印刷纸张用苯丙水性上光油研制

2007/8/10 15:04:24

采用苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯等为单体，吸取微乳液聚合和无皂乳液聚合的一些特点，以非预乳化的半连续加料方式加料，合成出苯丙共聚物乳液。研究了pH调节剂、后续单体滴加时间以及保温反应时间等工艺条件对乳液及乳胶膜性能的影响。结果表明，所制得的乳液的单体转化率、乳液固含量和凝胶率分别为95.31%、42.66%和0.41%；乳胶膜的光泽度达到94.8%，吸水率为19.2%，乳胶膜的硬度、柔韧性和附着力俱佳。　　关键词：半连续加料；微乳液聚合；无皂乳液聚合；苯丙乳液；乳胶膜性能　　以合成树脂代替油脂，以水代替有机溶剂，已经成为涂料工业的主要发展方向之一。纸张水性上光油正是随着包装材料上光要求的提高和人们环保意识的增强而出现的一种新型上光涂料，它的技术先进、使用方便、经济合理的优势使其具有很大的发展前途，已逐步替代溶剂型上光油和油性上光油，在印刷及包装工业中将占据主导地位。　　目前，水性上光油一般以水乳液型居多，按照聚合方法它主要包括普通乳液聚合、微乳液聚合、核壳乳液聚合和无皂乳液聚合等。前3种聚合方法，特别是微乳液聚合在制备过程中使用了较多的乳化剂，残留的乳化剂会影响乳胶膜的透明性、耐水性和光泽度等性能，同时还会造成环境污染，限制了其使用范围。而不加乳化剂的无皂乳液聚合虽然克服了由于加入乳化剂所带来的弊端，但是其反应体系不稳定，形成的乳胶粒子尺寸大，分布不均匀，使其乳胶膜光泽度差，也限制了它在纸张上光方面的应用。本工作采用非预乳化的半连续加料方式加料，并吸取了微乳液聚合和无皂乳液聚合的一些优点，在聚合初期加入适量乳化剂，在聚合后期加入适量亲水性单体，这样既减少了乳化剂的总用量，也保证了反应体系的稳定，达到了较好的效果。　　1　实验部分　　1.1　原材料　　苯乙烯（St）：化学纯，天津市东丽区东大化工厂；甲基丙烯酸甲酯（MMA）：分析纯，上海盈元化工有限公司；丙烯酸丁酯（BA）：化学纯，天津市化学试剂研究所；双官能单体（简称S单体）：工业聚合级，市售；酸-1：化学纯，上海试剂一厂；酸-2：化学纯，天津市化学试剂研究所；十二烷基苯磺酸钠（SDBS）：化学纯，上海试剂站中心化工厂；聚乙二醇辛基苯基醚（OP）：化学纯，上海试剂一厂；过硫酸铵（APS）：分析纯，北京化学试剂三厂；氨水：分析纯，郑州化学试剂二厂；三乙胺：分析纯，北京化工厂；碳酸氢钠：分析纯，市售；磷酸氢二钠，分析纯，市售。　　1.2　苯丙乳液的制备　　在装有搅拌器温度计回流冷凝器和分液漏斗的四口反应器中，先加入乳化剂和蒸馏水，搅拌，升温至一定温度，加入少量单体（St、MMA、BA等），乳化后加入引发剂，然后，采用半连续法加入后续单体、引发剂，于一定pH值和一定温度下保温反应一定时间，调节pH值至7~8，降温，出料，即得苯丙乳液。　　1.3　乳液性能的测试　　凝胶含量聚合反应结束后，收集反应体系中搅拌轴叶片反应器内壁及乳液中的凝胶，烘干至恒重（Wg），按下式计算凝胶含量（σ）：(1)凝胶含量（σ）计算式　　式中：Wm为投入反应体系中的单体总质量。　　单体转化率按gB1725-79（88）测定。即将一定量的试样加入到干燥洁净已称重W的培养皿内，称出试样的质量W0，于105℃鼓风烘箱中烘至恒重，称出培养皿与乳胶膜的质量W′，单体转化率P按下式计算： (2)单体转化率P计算式　　式中：WP为乳液总产量；m1、m2为反应体系中引发剂及乳化剂投料量。　　乳液固含量按gB1725-79（88）测定。将一定量的试样加入到干燥洁净已称重W的培养皿内，称出试样的质量W0，于105℃鼓风烘箱中烘至恒重W’，则固含量X按下式计算： (3)固含量X计算式　　粘稠度采用NDJ-79型旋转式粘度计（同济大学机电厂制造），在室温下进行测定。来源：东莞印刷网

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