本發明專利技術涉及天然高分子改性，旨在提供一種用于表面施膠的淀粉改性接枝共聚物乳液的合成方法。該方法首先用部分去離子水配制乳化劑和引發劑；首先向反應釜中加入余下的去離子水，以及淀粉、氧化改性劑，在氮氣保護、機械攪拌條件下，用堿性介質將pH值調至8~10，并于60~80?℃下反應1~3?h；然后加入乳化劑向反應體系中加入引發劑、接枝單體和功能單體；再補加剩余的乳化劑；反應1~3?h后升溫至85~95?℃，再反應0.5~3?h，即得到淀粉接枝共聚物乳液；本發明專利技術將淀粉改性和接枝聚合反應有機結合，反應體系簡單，工藝簡單且易控制。單體轉化率較高，且具有高效、環保的優點；所用反應介質為無機堿水溶液，成本低，環境污染小。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于天然高分子改性領域，具體涉及一種用于表面施膠的淀粉接枝共聚物乳液合成方法。
技術介紹
表面施膠在造紙工藝中應用廣泛，具有諸多優點(I)施膠成本低，可減輕內部施膠劑所引起的紙張強度下降、紙機玷污和白水負荷增加等問題；(2)可有效改善紙張表面性能，如表面強度、抗水性、兩面差、平滑度及印刷適性等。目前，應用于表面施膠的助劑品種較多，大體可分為兩類天然和合成高分子。合成高分子的單體一般由石油化工產品轉化而來，而隨著石油資源的日益短缺，世界能源需求量持續增大，尋找廉價可再生的原料替代石油產品已是必然的發展趨勢。而天然高分子如淀粉、大豆蛋白等普遍存在于自然界的植物中，具有資源豐富、價格便宜、可再生、可降解的特點，因而應用十分廣泛。天然高分子如 淀粉自身存在粘度高、流動性差、容易聚凝、難以分散等缺點，工業應用中必須對天然高分子進行物理或化學改性。目前，改性淀粉或大豆蛋白已成為表面施膠劑或膠黏劑的重要原料。Anderson 等在 “Hydroxyethyl starch composition and use in paperproducts”(US Patent, 6855195)—文中，制備了不同取代度的羥乙基淀粉，對紙張進行表面施膠，成紙表面強度和印刷適性得到明顯改善。李楠等在“低粘度陽離子淀粉的制備及其表面施膠性能研究”(《造紙化學品》，2007，19，19) 一文中，以玉米原淀粉為原料，經鹽酸適度酸解后，通過3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨醚化制備了低粘度陽離子淀粉。在水介質中，鹽酸用量5%和陽離子醚化劑用量2. 5%時，35°C下反應3h，所制備的低粘度陽離子淀粉可用于表面施膠。王春雁等在“淀粉接枝苯乙烯-丙烯酸酯表面施膠劑的制備及應用”(《中華紙業》，2010，14，41) 一文中，堿性條件下，以過硫酸銨(APS)為氧化劑對淀粉進行氧化降解，采用H2O2-FeSCM氧化還原體系引發苯乙烯(St)、丙烯酸丁酯(BA)單體的接枝共聚,合成了淀粉接枝表面施膠劑。張光華等在“淀粉接枝共聚物瓦楞紙表面施膠增強劑的制備及其應用”(《中國膠粘劑》，2010, 5，43)將陽離子淀粉充分氧化，利用St和BA等烯類單體，在聚合乳化劑參與下與氧化淀粉接枝共聚，制備了一種淀粉接枝共聚物乳液，優化了反應條件，發現共聚物對紙板有較好的施膠效果。氧化淀粉接枝共聚物表面施膠劑具有良好的施膠性能，但由于淀粉體系粘度較大，在制備乳液過程中引入的過多的離子容易造成體系不穩定，在較高固含量時，難以得到較高的接枝率，這將造成原料的浪費，另外未反應單體的脫出也增大了工藝的復雜性。上述文章中單體轉化率都相對較低，小于60%
