（有机化学专业论文）阳离子聚合物松香基乳液中性施胶剂的制备及应用性能.pdf

i i irl ii i 1l li t lll liif y 17 9 9 0 5 3 p r e p a r a t i o na n da p p l i c a t i a np e r f o r m a n c e o fc a t i o n i cp o l y m e r r o s i nb a s ee m u l s i o n n e u t r a ls i z i n ga g e n t at h e s i ss u b m i t t e dt o s h a a n x iu n i v e r s i t yo fs c i e n c ea n dt e c h n o l o g y i np a r t i a lf u l f i l l m e n to ft h er e q u i r e m e n tf o rt h ed e g r e eo f m a s t e ro fs c i e n c e b y r e n t i a n r i t h e s i ss u p e r v i s o r p r o f e s s o r l i x i a o r u i m a y 2 0 1 0 阳离子聚合物 松香基乳液中性施胶剂的制备及应用性能 摘要 随着造纸技术的不断进步 对纸张的性能要求不断提高 如何提高纸张 的施胶度 挺度 平滑度 掉粉现象 减少纸张的掉毛 提高产品的质量是 我国造纸行业多年来十分关注并急需解决的问题 松香作为传统浆内施胶剂 可明显提高纸张的施胶度 强度 并且松香有着价格低廉 可再生 资源丰 富等优点 阳离子高分散松香胶的研发是近几年松香类施胶剂研究的热点 阳离子高分散松香胶慢慢取代阴离子松香胶 并且酸性施胶转化为中性施胶 是造纸工业发展的必然趋势 本文以n 甲基吡咯烷酮 汩 为助溶剂 苯乙烯 s t 丙烯酸十八 酯 o d a 甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵 d m c 丙烯酰胺 a m 为 单体 通过无皂乳液共聚反应合成了阳离子高分子乳化剂 并用其制备了阳 离子松香 a k d 松香 石蜡中性施胶剂 通过对产物外观 粘度 稳定性及 其对纸张的施胶度 耐折度和环压强度的测定 探讨了两种阳离子高分子乳 化剂合成工艺与松香 a k d 松香 石蜡中性施胶剂制备工艺及其应用条件 通过红外光谱 f t i r 核磁共振氢谱 h n m r 凝胶渗透色谱 g p c 差示扫描量热 d s c 等检测手段对乳液分子结构 分子量及其共聚 物热转变性能进行了表征 通过透射电子显微镜 t e m 表面电位粒径仪 等检测手段对松香 a k d 松香 石蜡中性施胶剂相结构及其分布进行了测 定 研究结果表明 a 1 松香 a k d 中性施胶剂乳化剂合成条件为w a m w d m c w 0 d a w s t 3 5 1 5 2 5 2 5 引发剂加入量为1 反应温度 为7 0 2 松香 石蜡中性施胶剂乳化剂合成条件为w a m w d m c w o d a w s t 3 7 1 3 1 7 3 3 引发剂加入量为0 8 反应温 度为7 0 bf t i r h n m r 测试结果证实了乳化剂中各官能团及单体单元的存 在 用g p c 检测结果证实了产物为高分子化合物 d s c 检测结果证实了高 分子乳化剂玻璃化转变温度为7 0 c 1 松香 a k d 施胶剂的较佳制备条件为m 松香 m a k d m 乳化剂 1 1 4 3 制备温度为9 5 2 松香 石蜡施胶剂的较佳制备条 件为m 松香 m 石蜡 m 乳化剂 1 0 5 3 制备温度为9 5 dt e m 表面电位粒径仪分析结果可知乳化剂已包覆固体颗粒并呈球 形 颗粒表面光滑 粒子分布较均匀 松香 a k d 松香 石蜡中性施胶剂平 均粒径分别为4 6 4 5 n m 5 1 5 2 n m z e t a 电位分别为 3 4 0 6 m y 5 9 3 4 m v e 松香 a k d 松香石蜡中性施胶剂具有优异的施胶效果 施胶剂加入 量为l 时纸张施胶度分别可达2 9 8 s 15 7 s 环压强度分别可达5 9 8 n m g 5 9 2 n m g f 扫描电子显微镜 s e m 测试结果表明纤维表面的光亮度下降 纤维 均排列紧密 细小纤维互相粘结成片后和较粗纤维贯串起来 空隙率降低 g 纸张接触角测试结果表明用松香 a k d 松香 石蜡中性施胶剂进行施 胶后 纸张接触角分别达到1 0 9 0 1 0 4 5 0 关键词 高分子表面活性剂 松香 a k d 石蜡 浆内施胶剂 阳离子中 性施胶剂 p r e p a r a t i o na n da p p l i c a t i a np e r f o r m a n c e o fc a t i o n i cp o ij 门 e r r o s i nb a s ee m u l s i o n n e u t r a ls i z i n ga g e n t a bs t r a c t w i t ht h e d e v e l o p m e n t o f p a p e