、鵬紙、海圖紙、證券紙、地圖紙、膠版印刷紙、 白賺、條紋牛皮紙等)效果不理想。目前，棘研究者將聚乙烯醇(PVA)與戊 二醛進行輕度交聯(lián)的產(chǎn)物用作表面涂布劑，有滿意的抗水效果，但其需在酸性 ^#下才能發(fā)揮作用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種具有良好耐溶劑性
能、鵬性能、黏結(jié)性會級增強作用的高^T/無機雜化表面施膠增強劑。
為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是 (I )將正硅酸乙酯與溶劑按1:1-10的摩爾比混合均勻制得溶液A; (II)向溶液A中滴加水，其中水與正硅酸乙酯的摩爾比為0.5-5:1，滴力口時間為0.5-2小時，滴加完畢后，繼續(xù)反應(yīng)0-2小時，制得溶液B;
(III) 向溶液B中滴加催化劑，其中催化劑與正硅酸乙酯的摩爾比 0.001-0.1:1，滴加時間1-60溯，繼續(xù)反應(yīng)648小時，審時f^溶液C;
(IV) 將聚乙烯醇和去離子7K按1-20: IOO的質(zhì)量比加入到千燥反應(yīng)器中， 加熱至80-100°C，保溫1-3小時使反應(yīng)器中的聚乙烯醇完全溶解后，降溫至 50-65。C制得聚乙烯醇水溶液D;
(V) 將溶液D和陽離子醚化劑按100: 1-40的質(zhì)量比混合均勻后，用堿 調(diào)節(jié)體系pH {超8-10，于50-70'C反應(yīng)1-3小時制得陽離子化聚乙烯醇溶液E;
(VI) 將溶液C和溶液D (或溶液E)按1400:100的質(zhì)量比混合均勻，即 可制得表面施膠增強劑。
本發(fā)明的、凝U為乙醇、異丙醇或兩者以任意比例的混合物；催化劑為硫酸、 鹽酸、甲酸、乙酸、草酸、硝酸、硫酸二甲酯中的一種或其中一種以上任意比 例的混合物；或氨、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉、三甲胺、三乙 胺、三乙醇胺中的一種或其中一種以上任意比例的混合物；聚乙烯醇采用0588， 1099、 1750、 1788、 1799、 2099、 2488、 2497中的一種或其中一種以上任意比 例的混合；陽離子醚化劑為3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨、2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯 化銨中的一種M中一種以上任意比例的混合。
本發(fā)明工藝簡單，操作方便，原材料價廉易得?？蓮V泛用于紙張、紙板的 表面增強施膠劑和表面涂布。鑒于雜化體系的多活性點、硅溶膠的表面交聯(lián)增 強作用、及兼具高^f柔韌14S無機剛性和耐磨性的高^HV無機互穿三維網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu)，本發(fā)明產(chǎn)品與纖維具有優(yōu)良的親和九可增加纖維間的結(jié)合3艘，解決 紙張表面性能的要求(如表面弓驢、tfeK性、平滑度、吸油性、油墨印刷適印性 鉤，顯著^^掉毛^^^f;色印刷中串色、透印等i嫁，提高油墨的光離和 鮮艷離；同時，亦可使紙張滿足高檔紙張或特種紙張的要求指標(biāo)，如彩色紙
張的im滌性能、JtM雌。實施例l:將正硅酸乙酯與乙醇按1:10的摩爾比混合均勻律幌溶液A;向
溶液A中滴加水，其中水與正硅酸乙酯的摩爾比為3: 1，滴加時間為2小時，
滴加完畢后得溶液B;向溶液B中滴加催化齊l臓酸，其中催化劑與正硅酸乙酯 的摩爾比0.1: 1，滴加時間10頒，繼續(xù)反應(yīng)40小時，制lf^^溶液C;將 聚乙烯醇0588和去離子水按10: 100的質(zhì)量比加入到^^燥反應(yīng)器中，加熱至 90°C，保溫2小時使反應(yīng)器中的聚乙烯醇完全溶解后，降MM52。C制得聚乙烯 醇水溶液D;將溶液C和溶液D按400: IOO的質(zhì)量比混合均勻，BP可制得表 面施膠增強劑。
實施例2:將正硅酸乙酯與異丙醇按1:5的摩爾比混合均勻制得溶液A;向
溶液A中滴加水，其中水與正硅酸乙酯的摩爾比為2: 1，滴加時間為l小時， 滴加完畢后，繼續(xù)反應(yīng)l小時，帝lj得溶液B;向溶液B中滴加催化劑鹽酸，其
中催化劑與正硅酸乙酯的摩爾比0.01: 1,滴加時間50射中，繼續(xù)反應(yīng)20小時， 制ff^膠溶液C;將聚乙烯醇1099和去離子7jC按15: 100的質(zhì)量比加入到干燥 反應(yīng)器中，加熱至80。C，保溫1小時使反應(yīng)器中的聚乙烯醇完全溶解后，降溫 至55"C制得聚乙烯醇水溶液D;將溶液C和溶液D按50: 100的質(zhì)量比混合均 勻，即可制得表面施膠增強劑。