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是，克服現有技術中的不足，提供一種轉化率較高的淀粉改性接枝聚合物乳液的合成方法。為解決技術問題，本專利技術的解決方案是提供一種用于表面施膠的改性淀粉接枝共聚物乳液的合成方法，包括以下步驟首先用部分去離子水配制乳化劑和引發劑；首先向反應釜中加入余下的去離子水，以及淀粉、氧化改性劑，在氮氣保護、機械攪拌條件下，用堿性介質將PH值調至8 10，并于6(T80 °C下反應廣3 h;然后加入乳化劑，此時的加入量占乳化劑總量的8(Tl00%;同時以2 5 mL/h的滴加速度分別向反應體系中加入引發劑、接枝單體和功能單體；滴加完畢后，再補加剩余的乳化劑；反應廣3 h后升溫至 85、5 °C，再反應0.5 3 h，即得到淀粉接枝共聚物乳液；上述反應體系中，以去離子水為基準，其它反應物與去離子水的質量比如下去離子水100份淀粉3-6份氧化改性劑0.08 0.60份接枝單體6 12份功能單體0.15 0.30份乳化劑0.35 0.65份引發劑0.01-0.12份堿性介質0.15 0.35份上述反應物中，乳化劑為陰離子乳化劑與非離子乳化劑組成的復合型乳化劑，弓丨發劑為過氧化物類；氧化改性劑為過氧化物氧化劑；接枝單體為苯乙烯和丙烯酸丁酯；功能單體為丙烯酸。本專利技術所述反應體系中，各種反應物優選的配比是接枝單體中苯乙烯和丙烯酸丁酯質量比為1/2 2/1 ;淀粉與接枝單體總量的質量比為1/3 1/1。本專利技術所述的氧化改性劑為過氧化氫或過氧化尿素。本專利技術所述的堿性介質為金屬氫氧化鈉或氫氧化鉀水溶液。本專利技術所述陰離子乳化劑是十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)或十二烷基磺酸鈉(SDS)，所述非離子乳化劑是壬基酚聚氧乙烯醚(0P-10)。本專利技術所述陰離子乳化劑與非離子乳化劑的質量比為1/3 3/1。本專利技術所述的引發劑為過硫酸銨或過硫酸鉀。本專利技術所述引發劑占接枝單體總量的質量比為0. f 1%。本專利技術的原理是通過選用過氧化物氧化劑來改性淀粉，使淀粉發生化學改性，能更好地與單體進行接枝反應。將淀粉氧化改性和接枝聚合有機結合起來，不僅可降低淀粉溶液粘度，同時使淀粉活化，采用自由基聚合反應使接枝單體的雙鍵打開接枝到淀粉分子鏈的活性位點上，提高接枝效率。采用機械攪拌，單體和引發劑連續滴加，有利于淀粉鏈上的活性點和單體充分發生反應。本專利技術具有以下有益效果1、本專利技術將淀粉改性和接枝聚合反應有機結合，反應體系簡單，工藝簡單且易控制。2、本專利技術采用天然大分子為原料，單體轉化率較高，可使單體轉化率達到789^88% ;且具有高效、環保的優點。3、本專利技術所用反應介質為無機堿水溶液，成本低，環境污染小。具體實施例方式下面通過具體實施例來詳細描述本專利技術。實施例1 反應體系中，淀粉/接枝單體(苯乙烯和丙烯酸丁酯)總量為1/3，苯乙烯單體和丙烯酸酯單體的質量比為1/1。乳化劑中陰離子乳化劑與非離子乳化劑的質量比為1/1，引發劑/接枝單體(苯乙烯和丙烯酸丁酯)總量為0. 5%。各物質的質量份數是 去離子水100份淀粉3份 改性劑(質量分數為30%的過氧化氫溶液)O.jU fa接枝單體(苯乙烯和丙烯酸丁酯)9份，其中 苯乙烯(St)4.5份 丙烯酸丁酯(BA)4.5份功能單體(丙烯酸AA)0.225份乳化劑0.65份，其中陰離子乳化劑(SDBS)0.325份非離子乳化劑(OP-1O)0.325份引發劑(過硫酸銨APS)0.045份 堿性介質(質量分數為10%的氫氧化鈉溶液)0.25份用部分去離子水配制質量分數為10%混合乳化劑溶液、0. 