共聚物、纸张用处理剂和纸制品的制作方法

1.本发明涉及一种纸张斥水斥油处理用的共聚物，包含该共聚物的纸张处理剂及其处理过的纸制品。
技术背景
2.目前，食品包装纸(纸张，纸盒和纸餐具)作为一种环保的包装材料被广泛地应用，由于食品中同时含有水和油脂，食品包装纸应同时具有斥水和斥油的功能从而在使用时不会破损或弄污使用者。目前有两种处理方式来使得纸张具备斥水性，斥油的性能。一种是采用纸塑复合或是淋膜的方式对纸张进行处理，它在纸张表面形成一个阻隔层来阻止水和油的渗透，但由于这种方式生产的纸张无法回收再利用，因此不被认为是一种环保的包装方式。
3.另外一种方式就是采用氟化物处理，由于氟化物本身低表面张力的原因，它可以使纸张获得非常好的拒水拒油的性能。这种方法过去被认为是环保包装纸的解决方案，基于氟化工的产品被用来满足市场的需求。
4.cn1149326a描述了采用氟化聚氨酯及丙烯酸酯复合的方式来制造纸张斥水斥油处理剂。cn1222166a描述了采用氟化丙烯酸酯聚合物来制造斥水斥油处理剂。cn102575435b,cn101517018b描述了采用不同的氟化丙烯酸酯的聚合物来制造斥水斥油处理剂。cn100408649c,cn100351339c描述了采用不同氟化丙烯酸酯的聚合物来制造斥水斥油处理剂。cn1304690c描述了采用多烯多胺氟化物来制造斥水斥油处理剂。
5.近年来，由于国际社会对多氟烷基化合物(pfas)的关注度越来越高，pfas被认为是高度稳定而不易降解，美国环保署epa发表了相关的报告：“preliminary risk assessment of the development toxicity associated with exposure of perfluorooctanoic acid and its salts(http://www.epa.gov/opptintr/pfoa/pfoara.pdf)提示了对于pfas物质相关环境负荷的担忧，与此同时，美国环保署发表了关于氟调聚物通过分解或代谢可能会生成pfas,federal register(fr vol68,no.73/april 16,2003[frl-2303-8],http://www.epa.gov/opptintr/pfoa/pfoar.pdf).epa environmental news for release:monday april 14,2003epa intensifies scientific investigation of a chemical processing aid(http://www.epa.gov/opptintr/pfoa/pfoafacts.pdf)，而相关的调聚物产品被广泛应用于织物整理，纸张，皮革，消防泡沫及护理制品等。
[0006]
而纸张处理剂氟化物被认为是pfas的来源之一。美国食品和药品管理局(fda)也公布了相关的研究https://www.fda.gov/food/chemical-contaminants-food/and-polyfluoroalkyl-substances-pfas，生产和供应纸张处理氟化物的企业也已经宣布氟化物类产品将于2023年退出纸张处理市场。
[0007]
https://www.fda.gov/food/chemical-contaminants-food/authorized-uses-pfas-food-contact-applications
为c
1-c
10
的烷基，r5为c
1-c
10
的亚烷基，1≤a≤200；
[0024]
y1和y2各自独立为c
1-c
20
的烷基或者c
6-c
20
的芳基，或者如下结构：
[0025][0026]
r7各自独立为c
1-c
20
的烷基或者c
6-c
20
的芳基；r8各自独立为c
1-c
20
的烷基、c
6-c
20
的芳基，c
1-c
20
烷氧基或者r
9-o-r
10-基团，其中r9为c
1-c
10
的烷基，r
10
为c
1-c
10
的亚烷基，0≤b≤200；
[0027]
b)单体ii的结构通式如下：
[0028]
ch2＝c(r1)-p-n(r3r4)
[0029]
其中，p选自p-1和p-2所示基团，
[0030]-c(o)-o-(ch2)n-[0031]
p-1
[0032]-c(o)-n(r2)-(ch2)n-[0033]
p-2
[0034]
其中，r1和r2选自氢原子或者c
1-c
20
烷基，n为1-20的整数，例如1-10的整数，霍1-5的整数；r3和r4各自独立为c
1-c8的烷基或苄基，或者r3和r4结合并与氮原子一起形成吗啉代基、哌啶子基或吡咯烷基。
[0035]
根据本发明的一些实施方式，单体i产生的重复单元在共聚物中的质量含量为30-90％，优选为40-85％，更优选为50-80％。
[0036]