r m a k i n gt e c h n o l o g y a n d i n c r e a s i n g r e q u i r e m e n t so fp a p e rq u a l i t y h o wt oi m p r o v et h es i z i n gd e g r e e s t i f f n e s s s m o o t h n e s s r e d u c el i n ta n dd u s to fp a p e ra n di m p r o v ep r o d u c t sq u a l i t yh a sb e e n av e r yc o n c e r n e da n du r g e n tq u e s t i o ni nc h i n e s ep a p e ri n d u s t r yi nt h ep a s t y e a r s a sat r a d i t i o n a li n t e r n a ls i z i n ga g e n t r o s i nc a no b v i o u s l yi m p r o v ep a p e r s i z i n gd e g r e e a n dp a p e rs t r e n g t ha n dr o s i nh a sa d v a n t a g e so fl o wp r i c e r e n e w a b l ec a p a c i t ya n da b u n d a n tr e s o u r c e s c a t i o n i cr o s i ns i z i n ga g e n ti sa l s oa c u r r e n tr e s e a r c hh o ts p o ti nr o s i nc a t e g r o r i e ss i z i n ga g e n tr e s e a r c h t h ef a c tt h a t c a t i o n i cr o s i ns i z i n ga g e n ti sg r a d u a l l yr e p l a c i n ga n i o n i co n ea n da c i ds i z i n g c o n v e r t st on e u t r a ls i z i n gh a sb e e na ni n e v i t i b l et r e n di np a p e ri n d u s t r y u s i n gn m e t h y l 一2 一p y r r o l i d o n e n m p a sc o s o l v e n t a z o b i s i s o b u t y r o n i t r i l e a si n i t i a t o ra n dm e t h a c r y l o y l o x y e t h y lt r i m e t h y la m m o n i u mc h l o r i d e d m c a c r y l a m i d e a m s t y r e n e s t o c t a d e c y la c r y l a t e o d a a sm o n o m e r s c a t i o n i c p o l y m e r i c e m u l s i f i e rw a ss y n t h e s i z e db yt h es o a p f r e ee l m u l s i o np o l y m e r i z a t i o n b a s e do nw h i c hc a t i o n i ca k d r o s i n w a x r o s i ns i z i n ga g e n t sw e r ep r e p a r e d b y t h em e a s u r e m e n to fp r o d u c t sv i s c o s i t y s t a b i l i t y a p p e a r a n c e p a p e rs i z i n gd e g r e e f o l d i n gd e g r e ea n dr i n gc r u s ht e s t t h eo p t i m a ls y n t h e s i st e c h n o l o g yo f t w ok i n d s o fc a t i o n i cp o l y m e re m u l s i f i e rw e r ed i s c u s s e d s ow a st h ep r e f e r a b l ep r e p a r a t i o n p r o c e s so fr o s i n a k d r o s i n w a xs i z i n ga g e n t t h es t r u c t u r ea n dm o l e c u l a rw e i g h ta sw e l la st h e r