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对大多数纸种来讲,施胶操作是造纸湿部一项非常重要的工序。传统的施胶方法是利用皂化松香胶和硫酸铝进行酸性施胶,即在pH为4~5的条件下抄纸。酸性施胶造纸有许多缺陷,如纸张质量低劣,耐久性差,白水无法循环使用,设备腐蚀严重和污染环境等等。
中性施胶取代酸性施胶,已成为造纸工业发展的必然趋势。目前,中性施胶剂主要有AKD(烷基烯酮二聚体)、ASA(烯基琥珀酸酐)、聚异氰酸酯等,但就生产成本和实用性能而言,乳液松香胶都有相当的优势。
我们研制的阳离子乳液松香胶,制备工艺简单,适用于中碱性施胶,符合历史发展的趋势。本文主要讨论了各种因素对阳离子化松香酯的合成、胶料的质量和施胶效果的影响。
1.阳离子化的松香酯以松香、环氧氯丙烷和三甲胺合成,经IR和元素分析确定其结构为C19H29COOCH2(OH)CH2N+(CH3)3Cl-,通过正交试验确定其工艺条件为:松香∶环氧氯丙烷∶三甲胺=1.0∶1∶1(物质的量之比),三甲胺乙醇溶液浓度为10%,反应温度100℃,反应时间3h。该条件下阳离子松香酯化率92.6%,收率89.4%。
2.在制备阳离子乳液松香胶的过程中,松香熔化时温度一般控制在160℃左右,乳化剂加入后温度控制在110~120℃,转相温度控制在95~100℃;n(Tween60)∶n(Span60)=4∶1,用量为松香质量的10%,阳离子松香酯型表面活性剂为12.5%;采用阳离子淀粉和CPAM作助乳化剂,用PVA作稳定剂,此时阳离子乳液松香胶料的乳化、稳定性最佳。
阳离子乳液松香胶为阳离子型的乳白色乳液,Zeta电位为+34mV,乳液粒径小且分散均匀,固含量高,游离松香量大,稳定性好。
3.将阳离子乳液松香胶用于纸张抄造实验,证明本产品具有良好的施胶效果。本文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。得出以草浆为原料,胶料用量为1.5%,CPAM为0.7%,硫酸铝用量为0.5%,CaCO3用量为15%时,施胶效果显著。
我们研制的阳离子松香酯的反应路线简单明了,原料来源充足,价格低廉;制备工艺简单,无三废排出。以阳离子松香酯为乳化剂制备的阳离子乳液松香胶是一种新型松香中性施胶剂,在应用于抄纸实验时,实现了真正的中碱性施胶,降低了明矾用量,改善了白水质量,减少了对环境的污染;使用方便,直接用水稀释即可,且无需改变现行的施胶工艺和设备,造纸厂易于接受。