根据本发明的一些实施方式，单体ii衍生的结构单元在共聚物中的质量含量为10-70％，优选为10-40％，更优选为15-35％。
[0037]
根据本发明的一些实施方式，单体ii衍生的重复单元为铵盐或氮氧化物的形式。
[0038]
根据本发明的一些实施方式，x中，r1和r2选自氢原子或者甲基。
[0039]
根据本发明的一些实施方式，z中，r3各自独立为c
1-c
10
的烷基，c
6-c
10
的芳基，c
1-c
10
烷氧基或者r
4-o-r
5-基团，r4为c
1-c
10
的烷基，r5为c
1-c
10
的亚烷基，1≤a≤100；r7各自独立为c
1-c
10
的烷基或者c
6-c
10
的芳基；r8各自独立为c
1-c
10
的烷基、c
6-c
10
的芳基，c
1-c
10
烷氧基或者r
9-o-r
10-基团，其中r9为c
1-c
10
的烷基，r
10
为c
1-c
10
的亚烷基，0≤b≤100。
[0040]
根据本发明的一些实施方式，p中，r1和r2选自氢原子或甲基；r3和r4分别独立为c
1-c3的烷基，或者r3和r4结合并与氮原子一起形成吗啉代基、哌啶子基或吡咯烷基。
[0041]
根据本发明的一些实施方式，z选自如下结构：
[0042][0043]
me代表甲基，ph代表苯基，1≤m 1≤200，优选1≤m 1≤100；0≤p≤200，优选1≤p≤100；0≤q≤200，优选1≤q≤100；1≤x≤20，优选1≤x≤10。
[0044]
根据本发明的一些实施方式，单体ii选自(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙酯，(甲基)丙烯酸二甲基氨基丙酯，(甲基)丙烯酸二乙基氨基乙酯，(甲基)丙烯酸二乙基氨基丙酯，(甲基)丙烯酸-n-叔丁基氨基乙酯，二甲氨基乙基(甲基)丙烯酰胺，二乙氨基乙基(甲基)丙烯酰胺，二丙氨基乙基(甲基)丙烯酰胺，二甲氨基丙基(甲基)丙烯酰胺，二乙氨基丙基(甲基)丙烯酰胺，二丙氨基丙基(甲基)丙烯酰胺中的一种或多种。
[0045]
进一步地，本发明提供了一种纸张处理剂，该纸张处理剂包括如上所述的共聚物和溶剂，所述溶剂包括水和/或有机溶剂，优选地，有机溶剂为丙酮，甲基乙基酮，4-甲基-2-戊酮，乙酸乙酯，乙酸丁酯，n-甲基-2-吡咯烷酮，n,n-二甲基甲酰胺，乙醇，异丙醇，正丙醇，丁基卡必醇，一缩二丙二醇单甲醚，二丙二醇甲醚中的一种或多种。
[0046]
进一步地，本发明提供了一种用于制备如上所述的纸张处理剂的方法，包括以下步骤：
[0047]
(1)在有机溶剂中将单体进行聚合，得到共聚物溶液；
[0048]
(2)任选地，向共聚物溶液中加入水进行分散，然后除去有机溶剂，或者先除去溶剂再加入水分散；
[0049]
(3)任选地，向共聚物溶液中加入酸使共聚物中的氨基转变成铵盐；
[0050]
(4)任选地，将共聚物溶液用过氧化氢水溶液进行处理，将氨基转变成氮氧化合物。c20
的烷基基团和c
6-c
20
的芳基基团中选出的，例如，烷基为，甲基，乙基，丙基，丁基，戊基，已基，庚基，辛基，壬基，癸基，十一烷基，十二烷基，十六烷基等，芳基如苯基，甲苯基和萘基等。
[0070]
例如，常见的z选自如下结构：
[0071][0072][0073]
me代表甲基，ph代表苯基，≤m 1≤200，优选1≤m 1≤100；0≤p≤200，优选1≤p≤100；0≤q≤200，优选1≤q≤100；1≤x≤20，优选1≤x≤10。
[0074]
单体ii的结构通式如下：
[0075]
ch2＝c(r1)-p-n(r3r4)
[0076]
其中，p选自p-1和p-2所示基团，
[0077]-c(o)-o-(ch2)n-[0078]
p-1
[0079]-c(o)-n(r2)-(ch2)n-[0080]
p-2
[0081]
其中，r1和r2选自氢原子、c
1-c
20
烷基，n为1-20的整数；r3和r4各自独立为c
1-c8的烷基或苄基，或者r3和r4结合并与氮原子一起形成吗啉代基、哌啶子基或吡咯烷基。
[0082]
r3和r4优选碳数为1-8的烷基，特别优选甲基或乙基。
[0083]
从氨基单体ii所衍生的聚合物中的聚合单元，既可以是1种也可以是1种以上。
[0084]
氨基单体ii的例子为(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙酯，(甲基)丙烯酸二甲基氨基丙
酯，(甲基)丙烯酸二乙基氨基乙酯，(甲基)丙烯酸二乙基氨基丙酯，(甲基)丙烯酸-n-叔丁基氨基乙酯，二甲氨基乙基(甲基)丙烯酰胺，二乙氨基乙基(甲基)丙烯酰胺，二丙氨基乙基(甲基)丙烯酰胺，二甲氨基丙基(甲基)丙烯酰胺，二乙氨基丙基(甲基)丙烯酰胺，二丙氨基丙基(甲基)丙烯酰胺等。
[0085]
氨基单体中的氮为叔氮原子，它可以在氧化剂条件下转化为氧化胺，也可以通过加入酸，转化为阳离子的铵盐，这样会进一步增强聚合物的性能，如水溶稳定性等。