m a lt r a n s i t i o np r o p e r t i e s o ft h ee m u l s i f i e rw e r ec h a r a c t e r i z e db yi n f r a r e ds p e c t r o s c o p yo r n u c l e a r m a g n e t i c r e s o n a n c e p g e lp e r m e a t i o nc h r o m a t o g r a p h y g p c d i f f e r e n t i a ls c a n n i n gc a l o r i m e t r y d s c a n do t h e ri n s t r u m e n t s t r a n s m i s s i o n e l e c t r o nm i c r o s c o p i c n 三m a n ds u r f a c ep o t e n t i a lg r a i n s i z ei n s t r u m e n tw e r e u s e dt om e a s u r et h ep h a s es t r u c t u r ea n dd i s t r i b u t i o no fr o s i n a k d r o s i n w a x s i z i n ga g e n t t h er e s u l t sa r ea sf o l l o w s i i i a 1 t h eo p t i m a ls y n t h e t i cp r o c e s so fr o s i n a k ds i z i n ga g e n te m u l s i f i e r w a s w 心d w d m c w o d a w s t 35 15 2 5 2 5 i n i t i a t o ra d d i n g d o s a g ew a s1 r e a c t i o nt e m p e r a t u r ew a s7 0 2 t h eo p t i m a ls y n t h e t i c p r o c e s so fr o s i n w a xs i z i n ga g e n te m u l s i f i e rw a s w a m w d m c w o d a w s t 3 7 1 3 17 3 3 i n i t i a t o ra d d i n gd o s a g ew a so 8 r e a c t i o nt e m p e r a t u r e w a s6 5 bt h ee x i s t e n c eo fv a r i o u sm o n o m e ru n i t sa n df u n c t i o n a lg r o u p si nt h e e m u l s i f i e rw a sc o n f i r m e db yi n f r a r e d i r n u c l e a rm a g n e t i cr e s o n a n c en m r h n m r t h ew e i g h ta v e r g em o l e c u l a rw e i g h ta n di t sd i s t r i b u t i o nw a s c o n c l u d e db yg p c d s cm e a s u r e m e n tr e s u l tc o n c l u d e dt h a tt h eg l a s st r a n s i t i o n t e m p e r a t u r eo fp o l y m e re m u l s i f i e rw a s7 0 c 1 p r e f e r a b l ep r e p a r a t i o nc o n d i t i o n so fr o s i n a k ds i z i n ga g e n ta r ea s f o l l o w s m r o s i n m a r d m e m u l s i f i e r l1 3 4 p r e p a r a t i o nt e m p e r a t u r e w a s9 5 c 2 p r e f e r a b l ep r e p a r a t i o nc o n d i t i o n so fr o s i n w a xs i z i n ga g e n ta r ea s f o l l o w s m r o s i n m w a x m e m u l s i f i e r 2 i 3 p r e p a r a t i o nt e m p e r a t u r ew a s 9 5 dt r a n s m i s s i o ne l e c t r o n m i c r o s c o p y t e m s u r f a c ee l e c t r i cp o t e n t i a l p a r t i