表面活性剂在造纸用乳液中的应用 0769-22665686

    合成树脂胶乳可用做制备纸张涂料用的胶粘剂，也可直接用于纸张涂布，其流动性好，可调制成高浓度的涂料；粘结力强，耐水耐油性高，可提高纸张的干、湿强度，降低纸张的变形性。由于它具有热可塑性，可改善纸的外观，提高超级压光的效果，获得高光泽度；使纸具有柔软性，可提高适印性，降低卷曲等，因此，合成树脂胶乳在造纸工业中的应用日益得到发展。在合成树脂胶乳制备中，表面活性剂作为乳化剂、分散剂、稳定剂等起着重要作用。常用的表面活性剂作为乳液聚合乳化剂的有十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、烷基萘磺酸盐、烷基萘甲醛缩合物、油酸铵、木素磺酸盐、磺基琥珀酸二辛酯钠、烷基酚聚氧乙烯醚及其硫酸酯钠、脂肪醇聚氧乙烯醚及其硫酸酯钠等。
    下面通过近年来公布的一些专利文献的摘要，介绍各种表面活性剂在合成树脂胶乳和纸张涂料制备中的应用。
    (1)美国专利3449302 用萘磺酸甲醛缩合物(钠盐)及十二烷基硫酸钠做助剂，制备丁二烯一丙烯酸共聚物的乳液或分散液，广泛用于纸板的涂布，特别是在包装工业中用作不透水、不透气、不透油的涂料。
    (2)美国专利3486930 用油酸钠做乳化剂，制备醇酸树脂改性的丙烯酸酯共聚物胶乳，用来做纸或其他纤维材料的浸渍剂，可以显著提高纸张的湿强度。
    (3)美国专利3291768 用工业月桂醇硫酸钠(DuponolWAQE，25％)做乳化剂，制备偏二氯乙烯和丙烯酸酯的多层共聚物胶乳。利用该胶乳涂布的包装纸或纸板，有防水、防蒸汽、防油脂穿透的作用。
    (4)美国专利3846354 用HLB值为l0～40的阴离子型或非离子型表面活性剂做乳化剂。
(5)美国专利3874480 利用工业2-乙基己基硫酸酯与壬基酚聚氧乙烯醚的混合表面活性剂，由丁二烯、苯乙烯、丙烯腈及甲基丙烯酸单体制备共聚物胶乳，然后使共聚物的大多数羧基与环氧乙烷反应，再用制得的胶乳配制成纸张涂料，可赋予涂布纸以优良的性能。
(6)美国专利3849184 由水溶性木素磺酸盐、不活泼的疏水蜡状物和淀粉制的水溶性分散体，用于低强度纸板涂布，可提高纸板的强度、改善纸板的挺度、抗张变形性和耐破度。
    (7)美国专利3928707 将100份(质量)工业C20～C28混合一元醇(AIIol 20 Plus)置于反应罐中，加热至57～95℃，使之充分熔化，在搅拌下缓缓加入4份(质量)壬基酚聚氧乙烯(9)醚，然后在剧烈搅拌下徐徐加入l5份(质量)57℃的自来水,冷却至室温，形成水包油型脂肪醇乳液，再经均质，可用于配制纸张涂料。用含该乳液的涂料涂布纸，白度、光泽、涂层强度均有明显提高。
(8)美国专利3875101 分别用烷芳基磺酸盐和辛基酚聚氧乙烯醚、琥珀酸羟乙基单酯二钠盐和磺基琥珀酸二己醣钠盐以及磺化脂肪酸酯、磺化琥珀酸酯做乳化荆，制备丁二烯-苯乙烯一丙烯酸一丙烯醛四元聚合物胶乳。该胶乳特别适于纸张涂料制造。   
(9)美国专利3404116 在66℃和搅拌下，使100份水、2份十二烷基苯磺酸钠、0.4份过硫酸钾、0.5份溴仿、6份β-羟乙基丙烯酸酯、23份苯乙烯和19份1，3一丁二烯进行乳液聚合，可制得含34.3％(质量分数)固态物的稳定胶乳。用该胶孔制得的纸张涂料粘度低，能改善涂布纸的湿拉毛性。
    (10)美国专利3484395 在烷基苯基聚磷酸酯钾或铵和磺化琥珀酸钠(润湿剂OT)存在下，由苯乙烯i丁二烯、丙烯酸(44～54：42～50：4～6)制备胶乳。用该胶乳制备的纸张涂料，可以提高涂布纸的湿状态下的摩擦性和拉毛性。