[0086]
作为氨基单体ii，可以列出以下的例子。
[0087]
ch2＝c(r)coo(ch2)2n(ch3)2；
[0088]
ch2＝c(r)coo(ch2)3n(ch3)2；
[0089]
ch2＝c(r)coo(ch2)2n(ch2ch3)2；
[0090]
ch2＝c(r)coo(ch2)3n(ch2ch3)2；
[0091]
ch2＝c(r)cooch2ch(oh)ch2n(ch3)2；
[0092]
ch2＝c(r)cooch2ch(oh)ch2n(ch2ch3)2；
[0093]
ch2＝c(r)-conh(ch2)2n(ch3)2；
[0094]
ch2＝c(r)-conh(ch2)3n(ch3)2；
[0095]
ch2＝c(r)-conh(ch2)2n(ch2ch3)2；
[0096]
ch2＝c(r)-conh(ch2)3n(ch2ch3)2；
[0097]
式中r为氢原子或包含c
1-c4的烷基。
[0098]
具有铵盐的重复单元可以通过加入酸反应进行制造。酸的例子是无机酸(如卤化氢(盐酸，溴化氢或是碘化氢)，硫酸，硝酸和有机酸，如甲酸，乙酸，乙醇酸，苹果酸，柠檬酸，衣康酸等。有机酸更为常用，由于分子较小，甲酸和乙酸的挥发性较强，气味较大。相对于具有氨基的重复单元ii当中的氨基1摩尔当量，酸的添加量可以从10％摩尔当量到200％摩尔当量，最常见的是100％摩尔当量，相对于单体ii中氨的摩尔当量。
[0099]
单体ii也可以通过加入过氧化物进行反应转换成n氧化物，氧化剂的例子是过氧化氢，过硫酸，间氯过氧苯甲酸等过氧羧酸。相对于具有氨基的重复单元ii中的氨基1摩尔当量，氧化物的添加量可以从5％摩尔当量到100％摩尔当量，最常见的是50％摩尔当量。
[0100]
优选将从氨基单体衍生的重复单元ii的氨基改性成为铵盐或n氧化物。从氨基单体所衍生的重复单元ii优选的含有：
[0101]
(i)铵盐；
[0102]
(ii)n-氧化物；
[0103]
(iii)铵盐和n-氧化物的组合；
[0104]
中的任何一种，在组合(iii)中，铵盐和n-氧化物的摩尔当量比可以为1:9-9:1。
[0105]
本发明中，单体i含量从30-90％不等，例如35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％等，优选40-85％，更优选的50-80％，它主要功能是提供斥水斥油性；
[0106]
单体ii的含量从10-70％不等，例如10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％等，优选10-40％，更优选的15-35％，它主要功能是提供水溶性和使得聚物带阳电荷；
[0107]
本发明由以上i-iv单体所生成的共聚物重均分子量可以为1,000-1,000,000，优
选为4,000-500,000。重均分子量可以由凝胶色谱以聚苯乙烯换算测出。
[0108]
本共聚物的聚合方式，没有特别限定，传统的自由基聚合方式如本体聚合，在有机溶剂中的溶液聚合，在水中的乳液聚合均可采用。
[0109]
在本发明中，优选在聚合(例如溶液聚合或乳液聚合)之后，加水后再脱除溶剂，得到水分散体；也可以脱除溶剂后，再加入水，得到水分散体。
[0110]
有机溶剂的选择，可以选用酮类，酯类和醇类等，如丙酮，甲基乙基酮，4-甲基-2-戊酮，乙酸乙酯，乙酸丁酯，n-甲基-2-吡咯烷酮，n,n-二甲基甲酰胺，乙醇，异丙醇，正丙醇，丁基卡必醇，一缩二丙二醇单甲醚，二丙二醇甲醚等，可以单独使用，也可以组合使用。
[0111]
乳液聚合或溶液聚合后，作为加入水中乳化时的乳化剂，可使用阴离子型，阳离子型，非离子型的各种通用乳化剂。
[0112]
作为聚合物的引发剂，可以使用过氧化物，偶氮类化合物或过硫酸类化合物，聚合引发剂根据聚合体系可选用油溶性或水溶性引发剂。
[0113]
油溶性的聚合引发的例子优选2,2
’‑
偶氮二(2-甲基丙腈)，2,2
’‑
偶氮二(2-甲基丁腈)，2,2
’‑
偶氮二(2,4-二甲基戊腈)，2,2
’‑
偶氮二(2,4-二甲基-4-甲氧基戊腈)，1,1
’‑
偶氮二(环乙烷-1-甲腈)，二甲基-2,2
’‑
偶氮二(2-甲基丙酸酯)，过氧化苯甲酰，二叔丁基过氧化物，过氧化月桂酰，氢过氧化枯烯，过氧化新戊酸叔丁酯，过氧化二碳酸二异丙酯等。
[0114]
水溶性聚合引发剂的例子优选2,2
’‑
偶氮二异丁基脒二盐酸盐，2,2’偶氮双(2-甲基丙脒)盐酸盐，2,2
’‑
偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]盐酸盐，2,2
’‑
偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]硫酸盐水合物，2,2
’‑
偶氮双[2-(5-甲基-咪唑啉-2-基)丙烷]盐酸盐，过硫酸钾，过硫酸钡，过硫酸铵，过氧化氢，叔丁基过氧化氢等。
