一种纳米胶乳的制备方法.pdf

本发明公开了一种纳米胶乳的制备方法，该方法包括步骤：取20～80份软单体和20～80份硬单体，加入1份阴离子表面活性剂、1份催化剂和1份非离子表面活性剂进行聚合反应，制得聚合物；取10～40份的淀粉，加入1×10-7～4×10-7份淀粉酶进行生物酶切，制得生物淀粉；将聚合物和生物淀粉进行混合，并加入2～8份的多元酸进行接枝反应；接枝反应完成后，调节混合液的PH值为6.5～7.5，制得纳米胶乳。本发明通过催化剂控制聚合反应，减少了爆聚现象的出现；通过引入淀粉酶控制淀粉粘度，保证了纳米胶乳的粘度稳定；通过引入多元酸将淀粉接枝至聚合物中，提高了接枝效率，进而提高了纳米胶乳的产出率。

1.  一种纳米胶乳的制备方法，其特征在于，按重量份数计算，所述方法包括步骤：
取20～80份软单体和20～80份硬单体，加入1份阴离子表面活性剂、1份催化剂和1份非离子表面活性剂进行聚合反应，制得聚合物；
取10～40份的淀粉，加入1×10^-7～4×10^-7份淀粉酶进行生物酶切，制得生物淀粉；
将所述聚合物和所述生物淀粉进行混合得到混合液，向所述混合液中加入2～8份的多元酸进行接枝反应；
接枝反应完成后，调节所述混合液的PH值为6.5～7.5，制得纳米胶乳。

2.  根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述取20～80份软单体和20～80份硬单体，加入1份阴离子表面活性剂、1份催化剂和1份非离子表面活性剂进行聚合反应的步骤具体为：
取20～80份软单体、20～80份硬单体和1份阴离子表面活性剂混合均匀，制得第一溶液；
取1份催化剂用水稀释成1％水溶液，制得第二溶液；
取1份非离子表面活性剂与水混合，搅拌加热至预定温度，制得第三溶液；
将所述第一溶液和所述第二溶液匀速滴加至所述第三溶液中进行聚合反应。

3.  根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在对淀粉进行生物酶切的步骤中还加入2～8份的塑化剂对淀粉进行塑化处理。

4.  根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述淀粉和所述塑化剂的比例在6:1至4:1之间。

5.  根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述淀粉为原淀粉、阳离子淀粉和氧化淀粉中的至少一种，其中，所述原淀粉为木薯原淀粉或玉米原淀粉。

6.  根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述软单体为丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸异辛酯中的至少一种。

7.  根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硬单体为苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酰胺中的至少一种。

8.  根据权利1所述的制备方法，其特征在于，所述阴离子表面活性剂为烷基硫酸钠、烷基苯磺酸钠、烷基聚氧乙烯醚硫酸钠和烷基磺酸钠中的至少一种。

9.  根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述非离子表面活性剂为脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯和烷基酚聚氧乙烯醚中的至少一种。

10.  根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多元酸为琥珀酸、磷酸、草酸、硫酸和苯2-4甲酸中的至少一种。

11.  根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述塑化剂为碳酸钠、甘油、碳酸锆铵和硅酸钠中的至少一种。

12.  根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述淀粉酶为α-淀粉酶和β-淀粉酶中的至少一种。

13.  根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂为过硫酸铵和过硫酸钾中的至少一种。

14.  根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述软单体、所述硬单体和所述淀粉的比例为6:4:2。