(11)美国专利3399080 用5％(质量)N-甲基-N-油酰牛磺酸钠做乳化剂，由一定配比的苯乙烯、丁二烯、丙烯腈和衣康酸制取水性胶乳，具有极好的机械稳定性，适于生产纸张涂料。
(12)美国专利3487032 用十二烷基苯磺酸钠和辛基酚聚氧乙烯(5)醚制备丙烯酰胺一衣康酸共聚物胶乳，用该胶乳制得的纸张涂料涂布纸张，可提高涂布纸的湿强度和快干性，并能增耐湿摩擦性和抗湿拉毛性。
    (13)美国专利3303155 在辛基酚聚氧乙烯(40)醚(TritonX-405)、烷芳基磺酸盐(Atlas G-3300)、十二烷基苯磺酸钠(Santomerse-SX)、壬基酚聚氧乙烯(6)醚等乳化剂和其他聚合助剂存在下，使苯乙烯和丁二烯单体进行乳液聚合反应，制得胶乳，用该胶乳生产的纸张涂料，可使涂布纸获得优异的印刷适应性、抗拉毛性、耐摩擦性和油墨保持性。
(14)美国专利3903035在脂肪醇聚氧乙烯(10～30)醚或壬基酚聚氧乙烯(10～30)醚存在下，用由碱溶性丁二烯共聚物5％～20％(质量)和非碱溶性丁二烯共聚物80～95(质量)组成的混合胶乳生产水性颜料涂料，可用于纸张涂布加工。
(15)美国专利2928759 用壬基酚聚氧乙烯(2)醚硫酸酯钠做乳化剂、少量正磷酸二氢钠做稳定剂，可制得稳定的异丁烯一乙烯基环状化合物共聚物胶乳。用该胶乳涂布纸张或纸板，可形成拒水涂层，所以可用于纸饮料杯、牛奶箱等内和外表面涂布加工。
(16)美国专利3269860   用烷基萘磺酸钠(Daxad ll)、磺基琥珀酸地二辛酯钠(Aerosol OT)、酪蛋白酸铵等表面活性剂制得的含有异氰酸酷加合物的橡胶胶乳，用于浸渍纸张，可明显提高其分层阻力和湿强度。
    (17)美国专利3874905 用N-(1，2一二羧乙基)一N一十八烷基磺化琥珀酰胺或壬基酚聚氧乙烯(30)醚(胰加朋C0—887)做稳定剂，由苯乙烯65％(质量分数)和丁二烯的羧基化(丙烯酸)共聚物35％(质量分数)制得的苯乙烯一丁二烯橡胶胶乳，可以改善蜡涂布纸的耐水性，形成不透水的涂层。
    (18)美国专利3255130用烷基硫酸盐做乳化剂可制备用马来酸酐改性的乙烯一丙烯共聚物胶乳，用它做胶粘剂制得的纸张涂料，使涂布纸有很好的耐湿摩擦性。
(19)美国专利3284380使用烷基硫酸盐制造与少量极性聚合物如聚(丁二烯一苯乙烯一马来酸酐)、聚丁二烯一马来酸酐等共混.而改性的乙烯一丙烯共聚物的高固态物胶乳及其颜料涂料。在高速印刷时，涂布这种涂料的纸张具有优良的抗油墨剥离性。
(20)美国专利3267060借助于烷基硫酸盐可制造乙烯s丙烯共聚物的高固态物胶乳，该胶乳在纸张涂料生产中用做腋粘剂，能降低涂料的粘度，增加涂布纸的耐水性和耐湿摩性，改善涂布纸的光泽度、柔韧性和印刷适应性。   
(21)美国专利3432339在连续搅拌下，将平均粒度8～12μm的聚乙烯粉末500g缓幔地加到约含2g壬基酚聚氧乙烯(4)醚(Igepal C0-430)的水溶液500g中，能制得纸张涂料分散体。将该涂料分散体涂布在纸张上，可获得令人满意的聚乙烯薄膜涂层。
    (22)美国专利3409568 用十三烷醇聚氧乙烯(10)醚或壬基酚聚氧乙烯(10)醚做助剂，制备含聚氯乙烯20％～95％(质量分数)的乙烯一氯乙烯共聚物胶乳，用它做胶粘剂制得的纸张涂料具有极好的稳定性，并使涂布纸有良好的耐湿摩擦性和抗拉毛性。