[0115]
聚合的引发剂优选为10小时为半衰期，分解温度为40℃以上的过氧化物或偶类化合物，如过氧化新戊酸叔丁酯，2,2
’‑
偶氮二(2,4-二甲基戊腈)等。
[0116]
相对于单体100的重量份，引发剂的加入量为0.1-5重量份。
[0117]
在聚合过程中，可以根据需要，加入一定量的分子量调节剂，常用的例子为巯基类化合物，如2-巯基丙酸，2-巯基乙醇，烷基硫醇，巯代丙酸等。相对于单体重量份为100份，分子量调节剂加入量为0-10份，优选是0.01-5份。
[0118]
本发明的典型溶液聚合过程如下，
[0119]
先加入溶剂，再加入相应的单体进行溶解，通入氮气替换其中的氧后，加入引发剂后，加热升温至反应温度40-120℃，反应时间为4-20个小时不等。
[0120]
另外一种常用的聚合方式是乳液聚合，可以用乳化剂乳化单体的方式进行聚合，先将单体和乳化剂加入到水中，搅拌乳化后，通入氮气置换，加入水溶性引发剂，然后加热到反应温度40-90℃，反应时间为4-20个小时不等。
[0121]
为了得到稳定的聚合物分散液，可以使用高压均质乳化机或超声波分散设备对聚合物体系进行强力分散和乳化，使单体先形成非常稳定的乳化颗粒，再引发进行聚合。作为广泛使用的乳化剂，能够选用品种包括阴离子型，阳离子型或非离子型，相对于100重量份的单体，乳化剂的用量为0.5-10重量份。常用的是1-5重量份。
[0122]
本发明的纸张处理组合物是溶液或是乳液的形态。处理剂包含了共聚物和水及有机溶剂，在处理剂中，共聚物的含量为1-50％的有效份含量，优选的是2-30％重量份。
[0123]
本发明的纸张处理组合物的制造工序如下：
[0124]
(1)将单体i，ii，还有iii，iv和v将一定的比例放入有机溶剂中，并加入引发剂进行聚合；
[0125]
(2)根据需要，在聚合完成后，加入水进行分散，将有机溶剂去除掉，或者先除去溶剂再加入水分散；
[0126]
(3)根据需要，添加酸将使聚合物中的氨基转化为铵盐的过程；
[0127]
(4)根据需要，对上述分散体加入氧化剂进行氧化处理；
[0128]
聚合物溶液有机溶剂的去除，可以通过在加热情况下进行减压蒸馏的方式进行，温度的控制可以是40℃以上，优选的是60-120℃，加入水进行分散后，再去除溶剂，也可以先去除溶剂，再加入水进行分散，加入水的量可以是相对于100份聚合物重量的100-2000份。
[0129]
加入氧化剂的方式，可以将ii类单体中所含的氨基，转化成n氧化物。相对于100份的聚合物重量，氧化剂的加入量为0.1-10份。
[0130]
本发明的共聚物所形成的组合物溶液，可以对纸张进行处理。主要处理的纸张涵盖了几乎所有纸张种类，从单位面积(米2)达到300克的纸盒，还是单位面积(米2)达到80克的牛皮纸，从单位面积(米2)达到100克的薄页纸，到单位面积(米2)达到200克的纸塑产品，均可处理。
[0131]
纸张的原料可以是化学漂白浆或是非漂白浆，碎木纸浆，化学机械浆，机械浆等，也可能在这些浆板中加入了树脂成分如聚酰胺，聚烯烃，聚乙烯醇等。
[0132]
在这些纸中会加入施胶剂来提高纸张的斥水性，通常使用的施胶剂包括阳离子型松香胶，阴离子型松香胶，烷基烯酮二聚体(akd)类施胶剂，烯基琥珀酸酐asa类施胶剂和阳离子苯丙乳液等。施胶剂的用量可以是纸浆重量的0.01-5％重量份。
[0133]
除了施胶剂外，还可能加入其它的助剂来增加纸张性能，如改性淀粉，羧甲基纤维素，环氧氯丙烷改性聚酰胺增强剂等，助留剂，染料，增白剂，引气剂，消泡剂等纸张制造中加入的助剂。
[0134]
根据需要，也可能对纸张进行处理，如压光处理，涂布处理，防滑处理等。
[0135]
本发明对纸张的处理工艺可以有多种方式，如表面涂布(机内和机外)，表面施胶处理和湿部添加等，但不仅限于以上方式，下面举例说明。
[0136]
(1)表面涂布例子：
[0137]
试验纸张的制作：纸张重量230克/米2[0138]
该纸张有五层复合而成，其中底层和顶层为化学浆板lbkp(阔叶树漂白牛皮纸浆)加nbkp(针叶树漂白牛皮纸浆)，比例为7:3，中间三层采用化学机械浆或机械浆板，在纸机上复合成重量为230克/米2的纸板。
[0139]
涂布淀粉采用的是广西明阳阳生化公司生产的木薯涂布淀粉ms-1。淀粉浓度为20％，选将淀粉加水并加温到90℃以上进行糊化，糊化完成后再加入合成好的纸张处理剂，浓度为1-20％。控制淀粉温度不低于50℃，利用纸张涂布机涂到纸板顶层，涂布量为3-8克/米2。
[0140]
(2)表面施胶处理例子：
[0141]
试验纸的制作：纸张重量50克/米2[0142]
采用化学浆板lbkp(阔叶树漂白牛皮纸浆)加nbkp(针叶树漂白牛皮纸浆浆)，比例
为5:5，将浆板进行扣解，扣解度为加拿大自由度200ml。在纸张抄造过程中加入广西明阳阳生化公司生产的阳离子淀粉mc-2型淀粉，加入量为浆板的2％重量份，用长网纸机进行抄造成重量为50克/米2的薄页纸。
