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聚酰胺多胺环氧氯丙烷湿强树脂(PAE)是一种当今造纸工业中重要的中、碱性施胶用永久性湿强剂。它具有湿强效果好、环境污染小、应用范围广等特点,有关PAE的合成和改性是湿强剂研究的热点之一。本文主要研究了PAE的合成工艺,对其进行了优化,合成了含氟丙烯酸酯核壳乳液,与PAE湿强树脂进行复配改性,对产物进行表征和应用研究。研究结果如下:
(1)聚酰胺中间体合成的条件为:胺与酸的摩尔配比为1.03:1,每摩尔聚酰胺加入0.015mol对甲基苯磺酸,反应温度为155℃,反应时间为2h,制得的聚酰胺中间体固含量为50%左右。聚酰胺中间体与环氧氯丙烷接枝最优化条件为:摩尔比EPI/PPC=1:1,反应体系温度为50℃,反应时间1h。最终合成产物PAE树脂粘度为20-25cp,固含量30%左右。含氟丙烯酸酯核壳乳液合成的最佳工艺条件为:单体质量配比为BA:MMA:FA=1:1:1,聚合温度为60℃,乳化剂(OP-10/S200)用量为2.5%,引发剂(KPS)用量为0.7%,反应时间为7小时。
(2)利用红外光谱对合成的PAE树脂进行分析,产物中具有普通PAE结构官能团。通过对乳液聚合物进行扫描电镜和粒径分析,得到乳胶粒子呈规则的球状,大小均匀,分散性较好。X-衍射分析结果表明,乳液共聚物有较高的结晶度,这有利于用作纸张施胶剂的防油性能。通过对乳液聚合物进行差热分析,可得玻璃化温度为-27.97℃为无规共聚物。通过对施胶纸张进行接触角分析,得到油滴对纸张表面接触角为102°,无润湿趋势具有一定防油性,水滴对纸张表面接触角为63°,易润湿和扩散没有明显的防水性。
(3)PAE复配改性物进行浆内施胶后具有一定的湿强效果和防油效果。随着打浆度的提高,湿强防油性能有所提高。制备的PAE改性物可在碱性、中性条件下抄纸,浆料pH值在7-8时复配改性物的使用效果最好。PAE改性物添加量达到1.2%时,浆料的Zeta电位接近于零,此时添加的PAE改性物留着率最高。PAE改性物与CMC以适当的配比共用时,能明显提高纸张的性能。
(4)合成聚酰胺中间体的反应为缩聚反应,动力学分析表明,聚合度随反应程度的增加而增加,根据温度对反应的影响情况,进行分段拟合,求得了缩聚反应的活化能,反应前期为3.37kJ/mol,后期为6.47kJ/mol,符合该缩聚反应的具体情况,反应开始时活化能较小,速率较大,放出大量热;反应进行一段时间后,活化能增大,速率变小。