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苯乙烯丙烯酸酯聚合物表面施胶剂的研究进展*恒1，2张岩冲1 刘丽丽1张( 1． 青岛科技大学化工学院，山东 青岛 266042; 2． 南京林业大学江苏省制浆造纸科学与技术重点实验室，江苏 南京 210037)摘 要:SAE 表面施胶剂是由苯乙烯、丙烯酸及其脂类单体共同聚合的产物。由于其工艺简单，成本低廉，而且具有良好的成膜性和耐水性，因此在表面施胶领域的应用越来越广泛，但这种乳液的耐溶剂性、耐磨性、耐候性、抗老化性等性能还不够理想。近年来，国内外为提高 SAE 表面施胶剂的综合性能对其进行了大量的改性研究工作，主 要从以下两方面进行: 一是引入功能性单体; 二是采取新的乳液聚合方法来改善乳液的性能，在研究过程中通常将 两种方法结合使用。引入功能性单体，如有机硅 / 氟、环氧树脂、水性聚氨酯等可以增强其耐水性、表面强度和与纤 维的结合强度等性质。采用新的乳液聚合方法，如无皂乳液聚合技术可以大幅度降低乳液聚合中乳化剂的用量， 成膜性能和环保性能有较大的改善。关键词: 苯丙乳液; 表面施胶剂; 乳液聚合; 改性中图分类号:TS727 + ． 5文献标识码:A文章编号:1671 － 4571(2011)03-0060-06随着印刷技术和装备的不断发展，印刷的速度越来越快，印刷行业对纸张的表面强度、平滑度、印 刷适性等要求越来越高，而表面施胶不仅可以弥补 我国大量使用非木材纤维和废纸浆所引起的纸面性 能的下降，而且可以赋予纸张优异的性能，因此表面 施胶剂在造纸工业中得到了高度重视和快速发展。 目前，表面施胶剂品种较多，大体可分为两类: 天 然高分子和合成聚合物。长期以来，价格低廉的改性 淀粉一直占据国内天然高分子类表面施胶剂的首要 地位，但是常用的淀粉类表面施胶剂与纤维亲合力相 对较差，覆盖在纸面上的淀粉膜在干燥过程中随水分 的蒸发和膜层的收缩易发生破裂，表现为纸张表面强 度低、印刷过程中出现掉毛掉粉现象。随着高分子合 成工艺的不断改进，以苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸酯等石 油副产品为主要原料合成的聚合物表面施胶剂在造 纸工业中的应用越来越广泛。此类产品分子结构可 调，同时其与纤维之间亲合力与淀粉相比高出很 多［1］，并且还有良好的成膜性、耐水性和热塑性，因此，它可以赋予纸张表面更多、更优异的性能。目前， 国内外市售的合成聚合物表面施胶剂产品主要有四 类: 第一类是苯乙烯 － 马来酸酐溶液聚合物( SMA) ; 第二类是苯乙烯 － 丙烯酸溶液聚合物( SA A) ; 第三类是水性聚氨酯胶乳( PUD) ; 第四类是苯乙烯 － 丙烯酸乳液聚合物( SAE) 。其中 SAE 类产品具有优越的成膜性、良好的耐候性、优良的黏接性和印刷适性等优点，不仅能大大提高纸张的表面强度、施胶度、挺 度、平滑度，还能较大程度地减轻彩色印刷中串色、透 印、掉毛掉粉等现象，而且合成工艺简单、产品黏度 低、使用方便、效果优异，因此成为当前发展最快、应 用最广泛的合成聚合物表面施胶产品，被国内造纸企 业广泛应用［1 ～ 2］。1SAE 表面施胶剂的生产工艺SAE 表面施胶剂是苯乙烯和丙烯酸酯类单体通过乳液聚合的方法制备的。它是多种单体的共聚物，常以乳液的形式使用，常用的丙烯酸酯类单体有 丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、甲基 丙烯酸甲酯等。其制备工艺简图如下:图 1 SAE 制备工艺方框图作者简介: 张恒，男，博士，副教授，主要从事涂布加工纸和精细化学品方面的研究。* 基金项目: 江苏省制浆造纸科学与技术重点实验室开放基金( 200905)60《造纸科学与技术》 2011 年 第 30 卷 第 3 期0． 25% 和 50． 48% 。另一种方法是利用种子乳液聚合工艺制得核壳型自交联乳液，如王仲耀等［6］使用丙烯酸六氟丁酯( HA) 与乙烯基三乙氧基硅烷( DL － 151 ) 复合改性 苯丙乳液，并对乳液性能和涂膜性能进行了研究，研究表明，聚合体系中引入有机氟、有机硅混合单体 后，可以得到稳定的核壳结构乳液，乳胶粒的多分散 系数仅为 0． 07，并提高了乳液的成膜效果，其成膜接触角最高提高了 83． 7% 。高世萍［7］等以核 / 壳聚合技术和半连续种子聚合工艺将少量乙烯基三乙氧基硅烷接枝到聚合物分子的壳结构中，制得了性能 良好的有机硅 － 苯乙烯 － 丙烯酸酯三元共聚乳液。 有机硅 / 氟( 如乙烯基环四硅氧烷、甲基丙烯酸 十二氟庚酯等) 作为功能性单体，与苯乙烯、丙烯酸酯等单体通过乳液聚合可制得稳定的有机硅氟改性 的苯丙乳液，作为表面施胶剂时，相比改性前极大地 增强了抗水抗油性，因此在应用于特种功能纸( 如 纸币、航海图等) 方面有极为广阔的工业应用前景。 而此类改性的技术难点在于不饱和有机硅在水相中 很容易水解生成活性的硅醇，继而发生交联缩合