[0143]
淀粉溶液采用非离子改性的淀粉羟乙基淀粉，采用penford公司生产的penford gum 290淀粉，浓度为5％。先将淀粉溶液加温到90℃以上进行糊化，糊化完成后再加入合成好的处理剂，浓度为1-20％重量份。控制淀粉液的温度不低于70℃，先把纸张进行表面施胶处理，吸液量超过70％，然后再进行烘干处理，得到处理好的纸张。
[0144]
(3)湿部处理：纸塑重量350克/米2[0145]
将甘蔗浆板直接进行碎浆处理，扣解度为加拿大自由度600ml，纸浆的浓度为0.3％，在其中按顺序加入烷基烯酮二聚体(akd)的施胶剂(15％含量的水溶液)，加入量为纸浆重量的2％，再加入合成好的处理剂，加入量为1-20％。
[0146]
将纸浆按规定的重量倒入10寸的圆盘模具滤网中，然后用真空抽滤掉水分。在模具中用150℃烘干120秒，对圆盘餐具的斥水斥油性进行评估。
[0147]
斥油性测试
[0148]
(1)tappi test kit
[0149]
斥油性(kit法)是根据tappi t-559cm-02测定。试验中使用下表所示的体积比将蓖麻油，甲苯和正庚烷混合而成的试验测试剂，试验的结果以编号表示，数字越高斥油性越好。将处理好的纸放置在无污染的平面上，滴加测试剂到纸张表面，停留15秒后，用吸水纸把测试剂擦拭掉，观察是否有渗透，未渗透即为通过，再进行更高等级的测试。
[0150]
其测试剂是按表1配方配制。
[0151]
表1,斥油性kit测试剂配方表
[0152]
kitcastol oil(蓖麻油)(ml)toluene(甲苯)(ml)heptane(ml)(庚烷)1100002905538010104701515560202065025257403030830353592040401010454511050501204555
[0153]
(2)耐热油测试
[0154]
将处理过的纸张做成可以承放液体的容器，将85℃的热油(色拉油，花生油或菜籽油)倒入纸容器中，观察20分钟，看是否有渗透，进行评级打分。这种测试方法主要适用于纸浆模塑行业。
[0155]
5分为表面不变色；
[0156]
4分为表面稍微变色；
[0157]
3分为表面有变色，有轻微渗透；
[0158]
2分为严重渗透；
[0159]
斥水性测试
[0160]
(1)cobb测试
[0161]
该测试是按gb/t1540-2002或iso 535:1991进行测试，
[0162]
其原理是测定支撑10mm水的高度在100cm2的纸上在1分钟内吸收水的重量(g)，将该数值换算为每1平米方的重量(g/m2)。
[0163]
cobb吸收性试验仪通常采用翻转式圆筒测试仪。金属圆筒为圆柱体，其内截面积一般为(100
±
0.2)cm2,相应内径为(112.8
±
0.2)mm。若用小面积的圆筒，建议面积应不小于50cm2，此时应相应减少水的体积，以保证10mm的水液高度。圆筒高度为50mm，圆筒环面与试样接触的部分应平滑，并有足够的圆度，以防圆筒边缘损坏试样。为防止水的渗漏，翻转式的圆筒盖子上和平压式的底座上应加一层有弹性但不吸水的胶垫或垫圈，金属压辊的辊宽应为(200
±
0.5)mm，质量应为(10
±
0.5)kg，表面应平滑。
[0164]
将处理后的纸张样品切成(125
±
5)mm见方或￠(125
±
5)mm圆形的试样10张(正反面各5张)。对于测试面积小的仪器，试样尺寸应略大于圆筒外径，以避免试样过小造成漏水，也应避免试样过大而影响操作。
[0165]
在放置试样前，应保证与试样接触的圆筒环面、胶垫是干燥的，同时手不应接触到测试区。用量筒量取100ml水倒入圆筒中，然后将已称好质量的试样放置于圆筒的环形面上且测试面向下。将压盖盖在试样上并夹紧，使之与圆筒固定在一起。
[0166]
将圆筒翻转180
°
，同时打开秒表计时，吸水60秒。在吸水结束前10s～15s,将圆筒翻正，松开压盖夹紧装置，取下试样。注意每测试5次后，应更换测试用水，以免影响测试结果。在达到规定吸水时间的瞬间，把已从圆筒上取下的试样，吸水面朝下地放在预先铺好的吸水纸上。再在试样上面放上一张吸水纸，然后立即用金属压辊不加其他压力地在4s内往返辊压一次，将试样表面剩余的水吸干。将试样快速取出，吸水面向里对折，然后再对折一次后称量，准确至0.001g。对于厚纸板，试样可能不易折叠，在此情况下应尽快进行第二次称量。
[0167]
cobb值以下式表示：c＝(g2-g1)/f
[0168]
式中：c表示cobb值；
[0169]
g2—吸水后的试样重量；
[0170]
g1
‑‑‑
吸水前的试样重量；
[0171]
f—100cm2测试面积；
[0172]
(2)耐热水测试
[0173]