c l es i z ei n s t r u m e n ta n a l y s i sr e s u l t ss h o w e dt h a ts o l i dp a r t i c l e si nt h ef o r mo f s p h e r eh a sb e e ne n c a p s u l e db ye m u l s i f i e r r e s u l t i n gi nas m o o t hs u r f a c ea n da n e v e n l yd i s t r i b u t e dp a r t i l es i z e t h ea v r a g ep a r t i c l es i z eo fr o s i n a k da n d r o s i n w a xa r e4 6 4 5n l t la n d515 2n l n r e s p e c t i v e l y t h ez e t ap o t e n t i a lo ft h et w o s i z i n ga g e n ta r e 3 4 0 6m v a n d 5 9 3 4m v r e s p e c t i v e l y er o s i n a k da n dr o s i n w a xs i z i n ga g e n th a v ee x c e l l e n ts i z i n ge f f e c t w h e nt h em a s sc o n t e n to fs i z i n ga g e n tf o ri n t e r n a l s i z i n gb e i n gl t h es i z i n gd e g r e eo fp a p e rr e a c h e dt o2 98 sa n d157s t h er i n gc o m p r e s s i o ns t r e n g t hw a su pt o5 9 8n m ga n d5 9 2n m g r e s p e c t i v e l y ft h es e mr e s u l t ss h o w e dt h a tp 印e rf i b e r sw i t har e d u c e dp o r o s i t yw e r e a r r a n g e dd e n s e l ya n dt h ef i b e rs u r f a c eb r i g h t n e s sd e c r e a s e d w i t ht h i nf i b e r s b o n e dt oe a c ho t h e ro rt i g h t l yb o n d e dt ot h i c k e ro n e s g1 1 1 ec o n t a c ta n g l ea n a l y s i so ft h es i z e dp a p e r ss h o w e dt h a ta f r e ru s i n gt h e r o s i n a k ds i z i n ga g e n ta n dr o s i n w a xs i z i n ga g e n t t h ep a p e rs u r f a c ew a su pt o 10 9 0 10 4 5 0 r e s p e c t i v e l y i v v 目录 摘要 i a b s t r a c t i f 了j i 乏 i 1 绪论 1 1 1 弓i 言 1 1 2 无皂乳液共聚 1 1 2 1 无皂乳液共聚成核机理 1 1 2 2 无皂乳液稳定性的研究 一3 1 2 3 无皂乳液的应用 3 1 3 施胶剂的研究现状及发展趋势 4 1 3 1 纸张施胶的发展过程 4 1 3 2 施胶剂的应用现状及发展趋势 4 1 4 阳离子松香施胶剂 c r s e 5 1 4 1c r s e 的简介及特点 5 1 4 2c r s e 的国内外研究情况 5 1 4 3c r s e 的施胶机理 6 1 5a k d 中性施胶剂 6 1 5 1a k d 主要性能及特点 6 1 5 2a k d 施胶机理 6 1 6 石蜡类施胶剂及施胶机理 7 1 7 阳离子聚合型乳液中性施胶剂 8 1 8 乳液松香施胶剂的制备工艺综述 8 1 8 1 松香施胶剂的制备方法 8 1 8 2 影响松香施胶剂稳定性的因素 9 1 9 乳化剂在制备松香胶中的作用及机理 9 1 9 1 乳化剂的作用 9 1 9 1 高分子乳化剂的乳化机理 9 1 1 0 本课题的研究目的及其意义 1 0 2 阳离子高分子乳化剂的合成及性能 1 2 2 1 乳化剂原料的选择及其预处理 1 2 2 1 1 主要单体选择 1 2 2 1 2 功能性单体选择 1 2 2 1 3 引发剂的选择与预处理 1 3 2 1 4 合成仪器 1 3 2 1 5 合成原料 1 3 2 2 乳化剂的合成原理与工艺 1 4 2 2 1 乳化剂的合成理论支持 1 4 2 2 2 乳化剂的合成工艺 1 4 2 2 3 乳化剂性能测试 1 4 2 3 松香 a k d 及松香 石蜡中性施胶剂的制备及其性能测试 