實施例3:將正硅酸乙酯與乙醇和異丙醇兩者以任意比例的混，按1:5的 摩爾比混合均勻制得溶液A;向溶液A中滴加水，其中水與正硅酸乙酯的摩爾 比為5: 1，滴加時間為0.8小時，滴加完畢后，繼續(xù)反應(yīng)2小時，制得溶液B; 向溶液B中滴加催化劑乙酸，其中催化劑與正硅酸乙酯的摩爾比0.001: 1,滴 加時間30 ，，繼續(xù)反應(yīng)6小時，帝iJfTO^溶液C;將聚乙烯醇1750和去離 子水按18: IOO的質(zhì)量比加入至IJ千燥反應(yīng)器中，加熱至10(TC，保溫3小時使反 應(yīng)器中的聚乙烯醇完全溶解后，降溫至63。C制得聚乙烯醇水溶液D;將溶液D 和陽離子醚化劑3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨按100: 5的質(zhì)量比混合均勻后，用堿調(diào)節(jié)體系pH輕9，于5(TC反應(yīng)1小時制得陽離子化聚乙烯醇溶液E;將溶 液C和溶液E按200: IOO的質(zhì)量比混合均勻，即可制得表面施膠增強劑。
實施例4:將正硅酸乙酯與乙醇按l: 3的摩爾比混合均勻制得溶液A;向 溶液A中滴加水，其中水與正硅酸乙酯的摩爾比為l: 1，滴加時間為L5小時， 滴加完畢后，繼續(xù)反應(yīng)0.5小時，制得溶液B;向溶液B中滴加催化劑草酸和 硝酸、硫酸二甲酯以任意比例的混合物；其中催化劑與正硅酸乙酯的摩爾比 0.005: 1，滴加時間l分鐘，繼續(xù)反應(yīng)30小時，制得^溶液C;將聚乙烯醇 1788和去離子水按5: 100的質(zhì)量比加入到千燥反應(yīng)器中，加熱至85。C，保溫 1.5小時使反應(yīng)器中的聚乙烯醇完全溶解后，降溫至58卩制得聚乙烯醇水溶液 D;將溶液D和陽離子醚化劑2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨按100: 30的質(zhì)量比混 合均勻后，用堿調(diào)節(jié)體系pH輕8，于60。C反應(yīng)3小時制得陽離子化聚乙烯醇 溶液E;將溶液C和溶液E按h IOO的質(zhì)量比混合均勻，即可制得表面施膠增 強劑。
實施例5:將正硅酸乙酯與異丙醇按1:1的摩爾比混合均勻制得溶液A;向 溶液A中滴加水，其中水與正硅酸乙酯的摩爾比為4: 1，滴加時間為1.8小時， 滴加完畢后，繼續(xù)反應(yīng)1.5小時，制離液B;向溶液B中滴加催化劑氨，其 中催化劑與正硅酸乙酯的摩爾比0.05: 1,滴加時間20射中，繼續(xù)反應(yīng)10小時， 制^^溶液C;將聚乙烯醇1799和去離子水按20: 100的質(zhì)量比加入到千燥 反應(yīng)器中，加熱至95。C,保溫2.5小時使反應(yīng)器中的聚乙烯醇完全溶解后，降 溫至5(TC制得聚乙烯醇水溶液D;將溶液D和陽離子醚化劑為3-氯-2-羥丙基三 甲基氯化銨按100: 10的質(zhì)量比混合均勻后，用堿調(diào)節(jié)體系pH輕10，于70'C 反應(yīng)2小時制得陽離子化聚乙烯醇溶液E;將溶液C和溶液E按300: 100的質(zhì) 量比混合均勻，即可制得表面施膠增強劑。
實施例6:將正硅酸乙酯與乙醇按1:4的摩爾比混合均勻制得溶液A;向溶 液A中滴加水，其中水與正硅酸乙酯的摩爾比為0.5: 1，滴加時間為1，3小時，滴加完畢后，繼續(xù)反應(yīng)1.8小時，制得溶液B;向溶液B中滴加催化劑氫氧化 鈉，其中催化劑與正硅酸乙酯的摩爾比0.008: 1，滴加時間40射中，繼續(xù)反應(yīng) 35小時，制ff^l^溶液C;將聚乙烯醇2488和去離子水按1: IOO的質(zhì)量比加 入至IJ千燥反應(yīng)器中，加熱至88"，保溫1小B寸使反應(yīng)器中的聚乙烯醇完全溶解 后，降驢65-C審幌聚乙烯醇水溶液D;將溶液D和陽離子醚化劑2，3-環(huán)氧丙 基三甲基氯化銨按100: 40的質(zhì)量比混合均勻后，用堿調(diào)節(jié)體系pH輕8，于 55。C反應(yīng)1小時制得陽離子化聚乙烯麟液E;將溶液C和溶液E按100: 100 的質(zhì)量比混合均勻，即可制得表面施膠增強劑。
實施例7:將正硅酸乙酯與乙醇按1:9的摩爾比混合均勻制得溶液A;向溶 液A中滴加水，其中水與正硅酸乙酯的摩爾比為2.5: 1，滴加時間為0，5小時， 滴加完畢后，繼續(xù)反應(yīng)L3小時，制得溶液B;向溶液B中滴加催化劑三甲胺 與三乙胺以任意比例的混合物，其中催化劑與正硅酸乙酯的摩爾比0.03: 1，滴 加時間25射中，繼續(xù)反應(yīng)48小時，制f雑膠溶液C;將聚乙烯醇0588和1099 以任意比例的混合和去離子水按7: IOO的質(zhì)量比加入到千燥反應(yīng)器中，力口熱至 93。C，保溫3小時使反應(yīng)器中的聚乙烯醇完全溶解后，降驢60'C制得聚乙烯 醇水溶液D;將溶液D和陽離子醚化劑3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨和2，3-環(huán)氧 丙基三甲基氯化銨以任意比例的混合按100: 1的質(zhì)量比混合均勻后，用堿調(diào)節(jié) 體系pH輕10，于65-C反應(yīng)3小時制得陽離子化聚乙烯醇溶液E;將溶液C 和溶液E按250: IOO的質(zhì)量比混合均勻，即可制得表面施膠增強劑。