这种方法是直接测试纸张耐热水的能力，测试方法相对简单，一般将处理过的纸张做成可以承放液体的容器，将100℃的开水倒入其中，观察30分钟，看是否有渗漏，没有渗漏为通过，这种方法适用于纸浆模塑产品。
[0174]
实施例1
[0175]
在具备回流冷凝管，氮气导入管，温度计和搅拌器的500ml四口瓶中加入80克ch2＝c(ch3)c(o)-o-(ch2)3[si(ch3)2o]n-si(ch3)2c4h9(分子量为500，记为si-5)，20克甲基丙
烯酸二甲基氨基乙酯ch2＝c(ch3)c(o)-o-ch2ch2n(ch3)2(记为dm)，100克甲基乙基酮(以下记mek)，通氮气30分钟，缓慢升温至50-60℃，分次加入1.4克过氧化物类引发剂过氧化特戊酸叔丁酯，控制反应温度60℃反应20小时，得到聚合物a溶液约200克，固体份含量约为50％。
[0176]
加入295克水和5.8克冰乙酸，在70℃情况保温搅拌1小时以上，在减压情况下将上述聚合物a溶液中的mek蒸馏除去，得到固体份为25％的水分散液。
[0177]
实施例2
[0178]
在具备回流冷凝管，氮气导入管，温度计和搅拌器的500ml四口瓶中加入80克ch2＝c(ch3)c(o)-o-(ch2)3[si(ch3)2o]n-si(ch3)2c4h9(分子量为1000，记为si-10)，20克甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯ch2＝c(ch3)c(o)-o-ch2ch2n(ch3)2(记为dm)和100克甲基乙基酮(以下记mek)，通氮气30分钟，缓慢升温至50-60℃，分次加入1.4克过氧化物类引发剂过氧化特戊酸叔丁酯，控制反应温度60℃反应20小时，得到聚合物a溶液约200克，固体份含量约为50％。
[0179]
加入295克水和5.8克冰乙酸，在70℃情况保温搅拌1小时以上，在减压情况下将上述聚合物a溶液中的mek蒸馏除去，得到固体份为25％的水分散液。
[0180]
实施例3-4
[0181]
实施例3-4采用的工艺与实施例1完全一样，但分别采用不同分子量的聚硅氧烷单体进行合成实验。分别记为si-20(分子量为2000)，si-30(分子量为3000)。
[0182]
性能测试分别选三种方式进行:
[0183]
(1)表面涂布处理：准备10张重量为230克/m2的白卡纸，采用淀粉糊化液(20％浓度)加共聚物处理剂(5％)在表面进行涂布，纸张的斥油的性能按tappi等级，斥水的性能按cobb值的方法进行测试；
[0184]
(2)表面施胶处理：准备10张重量为50克/m2的纸，用淀粉(6％)加共聚物处理剂(5％)的溶液对纸张按表面施胶的方法进行处理。纸张的斥油的性能按tappi等级，斥水的性能按cobb值的方法进行测试；
[0185]
(3)湿部处理：准备一份浓度为1％的纸浆溶液，按干浆板重量份，加入2％的烷基烯酮二聚体(akd)类型施胶剂和10％的处理剂，制成10英寸的圆盘，重量为20克。用85℃色拉油测试20分钟，根据渗透情况进行分级打分；用100℃开水测试30分钟，记通过或漏水。性能总结如表2：
[0186]
表2测试性能对比表
[0187] 实施例1实施例2实施例3实施例4sisi-5si-10si-20si-30230克重卡纸5％5％5％5％kit2221cobb(g/100cm2)2019222550克重薄纸5％5％5％5％kit2221cobb(g/100cm2)2019222510英寸餐盘10％10％10％10％
85℃色拉油5542100℃开水通过通过通过通过
[0188]
实施例5-8
[0189]
实施例5-8采用的工艺与实施例1完全一样，但单体i的含量从30％到80％不等，含氨基的单体ii含量做相应的调整。性能总结如表3：
[0190]
表3测试性能对比表
[0191] 实施例1实施例5实施例6实施例7实施例8si-580％60％50％40％30％dm20％40％50％60％70％230克重卡纸5％5％5％5％5％kit22110cobb(g/100cm2)202123263050克重薄纸5％5％5％5％5％kit22110cobb(g/100cm2)202123263010英寸餐盘10％10％10％10％10％85℃色拉油54322100℃开水通过通过通过漏水漏水
[0192]
实施例9-13
[0193]
实施例9-13采用的工艺与实施例1完全一样，但分别采用不同的单体i进行合成实验。
[0194]
例9单体结构为ch2＝c(ch3)c(o)-o-(ch2)3[si(ch3)2o]n-si(ch3)3(分子量为500)记为si-5me
[0195]
例10单体结构为ch2＝c(ch3)c(o)-o-(ch2)3[si(ch3)2o]n-si(ch3)2c8h
17
(分子量为500)记为si-5oct
[0196]
例11单体结构为ch2＝c(ch3)c(o)-(nh)-(ch2)3[si(ch3)2o]n-si(ch3)2c4h9(分子量为500)记为si-5bu(n)