1 5 2 3 1 仪器及设备 1 5 2 3 2 原料 1 6 2 3 3 制备原理 16 2 3 4 制备工艺 1 6 2 3 5 性能测定 1 6 2 4 结果与讨论 1 7 2 4 1 乳化剂的性质 1 7 2 4 2 松香 a k d 松香 石蜡胶乳用乳化剂制备条件研究 17 2 4 3 松香 a k d 松香 石蜡中性施胶剂制备条件研究 2 5 3 结构与性能测试 2 8 3 1 乳化剂结构与性能测试 2 8 3 1 1 红外光谱分析 2 8 3 1 2 核磁共振氢波谱分析 2 9 3 1 3 凝胶渗透色谱分析 3 0 3 1 4 差示扫描量热分析 3 1 3 1 5 临界胶束浓度 3 2 3 1 6 浊点 3 4 3 2 松香 u 松香 石蜡中性施胶剂的结构与性能测定 3 4 3 2 1 施胶剂透射电镜分析 3 4 3 2 1 粒子粒径及分布的确定 3 5 4 松香 a k d 松香 石蜡中性施胶剂在浆内施胶中的应用 3 8 4 1 实验部分 3 8 4 1 1 乳化剂的合成 3 8 4 1 2 松香 a k d 松香 石蜡中性施胶剂的制备 3 9 n 3 9 3 9 4 0 4 0 4 1 4 2 1 松香 a k d 旌胶工艺及效果 4 1 4 2 2 松香 石蜡施胶工艺及效果 4 4 4 3 纸张其他性能测试 4 7 4 3 1 环压强度 耐破度 耐折度的测定 4 7 4 3 2 纸张接触角及表面自由能的分析 4 8 4 3 3 施胶效果的扫描电镜分析 4 9 5 结论 51 5 1 乳化剂的合成与表征 5 1 5 2 施胶剂制备及结构表征 51 5 3 应用工艺及效果 5 2 5 4 仓u 新点 5 2 5 5 下步工作 一5 3 参考文献 5 4 鸳 谢 6 0 攻读学位期间发表的学术论文 6 l 原创性声明及关于学位论文使用授权的声明 6 2 i i i 阳离子聚合物 松香基乳液中性施胶剂的制备及应用性能 1 绪论 1 1 引言 作为造纸术发明国 纸张应用于我国民间已有悠久的历史 纸张的发明在传播人类 社会发展和人类文明过程中起了不可磨灭的作用 目前纸张仍然是人类生活中不可缺少 的重要资源 随着国民经济的高速发展 复印机 传真机的大量普及对高档纸 如打印 纸 无尘纸 静电复印纸 传真纸 双胶纸 的需求不断扩大 如何提高纸张的强度 施胶度 平滑度 挺度 减少纸张的掉毛 掉粉现象 提高产品的质量档次 以适应当 今印刷行业和包装行业对不同纸张的不同特性要求 是我国造纸行业几十年来十分关注 并急需解决的问题 1 2 1 我国是纤维资源丰富的国家 但是由于我国人口基数大的原因人均纤维资源占有量 却很贫乏 并且造纸工业中用到的纤维有纤维短 强度差 杂细胞多等缺点 这些缺点 大大影响着纸张的性能 因此不能满足人们对特殊纸张的要求 所以必须充分利用现有 的纤维资源 并用合理的方法对纸张进行特殊处理满足人们对某种特殊纸张的需求量 施胶过程作为造纸过程中的重要工艺赋予纸张抗油 抗水 抗乳液 抗印刷油墨 抗腐 蚀等性能 同时可提高光滑性 憎水性 印刷适应性 施胶剂有以上特殊功能是因为施 胶剂可改变纤维表面能 以控制水性液体向纸内渗透 对纸张纤维进行施胶通常是出于以下目的 a 最终使用的要求 如液体包装 胶版印刷 潮湿食品包装冷陈家禽和农产品装运 可胶粘性 水基油墨的持留 b 纸机操作 如施胶压榨胶液持留 涂料持留 压光机发面施胶液持留守 c 抵抗油湿 如办公均纸 谷物或化妆 装盒 食品杂货边装袋等 1 2 无皂乳液共聚 反应过程中完全不加或加极少量乳化剂的乳液聚合过程称作无皂乳液聚合 4 无皂 乳液聚合有以下优点 a 产物具有粒子大小均匀 粒子表面比较 光滑 不存在加入乳化剂带来的负面影 响 无皂乳液聚合过程中可加入电解质 依靠静电作用能使产品稳定 b 所制得的聚合物是单相体系 粒子尺寸均一且大于常规乳液聚合得出的粒子 1 2 1 无皂乳液共聚成核机理 从二十世纪七十年代开始 人们便对无皂乳液聚合的成核机理进行不断深入的研究 目前普遍被人接受的是齐聚物胶束成核和均相成核两种机理 如下所述 陕西科技大学硕士学位论文 在聚合反应前期 先在油相生成大量具有一定长度疏水链段 阳离子聚合物 险香基乳液中性施胶剂的制备及应用性能 1 2 2 无皂乳液稳定性的研究 a 影响稳定性的因素 影响无皂乳液稳定性能的主要因素如下 7 1 0 一 无皂乳液聚合中形成的表面活性物质包括 死 的表面活性齐聚 厂嘉雾墓篙 篓茬喜主蒿了嘉翼萼嚣雾罢蓄篥 聚物自由基 它们都对乳液稳 4 时 铝盐主要形成 a i o h 2 a i o h 2 可溶性铝盐易与游离松香结合生成粒度较小表面带正电荷的游离 松香酸颗粒 并通过静电引力吸附于带负电荷的纸浆纤维上 抄纸过程中 由于游离松 4 2 阳离子聚合物 松香基乳液中性施胶剂的制各及应用性能 香酸的软化温度较低 从而很快软化与纤维上的铝离子反应并继而将松香分子定位 使 疏水基转向纤维外侧 而亲水基与纤维羟基牢固结合 形成一层良好的疏水层 纸料 p h 6 时a k d 在高 温下内酯环很容易与纤维中的羟基反应 实现均匀分布提高纸张的施胶度 因此施胶度 大大提高 当纸浆p h 值增大 p h 6 5 时施胶效果下降的主要原因之一是硫酸铝转 化为中性铝絮状物丧失正电性 失去消除杂阴离子干扰 留着颗粒等性能1 1 0 3 其次是大 