纸张上光工艺是在纸张表面涂（或喷、印）上一层涂料，经流平、干燥、压光、固化后在纸张表面形成薄而均匀的透明光亮层。该层不仅使纸张表面光亮、平滑，图文色彩更鲜明，而且还起防潮、防污、耐磨等作用。最为重要的是，该工艺使纸张涂饰后不影响打浆循环利用，可以解决纸塑覆膜材料回收利用时因打浆困难所造成的“二次污染”问题，真正是绿色包装，正在迅速推广应用于广告装潢、书籍封面、标签、纸盒、纸袋等领域。 该工艺的重要材料纸张上光涂料（以下简称上光油）成为近几年研究的热点。类型大致有溶剂型、水性型和活性稀释剂型三种。溶剂型上光油中含有大量有机挥发物（VOC），对人体健康、环境保护造成严重危害，也存在一定的火灾隐患。随着环保法规的确立和人们环保意识的增强，溶剂型上光油逐渐被淘汰。活性稀释剂型上光油固化速度快、成膜性能好且光泽优异，但在施工中加入较多低分子量稀释剂，成膜工艺控制难度较大，对环境和施工者也存在一定的污染问题，而且一些原材料价格也较高。只有水性型上光油成本低、原材料来源方便、污染最小、发展速度很快。现研究较多的是丙烯酸酯类水乳液上光油。一般的丙烯酸酯类水乳液上光油色浅、光亮，具有优异的耐候性和保光保色性，但存在耐溶剂性较差，热粘冷脆现象严重等问题。核/壳型丙烯酸酯类水乳液上光油通过粒子设计技术研制而成，解决了涂膜热粘冷脆等问题，综合性能优于一般丙烯酸酯类水乳液上光油。为了进一步提高上光油的使用性能，研究开发了交联型水乳液上光油和有机硅改性的丙烯酸酯共聚水乳液上光油，尤其后者，在保持丙烯酸酯水乳液上光油化点的同时，使涂膜耐污性、耐磨性、柔韧性等有明显改善。但有机硅单体的选用、有机硅单体向共聚物中引入等技术问题尚待进行深入、广泛的研究。 为了研制出综合性能好的纸张用上光油，本工作提出了如下的材料设计、粒子设计、分子设计和工艺设计：用价格较低、来源广泛方便的带两种官能团的有机硅制备苯-丙-有机硅共聚物水乳液，硬核、软壳的核/壳型，核-壳间通过羧基、环氧基反应以接 摘 要 枝的机理形成化学键连接，利用有机硅单体一种官能团参与共聚，分步聚合，控制乳液 中大分子间基本上不发生交联，涂膜后在烘干过程中乳胶膜形成适度的交联结构。基于 此，以苯乙烯（St）、甲基丙烯酸甲酯（MMua）、丙烯酸丁酯（BA）、带梭基单体为核单体， MllA、BA、带环氧基单体为壳－l单体，lIMA、BA、带环氧基单体、有机硅单体为壳－2单 体，过硫酸按（APS）为引发剂，十二烷基苯磺酸钠（SDBS）和聚乙二醇辛基苯基醚（OP）、为复合乳化剂，采用预乳化、分步乳液聚合和分步控制PH的方法制备硬核软壳型苯－ 丙－有机硅共聚乳液。对核／壳单体比，核中软、硬单体比，复合乳化剂配比及用量，引 发剂用量及加入方式，单体加入方式，PH值调节剂加入量及加入方式，聚合反应温度， 升温程序，搅拌速度等工艺条件进行了研究，对聚合稳定性，乳液储存稳定性和钙离子 稳定性，乳液成膜性能，乳液的流变行为，乳液中共聚物（包括乳胶膜）的化学结构、 玻璃化转变温度及耐热氧化性、耐水性、耐污染性等进行了表征。得到了如下主要结果 和结论： 1．按照本工作的设计思想和研究方案，制备出的硬核软壳型苯－丙－有机硅共聚物乳 液，核、壳间梭基与环氧基发生了反应，有机硅单体有一1，＝左右参与了共聚，核壳间形 成了化学键连接，乳胶粒于结构比较稳定，低温（室温）成膜性好，乳胶膜在烘干（60 ’C或105’C）过程中通过白交联机理形成了适度交联结构，透明光亮，有好的耐水、耐 污染、耐溶剂、耐热氧化等优良性能，原料来源丰富、方便，是一种比较理想的纸张上 光用涂料（上光油）。 2．筛选出一套较佳的工艺条件：核／壳单体比50／50（重量比，下同），带梭基单体用 量3～4％，带环氧基单体川量6～8％，有机硅单体川量（10％，gH值调节剂加入量0．Zg， 复合乳化剂SDBS／OP配比70／30、用量为水＋单体量的3％，引发剂为过硫酸按，加入量 0．2％；70％核单体预乳化，间歇加料，30％不预乳化的核单体采取半连续滴加法后加；壳 单体预乳化，半连续加料，Zml／min；壳部分弓l发剂加于壳预乳液加入后；核、壳－1保 温 80士loC聚合，壳－2后期于 85士IC保温聚合，核聚合升温速率 ZC／min，壳后期升 温速率loC／Zmin；叩值调节剂溶液于壳－2预乳液加入前加，乳液pH＝6～卜 搅拌速度 230转／。in左右。单体转化率按近100％。 3．共聚物乳液的流变行为，在所研究的T、i·、T范围内，接近牛顿流体；影响 几的因素相当复杂，在所研究的工艺条件中，没有一种工艺条件规律性变化?