Page 203 - 《精细化工》2021年第1期

第 1 期 张 倩，等: 色粉纸用自交联丙烯酸树脂乳液的合成及性能 ·193·

Key words: water-based acrylic resin emulsion; toner paper sand-fixing agent; core-shell structure; solid
sand; papermaking chemicals

色粉纸是以白卡纸为基材上层通过黏合剂将刚 化学试剂厂；甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸羟
玉砂固定，得到的表面具有特殊磨砂性质的纸张。 丙酯（HPA）、甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）、甲
由于其表面特殊的纹理结构可以提高色粉笔的留着 基丙烯酸异辛酯（EHMA），分析纯，广东翁江化学
和吸附，从而使颜色鲜艳，不易脱落，容易保存。 试剂有限公司；甲基丙烯酸（MAA），分析纯，天
目前，国内色粉纸以国外进口为主，如法国的康颂 津市科密欧化学试剂有限公司；十二烷基硫酸钠
密丹色粉纸，价格比较贵，有压制的纹理，但是纸 （针）（SDS）、乳化剂 OP-10，分析纯，天津市河
基比较光滑，磨砂感不足，不易反复加工。国内大 东区红岩试剂厂；碳酸氢钠（NaHCO 3 ）、过硫酸铵
部分色粉纸为自主传统工艺生产，是在基材白卡纸 （APS），分析纯，天津市天力化学试剂有限公司；
与表材刚玉砂间使用聚醋酸乙烯酯白乳胶黏合剂。 硅酸镁铝、水性消泡剂、水性分散剂，分析纯，赢
而白乳胶作为色粉纸黏合剂，存在耐水性差，黏度 创特种化学有限公司；刚玉砂 300 目，河南弘泽新
过大，干燥时间较长，保质期较短易沉淀分层甚至 材料有限公司；SKST-B7050 型白乳胶，三棵树涂料
发霉等问题。其作为色粉纸黏合剂加工难度大，黏 股份有限公司。
结强度有限，绘画时容易掉沙。因此，色粉原纸与 1.2 方法
表面材料的黏合剂选择是生产的关键点，其决定了 将 m(SDS)∶ m(OP-10)=1∶ 2 的复配 乳化 剂
色粉纸的应用性能。 （1.5 g）和去离子水（74 mL）放入装有磁力搅拌
丙烯酸酯树脂黏合剂由于易于保存，干燥成型 器、滴液漏斗的三口烧瓶中，在水浴锅中高速搅拌
迅速，且具有优良的耐候性和耐水性，已经在纺织、 升温至反应温度 80 ℃；然后配制混合单体 63 g（MA
包装以及建筑等领域有较成熟的应用 [1-4] 。但传统丙
20 g，BA 20 g，MMA 20 g，HPA 2 g，EHMA 1 g），
烯酸酯树脂乳液又存在“热黏冷脆”、最低成膜温度
取混合单体质量的 20%与 1/5 引发剂溶液（APS
高等不足，作为色粉纸黏合剂使用时粘接力低，不
0.34 g，NaHCO 3 0.73 g，去离子水 25 mL）加入烧
易形成结合力强且耐磨性好的涂层，因而不能直接 瓶中进行搅拌，出现蓝相后，继续 80 ℃保温反应
作为色粉纸专用黏合剂 [5-6] 。目前，未见将丙烯酸酯
2 h，得到核聚合乳液；在核聚合乳液基础上采用连
树脂乳液应用在色粉纸固砂上的报道（已经查新报
续滴加方式将剩余混合单体和 MAA（2 g）的混合
告证实，查新报告编号 2020-155）。
液（52.4 g）与剩余 4/5 引发剂滴加入反应液，调节
基于以上问题，本文从基础合成着手，改变单
滴加速度使滴加时间在 1.5~2.0 h，同时保证引发剂
体的添加方式，在核层和壳层加入不同的软硬单体，
在单体滴加后 30 min 滴完，滴加结束后，80 ℃保温
使得核层与壳层具有不同的玻璃化转变温度，赋予
聚丙烯酸酯类乳液软核硬壳的性质 [7-9] ，用来改善 3 h，最后冷却至室温，调节 pH 7.0~8.0，出料。得
乳液稳定性以及胶膜成膜性能 [10] 。同时，添加功能 到固含量为 40%的具有软核硬壳结构水性丙烯酸酯
聚合乳液（WAPE）。合成路线如下所示。
单体甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）作为内交联固

化剂对丙烯酸酯树脂进行化学改性，使其形成交联
的三维网状自交联结构 [11-12] ，从而使产品具有更强
的交联性、防水性，克服丙烯酸树脂“热黏冷脆”
问题，同时使黏合层具有更好的附着力，能够形成
更加均匀、黏接力强、成膜硬而韧和对色粉粒子的
吸附度高的固砂层 [13] 。通过讨论 GMA 用量对乳液
以及胶膜性能的影响，从而确定 GMA 的最佳用量，
制成一种专用自交联丙烯酸酯类黏合剂用于色粉纸
表面固砂剂。

1 实验部分

1.1 材料
丙烯酸甲酯（MA），分析纯，天津市福晨化学
试剂厂；丙烯酸丁酯（BA），分析纯，天津市大茂