一种纳米胶乳的制备方法
技术领域
本发明涉及造纸领域，特别是涉及一种纳米胶乳的制备方法。
背景技术
目前，造纸企业可以通过在原纸上涂上涂料，继而进行干燥、压光处理来提高纸张的品质。涂料的主体成份为颜料、胶乳和其它辅助剂，其中，胶乳用于将颜料粒子和原纸纤维粘合，从而改善纸张的平滑度、不透明度和印刷性能。目前造纸企业使用的胶乳主要为丁苯(SBR)胶乳，其原料来自于石油，而随着能源紧张、石油价格不断攀升，SBR胶乳的价格也越来越贵，其已经不在适应造纸行业提倡的绿色环保生产，因此制备一种可替代SBR胶乳的纳米胶乳成为十分迫切的问题。
传统的纳米胶乳的制备方法采用淀粉和单体直接混合的方式，容易出现爆聚的现象，从而导致生产工艺要求高，制程控制困难。同时，传统的制备方法制得的纳米胶乳，成品的粘度波动大，稳定性差。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种制程工艺简单的纳米胶乳的制备方法，能够在减少出现爆聚现象的同时制得性能稳定的纳米胶乳。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种纳米胶乳制备方法，其中，按重量份数计算，该方法包括步骤：取20～80份软单体和20～80份硬单体，加入1份阴离子表面活性剂、1份催化剂和1份非离子表面活性剂进行聚合反应，制得聚合物；取10～40份的淀粉，加入1×10^-7～4×10^-7份淀粉酶进行生物酶切，制得生物淀粉；将聚合物和生物淀粉进行混合得到混合液，向混合液中加入2～8份的多元酸 进行接枝反应；接枝反应完成后，调节混合液的PH值为6.5～7.5，制得纳米胶乳。
其中，取20～80份软单体和20～80份硬单体，加入1份阴离子表面活性剂、1份催化剂和1份非离子表面活性剂进行聚合反应的步骤具体为：取20～80份软单体、20～80份硬单体和1份阴离子表面活性剂混合均匀，制得第一溶液；取1份催化剂用水稀释成1％水溶液，制得第二溶液；取1份非离子表面活性剂与水混合，搅拌加热至预定温度，制得第三溶液；将第一溶液和第二溶液匀速滴加至第三溶液中进行聚合反应。
其中，在对淀粉进行生物酶切的步骤中还加入2～8份的塑化剂对淀粉进行塑化处理。
其中，淀粉和塑化剂的比例在6:1至4:1之间。
其中，淀粉为原淀粉、阳离子淀粉和氧化淀粉中的至少一种，其中，原淀粉为木薯原淀粉或玉米原淀粉。
其中，软单体为丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸异辛酯中的至少一种。
其中，硬单体为苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酰胺中的至少一种。
其中，阴离子表面活性剂为烷基硫酸钠、烷基苯磺酸钠、烷基聚氧乙烯醚硫酸钠和烷基磺酸钠中的至少一种。
其中，非离子表面活性剂为脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯和烷基酚聚氧乙烯醚中的至少一种。
其中，多元酸为琥珀酸、磷酸、草酸、硫酸和苯2-4甲酸中的至少一种。
其中，塑化剂为碳酸钠、甘油、碳酸锆铵和硅酸钠中的至少一种。
其中，淀粉酶为α-淀粉酶和β-淀粉酶中的至少一种。
其中，催化剂为过硫酸铵和过硫酸钾中的至少一种。
其中，软单体、硬单体和淀粉的比例为6:4:2。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的纳米胶乳 的制备方法通过催化剂控制聚合反应，减少了爆聚现象的出现；通过引入淀粉酶控制淀粉粘度，保证了纳米胶乳的粘度稳定；通过引入多元酸将淀粉接枝至聚合物中，提高了接枝效率，进而提高了纳米胶乳的产出率。
具体实施方式
本发明提供一种纳米胶乳的制备方法，按重量份数计算，其包括如下步骤：
步骤S101：取20～80份软单体和20～80份硬单体，加入1份阴离子表面活性剂、1份催化剂和1份非离子表面活性剂进行聚合反应，制得聚合物。
在步骤S101中，通过催化剂将碳碳双键进行聚合反应得到聚合物，可以减少爆聚现象的出现。其中，通过控制催化剂的用量可以控制聚合物的玻璃转化温度以及聚合物的分子量。
制得聚合物的步骤具体可以为：取20～80份软单体、20～80份硬单体和1份阴离子表面活性剂混合均匀，制得第一溶液；取1份催化剂用水稀释成1％水溶液，制得第二溶液；取1份非离子表面活性剂与水混合，搅拌加热至预定温度，制得第三溶液；将第一溶液和第二溶液匀速滴加至第三溶液中进行聚合反应。其中，通过调节第一溶液和第二溶液的滴定速率，可以调节聚合反应的聚合程度以及聚合物的玻璃转化温度。
其中，软单体为丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸异辛酯中的至少一种。
其中，硬单体为苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酰胺中的至少一种。
其中，阴离子表面活性剂为烷基硫酸钠、烷基苯磺酸钠(LAS)、烷基聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)和烷基磺酸钠中的至少一种。
其中，催化剂为过硫酸铵和过硫酸钾中的至少一种。
其中，非离子表面活性剂为脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦(司盘)、 聚山梨酯(吐温)和烷基酚聚氧乙烯醚中的至少一种。
步骤S102：取10～40份的淀粉，加入1×10^-7～4×10^-7份淀粉酶进行生物酶切，制得生物淀粉。
在步骤S102中，通过添加1×10^-7～4×10^-7份淀粉酶至10～40份的淀粉中进行生物酶切，将大分子的淀粉链水解从而有效降低淀粉的分子链，达到控制淀粉的粘度的目的。其中，淀粉的粘度由生物酶切的时间决定。优选地，通过控制生物酶切的时间使淀粉的粘度在100～200cps之间。
其中，在对淀粉进行生物酶切的步骤中还加入2～8份的塑化剂对淀粉进行塑化处理，从而改变淀粉的流动性能。优选地，淀粉和塑化剂的比例在6:1至4:1之间。
其中，淀粉可以选择原淀粉和/或其它淀粉中的至少一种。原淀粉可以为木薯原淀粉或玉米原淀粉。其它淀粉可以为阳离子淀粉和氧化淀粉。
其中，淀粉酶为α-淀粉酶和β-淀粉酶中的至少一种。
其中，塑化剂为碳酸钠、甘油、碳酸锆铵和硅酸钠中的至少一种。
步骤S103：将聚合物和生物淀粉进行混合得到混合液，向混合液中加入2～8份的多元酸进行接枝反应。
在步骤S103中，通过引入多元酸，以多元酸酯交换反应作为桥梁将淀粉链接枝到聚合物中，提高了接枝效率。
优选地，生物淀粉与聚合物的比例为生物淀粉不超过聚合物的40％，最优范围在20％～25％之间。
优选地，混合液中加入2～8份的多元酸后的反应时间控制在1小时左右。
其中，多元酸为琥珀酸、磷酸、草酸、硫酸和苯2-4甲酸中的至少一种。
步骤S104：接枝反应完成后，调节混合液的PH值为6.5～7.5，制得纳米胶乳。
在步骤S104中，通过调节混合液的PH值为中性即可结束接枝反应， 得到纳米胶乳。
在纳米胶乳的制备过程中，选择不同的原料制备得到的纳米胶乳以及其成膜后的纳米胶乳膜的物性不一样，其中，软单体优选丙烯酸丁酯，硬单体优选甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯，软单体、硬单体和淀粉的配比优选为6:4:2。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的纳米胶乳的制备方法通过催化剂控制聚合反应，减少了爆聚现象的出现；通过引入淀粉酶控制淀粉粘度，保证了纳米胶乳的粘度稳定；通过引入多元酸将淀粉接枝至聚合物中，提高了接枝效率，进而提高了纳米胶乳的产出率。
下面通过实施例对本发明进行具体说明。
实施例1
纳米胶乳的配方具体请参考表一。
表一