    (23)美国专利3392047 在70℃和搅拌下，将75份(质量)过乙酸氧化的聚丁二烯树脂缓慢地加到由2份(质量)烷基酚聚氧乙烯(9)醚、2份(质量)烷基酚聚氧乙烯(6)醚和21份(质量)水组成的溶液中，制得氧化聚丁二烯胶乳，用于纸张浸渍，可以显著提高涂布纸的湿强度。
    (24)美国专利3530080在辛基酚聚氧乙烯(30)醚、癸烷基苯磺酸钠和PluronicP-104聚醚的混合表面活性剂及氧化还原引发剂的存在下，由乙烯乙酸酯至少为67％，可共聚单体约0～30％和不饱和一元或二元羧酸铵1％～3％(质量分数)制得的马来酸甲酪铵水乳液，在高pH值下具有极好的稳定性，可做纸张涂料中的胶粘剂。
    (25)美国专利3282866用由对异辛基酚聚氧乙烯(25)醚硫酸半酯钠和对异辛基酚聚氧乙烯(30)醚或壬基酚聚氧乙烯(25)醚组成的混合表面活性剂为助剂，以甲基丙烯酰胺聚合物分散体、颜料、淀粉或干酪素及其他添加剂制得的纸张涂料，具有低粘度、耐冻、耐热、耐贮藏和耐电解质等良好性能，且尤耐切变应力。
    (26)美国专利2961421用烷芳基聚氧乙烯醚、烷芳基聚氧乙烯醚硫酸酯钠做乳化剂，由苯乙烯、丙烯酸乙酯制造丙烯酸烷基酯共聚体胶乳。将该胶乳倾涂或喷涂于纸容器(如纸杯)的内表面，加热至l67℃干燥，所得涂层有光泽、耐油脂、耐食物沾污等特点，用于盛装开水也无异味。
    (27)美国专利3392048在磺基琥珀酸酯钠和十二烷基苯磺酸钠存在下，生产丙烯腈一甲基丙烯酸一丁二烯聚合物胶乳。用这种胶乳做胶粘剂配制的纸张涂料涂于纸面，其涂层拉毛强度显著提高，保水性、挺度和光泽均有改善。
    (28)美国专利3297615用磺化琥珀酸C5～8双烷基酷钠做乳化剂，由丙烯酸酯75％～94％、丙烯腈4％～24％和甲基丙烯酸1％～3％制备共聚物胶乳。用该胶乳配制成颜料涂料，所生产的涂布纸具有良好的抗油墨剥离性，适用于高速印刷。
    (29)美国专利3061568用磺化琥珀酸双(--甲基丁基)酯钠作为分散剂，由丙烯酸乙酯一丙烯腈共聚物胶乳配制纸张涂料，生产的涂布纸柔软、有光泽、耐油。
    制备实例：纸板生产中用丁苯胶乳
    为了生产高强度、高弹性或高硬度以及不透水的瓦楞纸板，使用丁二烯一苯乙烯胶乳能达到要求。纸板具有光滑表面层的不透水性，可用作包装和运输冷冻鱼类的纸箱。
    原料为化学木浆或芦苇半化学浆。在打浆机中打浆到28～30。SR。胶乳用丁二烯一苯乙烯胶乳，先用水稀释到5％固体浓度，加入到打浆过的pH为7.0～7.5的1％的纸料中，经充分搅拌后再加入硫酸铝，使胶乳沉淀到纤维上，pH为4.6～4.7。浆料经纸板机抄成干度为8％～l0％的两个单层经复合压榨得到定量为250g／m2的纸板，纸板抄造的工艺条件基本相同，但不同纸浆的纸板其体积质量不同，芦苇半化学浆保留胶乳较高，纸板紧度比化学木浆要大。当胶乳用量高于3％～5％时所有纸板都具有不透水性，甚至在5kPa下，能保持24h以上不透水，如果胶乳加入量为1％"-2％，纸板施胶度可达到用同量松香施胶的同等水平.
    由于胶乳的应用，化学木浆纸板的各项指标发生了很大的变化，而芦苇半化学浆发生的变化最小。因苇浆有大量的短导管和短小表皮细胞，不能保证纤维之间有很强的结合。
    生产不透水、有弹性而强度无特高要求的纸板，最合适的是采用低苯乙烯胶乳施胶。相反，。当需要生产不透水、强度高的，应采用高苯乙烯胶施胶。使用丁二烯；苯乙烯单体含量为25：75胶乳施胶，纸板的强度、硬度和不透水性达到了{zj0}效果。15：85和0：100的聚苯乙烯膜十分硬而脆，测强度时立即折断，不能进行测定。

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