汽车滤纸用表面施胶剂的合成及施胶应用研究

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用天然植物纤维等原料抄造出来的汽车滤纸原纸挺度较低、抗水性较差,无法达到高档汽车滤纸的生产和使用要求,因此需要对原纸进行表面施胶处理以提高其抗水性和机械性能。浸渍施胶后获得良好憎液性能和较高挺度的施胶剂开发是国内生产高档汽车滤纸原纸的瓶颈问题。本文根据“分子设计”原理制备出水性苯乙烯-丙烯酸酯(SAE)表面施胶剂、核壳结构含氟表面施胶剂和阳离子含氟表面施胶剂,并分别对滤纸原纸进行浸渍施胶处理。利用现代检测手段对产品性能进行了检测及表征,并通过工艺优化施胶,初步研究了浸渍作用机理及产物的挺度及抗水性能变化。(1)采用预乳化连续滴加乳液聚合工艺,制备了苯乙烯-丙烯酸酯乳液(SAE)。当m(SDS)/m(OP-10)=1:4,m(St)/m(BA)=60/40,乳化剂和引发剂用量分别为4%、0.5%,搅拌速度250r/min,聚合温度为75℃,所得乳液粒径集中分布在87nm-92nm范围,PDI=0.047,凝胶率为1.4%、转化率达到98.5%。(2)采用预乳化半连续种子聚合法,利用甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)作为改性单体,制得了高抗水的含氟丙烯酸共聚乳液。当引发剂和乳化剂用量分别为0.6wt%、3.5wt%,DFMA用量为8.4%、m(OP-10)/m(SDS)=2/1时,所得乳液乳胶粒具有明显核壳结构,粒径分布集中,PDI=0.027,乳胶膜表面能降低至23.1mN/m。产物还可通过调节核壳层软硬单体比例来优化其机械性能。(3)以甲基丙烯酸二甲胺乙酯(DM)和1-溴代十四烷(MB)为原料,制得可聚合阳离子表面活性剂DMMB。通过1HNMR、FT-IR、HPLC等分析手段确定产物为目标产物,纯度达到98.2%以上,CMC为2.51×10-3 mol/L。利用DMMB与OP-10复合乳化聚合体系合成了氟改性阳离子表面施胶剂,对不同温度下氟单体改性制备阳离子表面施胶剂的反应动力学进行了初步研究,求得表面活化能Ea=25.23KJ/mol。(4)探讨了热处理温度、时间、上胶量对纸张施胶度等的影响,对比发现,采用核壳型含氟表面施胶剂可获得较高的施胶效果。利用接触角仪(OCA)、热重分析仪(DSC-TGA)、高倍光学显微镜、X-射线光电子能谱仪(XPS)研究了不同处理条件下纸张的表面性能,为研究表面施胶剂的施胶机理和施胶剂的新产品开发提供进一步的理论基础。
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