量松香酸会转化为没有施胶效果的松香酸皂 当纸浆p h 值为6 时 逆向施胶的施胶度 达到最大值2 9 8s 表明加少量 3 a 1 2 s 0 4 3 可以明显提高旌胶效果 阳离子松香 舳 中性施胶剂可以在接近中性的环境中使用 再增大p h 值 减小a 1 2 s 0 4 3 用量 时施胶 度呈现下降趋势 当p h 值为7 时 即未加硫酸铝 手抄片的施胶度为9 4s 这表明阳 离子松香 a k d 中性施胶剂是自我留着型施胶剂 靠其本身所带的阳离子电荷就能自行 留着于带负电荷的纤维上 综合各种因素 确定纸浆p h 值为6 图4 2 纸浆p h 值对施胶效果的影响 f i 9 4 2e f f e c to fp a p e rp u l pp ho ns i z i n gd e g r e e d 施胶剂用量对施胶度的影响 图4 3 施胶剂用量对施胶效果的影响 f i 9 4 3e f f e c to fs i z i n ga g e n td o s a g eo ns i z i n gd e g r e e 4 3 陕西科技大学硕士学位论文 当纸浆p h 值为6 时施胶剂用量对施胶效果的影响见图4 3 由图4 3 可以看出 随着乳液用量的增加 纸张的施胶度随之增加 当乳液用量超 过1 o 时 再增加乳液用量 施胶度的变化不大 这是由于随着乳液用量的增加纸张 纤维表面对松香 a k d 颗粒的吸附量也增加 导致施胶度增加 当乳液用量增加到一 定值时 纤维对松香 a k d 颗粒的吸附量达到了饱和 因此再增加乳液用量时施胶度 变化不再明显 综合各种因素 确定乳液用量为1 e 施胶剂与日本阴离子松香胶施胶性能比较 当施胶剂用量1 时 在不同p h 值条件下阳离子松香 j 蛐 中性施胶剂 逆向施胶 与日本产阴离子松香胶 正向施胶 施胶性能比较见图4 4 施胶系统p h 值 图4 4 松香 舢 中性施胶剂与日本阴离子松香胶施胶性能比较 f i 9 4 4c o m p a r er o s i n a k ds i z i n ga g e n tp r o p e r t yw i t hj a p a n e s ea n i o n i cr o s i ns i z i n ga g e n t 由图4 4 可知当施胶系统p h 值大于6 时阳离子松香 a k d 中性施胶剂的施胶性能 优于任何p h 值条件下的日本产阴离子松香胶的施胶性能 由此可见p h 值6 时时自制 阳离子松香 a k d 中性施胶剂具有很好的施胶性能 4 2 2 松香 石蜡施胶工艺及效果 ap a m 加入方法及用量对施胶度的影响 松香 石蜡中性施胶剂的留着很重要 本实验抄纸过程中用p a m 作助留剂 其作用 机理为通过氢键或范德华力与细小纤维产生吸附作用 从而与纤维结合产生强的施胶效 应 抄片采用逆向施胶 纸浆p h 为6 先加1 2 a 1 2 s 0 4 3 再加1 松香 石蜡中性 施胶剂和0 8 5 p a m p a m 加入顺序对施胶效果的影响见表4 4 表4 4 施胶方法对施胶效果的影响 t a b4 4e f f e c to fs i z i n gm e t h o d so ns i z i n gd e g r e e 用性能 由表4 4 可知后加p a m 时施胶效果远好于先加p a m 因此采用先加1 2 a 1 2 s 0 4 3 再加1 松香 石蜡中性施胶剂最后加p a m 的施胶工艺 抄片采用逆向施胶 纸浆p n 为6 a 1 2 s 0 4 3 用量为1 2 先加松香 石蜡中性 施胶剂 加入量为l 再加入不同量p a m p a m 用量对施胶效果的影响见图4 5 图4 5p a m 用量对施胶度的影响 f i 9 4 5e f f e c to fp a md o s a g eo ns l z i n gd e g r e e 由图4 5 可以看出 随着p a m 用量的增加施胶度增大 这是由于随着p a m 用量的 增大 大大提高了松香 石蜡中性施胶剂在纤维表面的留着 当p a m 用量为0 8 时施 胶度变化不大 再增大p a m 用量时由于纤维表面的松香 石蜡中性施胶剂吸附量接近饱 和故施胶度变化不大 综合以上因素 确定p a m 0 8 b 乳化剂用量对松香 石蜡中性施胶剂稳定性及施胶性能的影响 制备m 松香 所 石蜡 2 1 高分子乳化剂用量不同的松香 石蜡中性施胶剂 测离心稳定性及施胶性能 测施胶性能时采用逆向施胶 纸浆p h 为6 a 1 2 s 0 4 3 用量为1 2 松香 石蜡中性施胶剂用量为1 p a m 加入量为0 8 结果见图4 6 图4 6 乳化剂用量对松香 石蜡中性施胶剂稳定性能的影响 f i 9 4 6e f f e c to fe m u l s i f i e rd o s a g eo ns t a b i l i t ya n dp a p e rs i z i n gd e g r e eo fs i z i n ga g e n t 由图4 6 可知 随着高分子乳化剂用量的增加松香 石蜡中性施胶剂析出率下降 施 胶度上升 当高分子乳化剂用量高于4 5 时析出率变化不大 这是由于高分子乳化剂 4 5 陕西科技大学硕士学位论文 用量较少时 不能很好地包覆松香 石蜡颗粒 导致所制得的松香 