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本论文总结了国内外造纸增强剂的研究现状、发展趋势以及目前国内外存在的差距,并结合我国造纸工业的实际情况,制备了一系列新型的阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)乳液和阳离子聚丙烯酸酯无皂乳液增强剂,并对其合成及应用工艺进行了探讨,主要工作包括以下几个方面:
1.采用水包水聚合工艺以不同的阳离子单体与丙烯酰胺共聚合成了两类CPAM乳液(CM和CP);采用功能性单体引入法无皂聚合工艺以丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酰胺、自制阳离子单体为主要原料合成了一系列阳离子聚丙烯酸酯乳液,并分别就反应条件对产物性能及其增强效果的影响进行了探讨,得出了CM、CP和阳离子聚丙烯酸酯乳液增强剂各自的最佳合成条件:①CM的合成:单体AM再加入量为60%(AM总量),单体总量为22.5g,引发剂用量:过硫酸铵为0.138g,亚硫酸氢钠为0.03g,DMC:AM(mol)=15:85,AN替代10%(AM用量),反应时间为7h;②CP的合成:引发剂I浓度为4.24×10-4g/g,反应时间为6h,充N2时间20min,反应温度为65℃,分散剂PCL-1加入量为5.5%(单体总量),调节剂M用量为0.2%(单体总量);③阳离子聚丙烯酸酯乳液的合成:MA:St:AM=6.8:1:1.5(g/g),阳离子单体用量7%(单体总量),引发剂用量为0.6%(总单体),(NH4)2SO4加入量为0.2%(总单体),反应温度70℃,反应时间为6小时。
2.选取性能相对较好的2号CP乳液、3号阳离子聚丙烯酸酯乳液进行了增强实验及其他用途的研究。结果表明,CP乳液对漂白麦草浆、木浆有较好的增强效果,并且用廉价助剂部分替代CP乳液进行共用增强效果也较好。另外,还就CP乳液单独或与其他助剂一起应用于其他造纸原料如草木混合浆、废新闻纸脱墨浆、OCC浆的增强实验进行了初步探讨,也获得了较好的使用效果;3号聚丙烯酸酯乳液单独或与其他助剂(如L、E、CP乳液)共同应用于草、木浆,同样获得了较好的增强效果。同时,它还与阴离子聚合物组成有机微粒助留系统应用于漂白麦草浆,在合适的条件下,获得了较高的单程留着率。另外,该样品还与阴离子分散石油树脂胶共用于麦草浆和木浆的施胶实验,当3号样品用量为0.2%(绝干浆)时,所抄纸页施胶度和白度增加明显。
3.利用红外光谱、13C核磁共振谱对合成样品CM-1和CP-2进行了结构表征,并通过对比加入助剂前后纸样表面、纸样单根纤维和纸样断口处的扫描电镜照片,初步探讨了CPAM乳液和阳离子聚丙烯酸酯乳液的增强机理。