本發(fā)明工藝簡單，操作方便，產(chǎn)品兼具有機高^ /無機互穿三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)， 既具高分子的柔韌性，又具無機的剛性和耐磨性，且分子結(jié)構(gòu)中含有大量活性 基團，具有良好的抗水性，吸墨性和皿性能，可大幅度提高紙張的耐水性、 表面^g和敗冼滌性，解,毛掉粉問題。
權(quán)利要求
1. 一種表面施膠增強劑的制備方法，其特征在于(I)將正硅酸乙酯與溶劑按1∶1-10的摩爾比混合均勻制得溶液A；(II)向溶液A中滴加水，其中水與正硅酸乙酯的摩爾比為0.5-5∶1，滴加時間為0.5-2小時，滴加完畢后，繼續(xù)反應(yīng)0-2小時，制得溶液B；(III)向溶液B中滴加催化劑，其中催化劑與正硅酸乙酯的摩爾比0.001-0.1∶1，滴加時間1-60分鐘，繼續(xù)反應(yīng)6-48小時，制得硅膠溶液C；(IV)將聚乙烯醇和去離子水按1-20∶100的質(zhì)量比加入到干燥反應(yīng)器中，加熱至80-100℃，保溫1-3小時使反應(yīng)器中的聚乙烯醇完全溶解后，降溫至50-65℃制得聚乙烯醇水溶液D；(V)將溶液D和陽離子醚化劑按100∶1-40的質(zhì)量比混合均勻后，用堿調(diào)節(jié)體系pH值至8-10，于50-70℃反應(yīng)1-3小時制得陽離子化聚乙烯醇溶液E；(VI)將溶液C和溶液D(或溶液E)按1-400∶100的質(zhì)量比混合均勻，即可制得表面施膠增強劑。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1戶皿的表面施膠增強劑的制備方法，其特征在于戶腿 的溶劑為乙醇、異丙醇或兩者以任意比例的混合物。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1戶腿的表面施膠增強劑的制備方法，其特征在于戶腿 的催化劑為硫酸、鹽酸、甲酸、乙酸、草酸、硝酸、硫酸二甲酯中的一種或其 中一種以上任意比例的混合物；或氨、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳M 鈉、三甲胺、三乙胺、三乙醇胺中的一種或其中一種以上任意比例的混，。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1戶;M的表面施膠增強劑的制備方法，其特征在于戶， 的聚乙烯醇采用0588, 1099、 1750、 1788、 1799、 2099、 2488、 2497中的一種 M中一種以上任意比例的混合。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1戶脫的表面施膠增強劑的制備方法，其特征在于戶脫的陽離子醚化劑為3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨、2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨中的 一種或其中一種以上任意比例的混合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種紙張表面施膠增強劑的制備方法，首先將一定量的正硅酸乙酯在催化劑作用下使其發(fā)生水解縮聚反應(yīng)，并通過控制催化劑的用量，制得不同水解度的硅溶膠；將其與聚乙烯醇水溶液復(fù)配即可制得表面施膠增強劑。本發(fā)明工藝簡單，操作方便，產(chǎn)品兼具有機高分子/無機互穿三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，既具高分子的柔韌性，又具無機的剛性和耐磨性，且分子結(jié)構(gòu)中含有大量活性基團，具有良好的抗水性，吸墨性和成膜性能，可大幅度提高紙張的耐水性、表面強度和耐洗滌性，解決掉毛掉粉問題。
文檔編號D21H21/14GK101302730SQ20081001839
公開日2008年11月12日 申請日期2008年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月6日
發(fā)明者李小瑞, 沈一丁, 王海花, 費貴強 申請人:陜西科技大學(xué)