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本论文选用阳离子淀粉、窄分子量阴离子聚丙烯酰胺为单体,通过溶液聚合的方法,合成了较为稳定的助剂,该助剂对纸张有明显的增强效果,可用作纸张增干强剂。
实验通过前期探索性实验、正交实验、单因素分析实验,对阳离子淀粉与窄分子量阴离子聚丙烯酰胺的比例、阳离子淀粉预糊化的时间、预糊化的温度、预糊化的pH值、丙烯腈的用量、聚合反应的pH值、反应的温度、反应的时间、引发剂等因素对于合成助剂的增强性能的影响进行了研究和探讨,得出了合成助剂的最佳工艺条件为:阳离子淀粉与窄分子量阴离子聚丙烯酰胺的配比为3∶1,过硫酸钾-亚硫酸氢钠作为引发剂,其用量为单体质量的0.70%,先将阳离子淀粉在pH值为10.0~11.0,温度75℃~80℃的条件下,预糊化20min,待温度降到50℃后,低速搅拌下加入窄分子量阴离子聚丙烯酰胺和丙烯腈(用量为0.50%),将反应的pH值调为6.0~7.0,分批加入引发剂,反应4h后,将糊液的pH值调为7.0,冷却出料。合成助剂为稳定,粘稠,灰白色的糊液,具有良好的水溶性和流动性。
对于合成助剂的增强性能进行了一系列应用实验,研究和探讨了助剂的用量、打浆度、浆料pH值、纸张定量、浆料浓度、剪切力等因素对于合成助剂的应用性能的影响。找出了助剂的最佳湿部使用条件:合成助剂对于针叶木浆、阔叶木浆、麦草浆、废纸浆均具有增强的效果。当浆料为阔叶木浆时,抄纸定量为60g/m2,助剂用量为0.90%,浆料pH值为7.0,打浆度为38°SR,搅拌时间10min,可使纸张的抗张指数提高了29.58%~52.13%,撕裂指数提高了30.60%~61.70%,耐破指数提高了30.38%~52.58%,耐折度提高了45.45%~200%。
通过红外光谱仪对增强剂进行了结构表征,结果证明阳离子淀粉与窄分子量阴离子聚丙烯酰胺发生了接枝共聚反应;通过扫描电镜对纸张的检测,研究了合成助剂的增强机里,分析了合成助剂能够增加纸张结合强度的原因。