[0197]
例12单体结构为支化结构，
[0198]
ch2＝c(ch3)c(o)-o-(ch2)3si(ch3)[(si(ch3)2o]n-si(ch3)2c4h9]2(分子量为500)记为si-5-2bu
[0199]
例13单体结构为支化结构，
[0200]
ch2＝c(ch3)c(o)-o-(ch2)3si(ch3)[(si(ch3)2o]n-si(ch3)2(ch2)3och3]2(分子量为500)记为si-5-2ome
[0201]
性能总结如表4：
[0202]
表4测试性能对比表
[0203] 实施例1实施例9实施例10实施例11实施例12实施例13sisi-5si-5mesi-5octsi-5bu(n)si-5-2busi-5-2ome230克重卡纸5％5％5％5％5％5％kit222222
cobb(g/100cm2)20202122242550克/米2薄页纸5％5％5％5％5％5％kit223222cobb(g/100cm2)20211919242510英寸餐盘10％10％10％10％10％10％85℃色拉油555554100℃开水通过通过通过通过通过通过
[0204]
实施例14-17
[0205]
实施例14-17采用的工艺与实施例1完全一样，分别采用不同的引发剂来代替过氧化特戊酸叔丁酯(tbpv)，分别是：过氧化苯甲酰(记为bpo)，偶氮二异丁腈(记为aibn)，偶氮二异戊腈(记为ambn)，偶氮二异丁酸二甲酯(记为aibme)。性能总结如表5：
[0206]
表5测试性能对比表
[0207] 实施例1实施例14实施例15实施例16实施例17引发剂tbpvbpoaibnambnaibme230克重卡纸5％5％5％5％5％kit22222cobb(g/100cm2)202023232250克/米2薄纸5％5％5％5％5％kit22222cobb(g/100cm2)201923232510英寸餐盘10％10％10％10％10％85℃色拉油55545100℃开水通过通过通过通过通过
[0208]
实施例18-21
[0209]
实施例18-21采用的工艺与实施1完全一样，但分别采用不同的溶剂来代替mek，分别是：ea：乙酸乙酯，ace：丙酮，eol:乙醇，ipa:异丙醇。性能总结如表6：
[0210]
表6测试性能对比表
[0211] 实施例1实施例18实施例19实施例20实施例21溶剂mekeaaceeolipa230克重卡纸5％5％5％5％5％kit21212cobb(g/100cm2)202822302050克/米2薄页纸5％5％5％5％5％kit21212cobb(g/100cm2)202922292010英寸餐盘10％10％10％10％10％85℃色拉油52525100℃开水通过漏水通过漏水通过
[0212]
实施例22
[0213]
在具备回流冷凝管，氮气导入管，温度计和搅拌器的500ml四口瓶中加入80克ch2＝c(ch3)c(o)-o-(ch2)3[si(ch3)2o]n-si(ch3)2c4h9(分子量为500)(记为si-5)，20克甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯ch2＝c(ch3)c(o)-o-ch2ch2n(ch3)2(记为dm)和100克甲基乙基酮(记为mek)，通氮气30分钟，缓慢升温至50-60℃，分次加入1.4克过氧化物类引发剂过氧化特戊酸叔丁酯，控制反应温度60℃反应20小时，得到聚合物a溶液约200克，固体份含量约为50％。
[0214]
加入244克水和5.8克冰乙酸，在70℃情况保温搅拌1小时以上。在减压情况下将上述聚合物a溶液中的mek蒸馏除去，再添加50克1％的双氧水(h2o2)，保温70℃搅拌1小时，溶液降温后得到固体份为25％的水分散液。
[0215]
实施例23
[0216]
实验第一步与实施例1完全相同，但第二步仅加入半量的双氧水(h2o2)进行氧化成部分的氮氧化物。
[0217]
加入270克水和5.8克冰乙酸，在70℃情况保温搅拌1小时以上，在减压情况下将上述聚合物a溶液中的mek蒸馏除去。再添加25克1％的双氧水(h2o2)，保温70℃搅拌1小时，溶液降温后得到固体份为25％的水分散液。
[0218]
实施例24
[0219]
在具备回流冷凝管，氮气导入管，温度计和搅拌器的500ml四口瓶中加入80克ch2＝c(ch3)c(o)-o-(ch2)3[si(ch3)2o]n-si(ch3)2c4h9(分子量为500)(记为si-5)，20克n-[3-(二甲氨基)丙基]-2-甲基-2-丙烯酰胺ch2＝c(ch3)c(o)-nh-ch2ch2ch2n(ch3)2(记为dn)和100克甲基乙基酮(以下记mek)，通氮气30分钟，缓慢升温至50-60℃，分次加入1.4克过氧化物类引发剂过氧化特戊酸叔丁酯，控制反应温度60℃反应20小时，得到聚合物a溶液约200克，固体份含量约为50％。