8%引發劑APS溶液。在氮氣保護下，向反應釜中依次加入余下的去離子水、淀粉和30%過氧化氫溶液，機械攪拌，用10%的NaOH溶液將體系pH值調至9. O。在70 °C下反應1. 5h，然后加入10%混合乳化劑水溶液總量的100%，同時分別以5. OmL/h和3. OmL/h的滴加速度滴加單體混合物(含St、BA、AA)和0. 8% APS水溶液，滴加完畢后反應lh，然后升溫至90 V，反應Ih后停止即得到淀粉接枝共聚物乳液。整個過程中保證體系的PH值為9. 0，所得產物的單體轉化率為88%。實施例2反應體系中，淀粉/接枝單體(苯乙烯和丙烯酸丁酯)總量為1/2，苯乙烯單體和丙烯酸酯單體的質量比為1/1。乳化劑中陰離子乳化劑與非離子乳化劑的質量比為1/1，引發劑/接枝單體(苯乙烯和丙烯酸丁酯)總量為0. 1%。各物質的質量份數是 去離子水100 份淀粉5份 改性劑(過氧化尿素)0.08份接枝單體(苯乙烯和丙烯酸丁酯)1本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用于表面施膠的淀粉改性接枝共聚物乳液的合成方法，其特征在于，包括以下步驟：首先用部分去離子水配制乳化劑和引發劑；首先向反應釜中加入余下的去離子水，以及淀粉、氧化改性劑，在氮氣保護、機械攪拌條件下，用堿性介質將pH值調至8~10，并于60~80?℃下反應1~3?h；然后加入乳化劑，此時的加入量占乳化劑總量的80~100%；同時以2~5?mL/h的滴加速度分別向反應體系中加入引發劑、接枝單體和功能單體；滴加完畢后，再補加剩余的乳化劑；反應1~3?h后升溫至85~95?℃，再反應0.5~3?h，即得到淀粉接枝共聚物乳液；上述反應體系中，以去離子水為基準，其它反應物與去離子水的質量比如下：上述反應物中，乳化劑為陰離子乳化劑與非離子乳化劑組成的復合型乳化劑，引發劑為過氧化物類；氧化改性劑為過氧化物氧化劑；接枝單體為苯乙烯和丙烯酸丁酯；功能單體為丙烯酸。FDA0000255951271.jpg
【技術特征摘要】
1.一種用于表面施膠的淀粉改性接枝共聚物乳液的合成方法，其特征在于，包括以下步驟首先用部分去離子水配制乳化劑和引發劑；首先向反應釜中加入余下的去離子水，以及淀粉、氧化改性劑，在氮氣保護、機械攪拌條件下，用堿性介質將PH值調至8 10，并于60^80 °C下反應f 3 h ;然后加入乳化劑，此時的加入量占乳化劑總量的8(Γ100% ;同時以2^5 mL/h的滴加速度分別向反應體系中加入引發劑、接枝單體和功能單體；滴加完畢后，再補加剩余的乳化劑；反應廣3 h后升溫至85、5 °C，再反應O. 5^3 h，即得到淀粉接枝共聚物乳液；上述反應體系中，以去離子水為基準，其它反應物與去離子水的質量比如下去離子水100 份淀粉3-6份氧化改性劑0.08 0.60 份接枝單體6-12 份功能單體0.15-0.30 份乳化劑0.35 0.65 份引發劑0.01-0.12 份堿性介質0.15-0.35 份上述反應物中，乳化劑為陰離子乳化劑與非離子乳化劑組成的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：潘鵬舉，李明明，單國榮，包永忠，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：發明
國別省市：
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