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为实现AKD的乳化,本研究工作合成了一种双疏水基阳离子表面活性剂和一种阳离子高分子表面活性剂。再搭配另一种小分子表面活性剂组成复合表面活性剂,对AKD进行乳化,并获得高效稳定的AKD乳液。根据各表面活性剂固有的性质和在乳化AKD过程中所起的作用,实验中分别讨论了各自合成过程中的影响因素,和在施胶中所具有的各种特点。
双疏水基表面活性剂为阳离子硬脂酸酰胺,采用单硬脂酸甘油酯、二乙烯三胺、硫酸二甲酯为原料,制备了自乳化的阳离子双硬脂酸酰胺,反应温度125℃,反应时间2.5h。乳液具有良好的留着性和良好的抗水性,可在中性条件下单独作浆内施胶剂使用,施胶效果良好,草浆抄纸用量为1%时施胶度超过14s,木浆抄纸效果更好,用量达到0.3%即可产生施胶效果。并且该化合物对纸张纤维有疏松作用,具有明显柔软和增厚作用。施胶充分时,弯曲应力降低可达30%,厚度增加10%。在乳化AKD的过程中,阳离子硬脂酸酰胺担当复合乳化剂的低HLB值成分使AKD易于乳化。
高分子表面活性剂可单独作表面施胶剂使用,使用时能够明显提高纸张施胶效果和印刷性能,其理想的制备方法为以聚乙烯醇(PVA)为分散剂,乙二醇单丁醚(EGME)为助溶剂,苯乙烯(St)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为单体,通过无皂乳液共聚制备了阳离子丙烯酸酯三元共聚物。确定了较佳的合成条件:种子聚合法,反应温度85℃,反应时间5.0h,ω(DMC)15%,ω(PVA)4.0%,ω(KSP)0.2%,ω(EGME)1.0%,n(BA):n(St)=1.2:1.0。DSC测量出玻璃化温度为24.8℃;GPC分析出共聚物的Mn为85100,MWD为3.94。实验证明,制备的三元共聚物无皂乳液表面施胶剂对提高纸张的施胶效果和印刷性能具有明显的作用。在AKD的乳化过程中,使AKD乳液易于在水中分散,并起稳定剂的作用使乳液能长期保存。
本试验中AKD的乳化使用了多种表面活性剂,为使试验过程清晰,根据表面活性剂的亲水性和在乳化过程中所处的位置,将各组分分为三部分,通过一系列的实验,观察乳液的状态和测试施胶度,确定比较理想的配比为m(AKD):m(阳离子硬脂酸酰胺):m(小分子表面活性剂):m(高分子表面活性剂)=80:20:8:25,所得乳液为中性施胶剂。因为带正电荷具有良好的分散性、稳定性和自留着性。在使用AKD乳液施胶时合适用量为0.2%,并且可以根据施胶对象所需性质对乳液配方进行必要的调整。