[0220]
加入295克水和5.8克冰乙酸，在70℃情况保温搅拌1小时以上，在减压情况下将上述聚合物a溶液中的mek蒸馏除去，得到固体份为25％的水分散液。
[0221]
实施例25
[0222]
在具备回流冷凝管，氮气导入管，温度计和搅拌器的500ml四口瓶中加入80克ch2＝c(ch3)c(o)-o-(ch2)3[si(ch3)2o]n-si(ch3)2c4h9(分子量为500)(记为si-5)，20克n-[3(二甲胺基)丙基]-2-甲基-2-丙烯酰胺ch2＝c(ch3)c(o)-nh-ch2ch2ch2n(ch3)2(记为dn)和100克甲基乙基酮(记为mek)，通氮气30分钟，缓慢升温至50-60℃，分次加入1.4克过氧化物类引发剂过氧化特戊酸叔丁酯，控制反应温度60℃反应20小时，得到聚合物a溶液约200克，固体份含量约为50％。
[0223]
加入244克水和5.8克冰乙酸，在70℃情况保温搅拌1小时以上。在减压情况下将上述聚合物a溶液中的mek蒸馏除去，再添加50克1％的双氧水(h2o2)，保温1小时以上，溶液降温后得到固体份为25％的水分散液。
[0224]
实施例26
[0225]
在具备回流冷凝管，氮气导入管，温度计和搅拌器的500ml四口瓶中加入80克ch2＝c(ch3)c(o)-o-(ch2)3[si(ch3)2o]n-si(ch3)2c4h9(分子量为500)(记为si-5)，20克n-[3(二甲胺基)丙基]-2-甲基-2-丙烯酰胺ch2＝c(ch3)c(o)-nh-ch2ch2ch2n(ch3)2(记为dn)和100克甲基乙基酮(记为mek)，通氮气30分钟，缓慢升温至50-60℃，分次加入1.4克过氧化物类引发剂过氧化特戊酸叔丁酯，控制反应温度60℃反应20小时，得到聚合物a溶液约200克，
固体份含量约为50％。
[0226]
加入270克水和5.8克冰乙酸，在70℃情况保温搅拌1小时以上，在减压情况下将上述聚合物a溶液中的mek蒸馏除去。再添加25克1％的双氧水(h2o2)，保温1小时以上，溶液降温后得到固体份为25％的水分散液。性能总结如表7：
[0227]
表7测试性能对比表
[0228] 实施例1实施例22实施例23实施例24实施例25实施例26dm202020
ꢀꢀꢀ
dn
ꢀꢀꢀ
202020双氧水处理未处理5025未处理5025230克重卡纸5％5％5％5％5％5％kit212212cobb(g/100cm2)20242020252250克/米2薄页纸5％5％5％5％5％5％kit212212cobb(g/100cm2)20242020222210英寸餐盘10％10％10％10％10％10％85℃色拉油545545100℃开水通过通过通过通过通过通过
[0229]
实施例27
[0230]
在具备回流冷凝管，氮气导入管，温度计和搅拌器的500ml四口瓶中加入80克ch2＝c(ch3)c(o)-o-(ch2)3[si(ch3)2o]n-si(ch3)2c4h9(分子量为500)(记为si-5)，20克甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯ch2＝c(ch3)c(o)-o-ch2ch2n(ch3)2(记为dm)和100克甲基乙基酮(记为mek)，加入十二烷基硫醇0.2克。通氮气30分钟，缓慢升温至50-60℃，分次加入1.4克过氧化物类引发剂过氧化特戊酸叔丁酯，控制反应温度60℃反应20小时，得到聚合物a溶液约200克，固体份含量约为50％。
[0231]
加入295克水和5.8克冰乙酸，在70℃情况保温搅拌1小时以上，在减压情况下将上述聚合物a溶液中的mek蒸馏除去，得到固体份为25％的水分散液。
[0232]
实施例28-30
[0233]
实施例28-30采用的工艺与实施例27完全一样，但加入的链转移剂量不同，类型不同，分别采用了十二烷基硫醇(d12-sh)，3-巯基丙酸(dc3-sh)。性能总结如表8：
[0234]
表8测试性能对比表
[0235] 实施例1实施例27实施例28实施例29实施例30链转移剂g无d12-sh 0.2d12-sh 0.5dc3-sh 0.2dc3-sh 0.5230克重卡纸5％5％5％5％5％kit22111cobb(g/100cm2)202230293050克/米2薄页纸5％5％5％5％5％kit22111cobb(g/100cm2)2022302930
10英寸餐盘10％10％10％10％10％85℃色拉油55433100℃开水通过通过漏水漏水漏水
[0236]
虽然已经说明和描述了本发明的一些示例性实施方式，然而本发明不限于所公开的实施方式。相反，本领域普通技术人员将认识到，在不脱离如所附权利要求中描述的本发明的精神和范围的情况下，可对所描述的实施方式进行一些修饰和改变。