石蜡中性施胶剂不 稳定 随着高分子乳化剂用量的增加乳胶粒表面吸附量增加 颗粒粒径变小 颗粒表面 电荷密度增大 颗粒之间的静电斥力增强 颗粒的水化膜强度增强 因此立体稳定作用 和静电斥力增强 在离心分离中膜不易破裂 松香 石蜡中性施胶剂趋于稳定 粒径变 小 带电密度增大都有利于抄纸过程中乳液颗粒的留着以及松香 石蜡中性施胶剂颗粒 与纤维的结合 因此施胶度上升 综合以上因素 确定高分子乳化剂用量为4 5 此 时松香 石蜡中性施胶剂中小 松香 m 石蜡 m 高分子乳化剂 2 1 3 c 纸浆p h 对施胶度的影响 抄纸过程中纸浆p h 对松香类施胶剂的施胶性能有显著的影响 用冰醋酸作为p h 值调节剂 当a 1 2 s 0 4 3 用量为1 2 松香 石蜡中性施胶剂用量为l p a m 用量 为0 8 时纸浆p h 对施胶效果的影响见图4 7 4 图4 7 纸浆p h 对施胶效果的影响 f i 酗一7e f f e c to fp a p e rp u l pp h o ns i z i n gd e g r e e 由图4 7 可以看出 纸浆p h 值为5 时松香 石蜡中性施胶剂具有良好的施胶效果 随着纸浆p h 值的增大纸张的施胶度呈现减小的趋势 其主要原因是当p h 4 时 铝盐 主要形成a i o h 2 a l o h 0 2 可溶性铝盐易与游离松香结合生成粒度较小表面带正电 荷的游离松香酸颗粒 并通过静电引力吸附于带负电荷的纸浆纤维上 抄纸过程中 由 于游离松香酸的软化温度较低 从而很快软化与纤维上的铝离子反应并继而将松香分子 定位 使疏水基转向纤维外侧 而亲水基与纤维羟基牢固结合 形成一层良好的疏水层 当纸浆p h 值继续增大 p h 6 5 时施胶效果下降 其主要原因是硫酸铝水解丧失其 正电荷不能与纤维结合 失去消除杂阴离子干扰且在干燥过程中不存在硫酸铝的架桥作 用 另一方面 松香酸会被皂化 而松香皂在缺少带正电荷的水合铝离子的情况下是不 能留着在纤维上 当纸浆p h 值为6 时 逆向施胶的施胶度达到较佳值1 5s 再增大p h 值时施胶度呈现明显下降趋势 综合以上因素 确定p h 为6 左右 d 松香 石蜡中性施胶剂用量对施胶度的影响 抄片采用逆向施胶 纸浆p h 为6 a 1 2 s 0 4 3 用量为1 2 加入不同量松香 石蜡 中性施胶剂 加入o 8 p a m 松香 石蜡中性施胶剂用量对施胶效果的影响见图4 8 图4 8 松香 石蜡中性施胶剂用量对施胶度的影响 f i 9 4 8e f f e c to fs i z i n ga g e n td o s a g eo ns i z i n gd e g r e e 由图4 8 可以看出 松香 石蜡中性施胶剂用量的增加 纸张的施胶度随之增加 当 松香 石蜡中性施胶剂用量超过1 o 时 再增加松香 石蜡中性施胶剂用量 施胶度的变 化不大 这是由于随着松香 石蜡中性施胶剂用量的增加纸张纤维表面对松香 石蜡颗 粒的吸附量也增加 故施胶度增加 当松香 石蜡中性施胶剂用量增加到一定值时施胶 度变化不大 这是由于纤维对松香 石蜡颗粒的吸附量接近饱和 因此再增加松香 石 蜡中性施胶剂用量施胶度变化不再明显 综合以上因素 确定松香 石蜡中性施胶剂用 量为1 4 3 纸张其他性能测试 4 3 1 环压强度 耐破度 耐折度的测定 a 松香 a k d 中性施胶剂对纸张环压强度的影响 以纸浆p h 值为6 硫酸铝加入量为3 改变施胶剂用量时抄出来的纸张环压强度 耐破度 耐折度的测试结果见表4 5 表4 5 松香 a k d 中性施胶剂用量对环压强度 耐破度 耐折度的影响 i a b 4 5e f f e c to fs i z i n ga g e n td o s a g eo ns i z i n gd e g r e e b u r s t i n gs t r e n g t ha n df o l d i n ge n d u r a n c e 4 7 陕西科技大学硕士学位论文 松香在常温常压下相对于a k d 来说强度较大 故在松香 a k d 中性施胶剂中主要 起着提高纸张环压作用的是松香 施胶时胶料以一层膜的形式涂在纤维表面 并连接包 括细小纤维在内的大部分纤维 赋予纸张较高的环压强度 由表4 5 可知随着施胶剂用 量的增加纸张的环压强度增加 但对纸张的耐破度与耐折度贡献不大 b 松香 石蜡中性施胶剂对纸张环压强度的影响 以纸浆p h 值为6 硫酸铝加入量为1 2 改变施胶剂用量 p a m 加入量为o 8 时抄 出来的纸张环压强度 耐破度 耐折度的测试结果见表4 6 表4 6 松香 石蜡中性施胶剂用量对环压强度与耐破度的影响 t a b 4 6e f f e c to fs i z i n ga g e n td o s a g eo ns i z i n gd e g r e e b u r s t i n gs t r e n g t ha n df o l d i n ge n d u r a n c e 剂中主要起着 并连接包括细 施胶剂用量的 时水试剂的纸 阳离子聚合物卢险香基乳液中性施胶剂的制备及应用性能 黪一 黟鬻 图4 1 0 松香 石蜡中性施胶剂加入量1 0 时纸张的接触角 f i 酣 1 0c o n t a c ta n g l eo f p a p e