阳离子分散松香施胶剂的制备工艺和应用研究

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在整个造纸过程中,施胶是一个重要的工艺过程,是通过一定的工艺方法在纸和纸板表面形成一层低能的憎液性膜,从而使纸和纸板获得抗拒流体(主要指水)的性质。施胶通常是寻找一种具有低表面自由能的物质,使其均匀分布在纸张表面,防止或延缓液体对纸纤维的渗透和扩散。具有这种性质的物质称之为施胶剂。可以这么说,施胶过程是提高纸张质量、降低纸张生产成本、使纸的抄造满足环保要求的重要环节。   本文对阳离子松香施胶剂的制备工艺进行研究,讨论了各种因素对阳离子分散松香胶的制备以及施胶效果的影响,对整个工艺进行优化,找出了反应路线的最佳工艺条件。   1.以环氧氯丙烷(EPIC)、三甲胺(TMA)和松香为原料,在加压汽液反应釜反应生成阳离子松香酯。通过正交试验确定其工艺条件为:环氧氯丙烷(EPIC):三甲胺(TMA):松香=1.0:1.0:1.0(mol),反应温度80℃,总反应时间8小时。该条件下阳离子松香酯酯化率97.2%以上,收率93.0%以上。   2.以甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为自乳化反应性单体,丙烯酸羟乙酯(HEA)为亲水单体,苯乙烯(St)、甲基丙烯酸丁酯(BMA)为亲油单体四元共聚,加入一定量的水、聚乙烯醇(PVA),升温至60℃后向其中加入1/2引发剂过硫酸钾(KPS)溶液反应30min;然后升温至85℃,将剩余引发剂在2h内滴加到反应体系中,滴加完毕后,继续反应4.0~5.0h,调节pH到7.0左右经氧化.还原引发聚合制备阳离子性高分子无皂苯丙聚合物乳化剂。   3.以阳离子松香酯为主乳化剂,复配阳离子性高分子无皂苯丙聚合物乳化剂来乳化松香。其中当m(无皂苯丙聚合物固含量)/m(阳离子松香酯)=1:2,m(复配乳化剂用量)/m(松香)=1:5,聚乙烯醇(PVA)作稳定剂,所得松香胶为阳离子性的乳白色乳液,松香乳液的Zeta电位达到28.3 mv,液粒径小且分散均匀,固含量高,稳定性好。   4.将阳离子松香胶用于纸张抄造实验,证明本产品具有很好的施胶效果。本文分别探讨了影响阳离子乳液松香胶施胶效果的主要因素,如浆料、pH值、填料、施胶程序、施胶剂及助留剂用量等。其中当混合浆草浆(75%,磨木浆25%)打浆度370SR,采用逆向施胶CPAM为助留剂,其用量0.02%(w/v),硫酸铝用量为0.5%(w/v),填料碳酸钙15%~20%(w/v),pH值控制6.5~7.0,阳离子分散松香胶用量为1.2%(w/v),施胶度最高达到80s,纸张环压强度达7.22N.m/s,表面强度达3.6m/s。   本实验采用常压逆转法,以阳离子松香酯作自乳化剂,复配阳离子性高分子无皂苯丙聚合物乳化剂来乳化松香,从而可得稳定分散阳离子松香胶乳液。本产品具有很好的施胶效果,同时大大提高了纸张的物理强度,为新型松香施胶剂的开发提供了一条可行路线。
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