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由于传统湿强剂存在的局限性,许多新型环保湿强剂被开发出来作为造纸助剂,水性聚氨酯(WPU)作为水性环保型树脂之一,以水为溶剂,具有无污染、无毒、安全可靠、机械性能优良、相容性好、易于改性等优点,被引用到造纸行业成为近期研究的热点。本文根据异氰酸酯(-NCO)基团与纤维上的羟基(-OH)反应的机理,合成了封闭性的WPU;在应用过程中,由于温度对WPU有很大影响,着重研究了WPU的解封闭温度;并针对漂白针叶木浆,将WPU加入到浆料中,系统地研究了WPU,WPU与阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)共用对纸页抗张强度的影响。合成了水性聚氨酯并对其乳液性能进行了研究。研究结果表明,随着封闭剂用量增加,封闭反应时间相对延长。根据封闭剂用量和溶液的稳定性,确定了亲水扩链剂的用量为甲苯-2,4-二异氰酸酯(2,4-TDI)和聚乙二醇1000(PEG1000)两种单体质量之和的2%。当中和度为0.9-1.1时,WPU乳液的贮存稳定性明显增加。通过搅拌强度、溶剂、温度、加水方式对乳化效果进行了探讨,实验结果显示,在室温下加入适量溶剂,通过强搅拌剪切力先缓慢后快速加入去离子水的方式,有利于乳化成功。对水性聚氨酯进行了红外表征并对解封温度进行了研究。研究结果表明,封闭后的聚氨酯在2250-2280cm-1附近的-NCO吸收峰明显减弱,说明封闭反应是成功的。扩链之后,3300cm-1附近出现了明显的N-H吸收峰,说明已经引入了亲水基团。对解封温度的研究表明,在100℃、110℃和120℃下,封闭产物都能在2250cm-1附近出现吸收峰,说明在高温下能解封,而且延长加热时间有利于-NCO基团的解封趋于完善。热重分析(TG)曲线进一步证实了红外测试的结果。研究了水性聚氨酯在纸张中的应用。研究结果表明,将含有不同封闭剂用量的WPU乳液添加到浆料后,发现封闭剂用量为0.1mol的乳液应用性能最佳。通过对WPU乳液应用条件的探讨,确定纸页干燥温度为100℃,高温熟化条件为110℃固化40min,紫外熟化时间为2.5min;通过紫外、紫外+高温和高温三种熟化方式对纸页抗张强度影响的对比,发现适宜的熟化方式为高温熟化。探讨了不同pH值下WPU用量对浆料Zeta电位和纸页抗张强度的影响,表明所制备的WPU是带正电性的,可直接与浆料发生吸附作用;发现自制WPU乳液较适于中性和酸性条件下应用,当WPU乳液用量为3.0%时,在中性条件下湿强保留率达到19.45%;当WPU乳液用量为2.5%时,在酸性条件下湿强保留率达到20.70%。通过对CPAM与WPU共用的探讨,发现CPAM与WPU配合使用能提高纸页的湿强度,添加到浆料中的顺序为先添加WPU后添加CPAM。当添加顺序为2.0% WPU + 0.2% CPAM时,纸页的湿强度比添加单一的WPU提高了16.01%,比空白纸样提高了12.7倍;湿强保留率达到了18.99%,比添加单一的WPU提高了22.52%,比空白纸样提高了9.9倍。当添加顺序为3.0%WPU+0.2%CPAM时,纸页的湿强度比添加单一的WPU提高了12.62%,比空白纸样提高了15倍;湿强保留率达到了21.29%,比空白纸样提高了11倍。