rw i t h1 r o s i n w a xs i z i n ga g e n t 图4 9 表明 当松香 a k d 中性施胶剂加入量为1 0 时施胶后的纸张接触角为1 0 9 0 图4 1 0 表明 当松香 石蜡中性施胶剂加入量为1 0 时施胶后的纸张接触角为1 0 4 5 0 通过测定水和c h 2 1 2 在分别为加入l 松香厂f 址 1 松香 石蜡中性施胶剂纸张上 所成接触角 联立上述方程计算得到了施胶后纸张的表面自由能 结果如表4 7 所示 表4 7 纸张的表面接触角和表面自由能 t a b 4 7t h ec o n t a c ta n g l ea n ds u r f a c ef r e ee n e r g i e so fp a p e r 由表4 7 中我们知道 当施胶剂加入量为1 时用松香 a k d 中性施胶剂施胶后的纸 张与用松香 石蜡中性施胶剂施胶后的纸张的表面自由能分别为1 0 7m j m 2 和1 3 5 m j m 2 这说明纸张施胶后表面自由能降低 并具有了较好的防水性能 4 3 3 施胶效果的扫描电镜分析 本实验采用k y k y 一1 0 0 0 b 型s e m 观察浆内施胶前后的纸张 纸张空白样 松香 a k d 中性施胶剂与松香 石蜡中性施胶剂施胶后纸样表面的表面 形态见图4 1 1 由图4 1 1 中可以看出 经浆内施胶处理后纸张纤维表面的光亮度下降 纤维排列紧 密 细小纤维互相粘结成片后和较粗纤维贯串起来 空隙率降低 可赋予纸张更好施胶 度和环压强度 4 9 陕西科技大学硕士学位论文 a 空白b 松香 a k d 中性施胶剂施胶后c 松香 石蜡中性施胶剂施胶后 图4 1 1 施胶前后纸张表面形态 x 2 0 0 f i 酣一11t h es e mp h o t o g r a p ho fu n s i z e dp a p e rs u r f a c ea n dp a p e rs u r f a c es i z i e d x 2 0 0 5 0 阳离子聚合物 松香基乳液中性施胶剂的制备及应用性能 5 结论 5 1 乳化剂的合成与表征 本文以n 甲基吡咯烷酮 n 但 为助溶剂 苯乙烯 s t 丙烯酸十八酯 o d a 甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵 d m c 丙烯酰胺 a m 为单体 通过无皂乳液共 聚反应合成了阳离子高分子乳化剂乳液 并用其制备了松香 a k d 松香 石蜡中性施胶 剂 通过对产物外观 粘度 稳定性及其对纸张的施胶度 耐折度和环压强度的测定 探讨了两种阳离子高分子乳化剂乳液的合成工艺与松香 a k d 松香 石蜡中性施胶剂制 备工艺 通过红外光谱 f t i r 核磁共振氢谱 h n m r 凝胶渗透色谱 g p c 差示扫描量热 d s c 等检测手段对乳液分子结构 分子量及其共聚物热转变性能及微 相结构进行了表征 研究结果表明 a 乳化剂较佳的合成工艺 1 w a m w d m c w o d a w s t 3 5 1 5 2 5 2 5 引发剂加入量为1 在三口烧瓶内先加1 3 的单体及1 3 的引发剂 在 7 0 下反应3 0m i n 后 1h 内滴加剩余单体及引发剂 反应1h 后加水稀释至固含量为 2 0 继续反应2 0 3 0h 即得乳化剂 其对松香厂f u 乳化效果较佳 2 w a m w d m c w 0 d a w s t 3 7 1 3 1 7 3 3 引发剂加入量为0 8 在三口 烧瓶内先加1 3 的单体及1 3 的引发剂 在6 5 下反应3 0m i n 后 1h 内滴加剩余单 体及引发剂 反应1h 后加水稀释至固含量为2 0 继续反应2 o 3 0h 即得乳化剂 其对松香 石蜡乳化效果较佳 b 松香 a k d 松香 石蜡中性施胶剂制备用乳液外观为透明淡黄色粘性液体 可与 水互溶 常温下放置半年不分层 不凝聚 固含量为2 0 时 乳化剂的表观粘度分别为 1 0 0 0m p a s 1 2 0 0m p a s p h 为5 0 高温稳定性较好 c 红外 f t 瓜 核磁共振氢谱 h n m r 证实了乳化剂中各官能团及单体单元 的存在 凝胶渗透色谱 g p c 测试结果表明松香 a k d 松香 石蜡中性施胶剂制备用 乳化剂分子量分别为3 8 1 6 2 3 0 4 4 6 d s c 测试结果可知聚合物的玻璃化转变温度为7 0 5 2 施胶剂制备及结构表征 通过透射电子显微镜 t e m b d l b 型表面电位粒径仪对松香 松香 石蜡 中性施胶剂微相结构及其分布进行了测定 研究结果表明 a 施胶剂的较佳制备工艺 1 m 松香 m 灿 m 乳化剂 1 1 4 3 置于 5 1 陕西科技大学硕士学位论文 带回流装置的三口烧瓶 在9 5 下搅拌2 0m i n 后在高速搅拌下加热水 将此亚稳定 乳液通过高压均质机 再强制冷却至3 0 以下 即得稳定性较佳的固含量为3 5 的松 香 舳中性施胶剂 2 m 松香 m 石蜡 m 乳化剂 1 0 5 3 置于带回流 装置的 v i 烧瓶 在9 5 下搅拌2 0m i n 后在高速搅拌下加热水 将此亚稳定乳液通 过高压均质机 再强制冷却至3 0 以下 即得稳定性较佳的固含量为3 0 的松香 石蜡