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在造纸工业向中碱性发展的进程中,松香作为一种资源丰富并且可再生的林产化工原料,在我国利用松香进行中碱性施胶的研发工作将成为今后造纸浆内施胶的重要发展方向。同时出于控制成本和提高施胶效果的探索,疏水性能更强的改性石油树脂被引入和松香进行复配制备一种新型的阳离子型分散胶。本文主要从以下几个方面对阳离子分散松香胶的合成与应用进行了研究:
⑴对不同型号C9石油树脂的溴值、酸值、软化点等一系列物化指标进行测试分析,同时采用Py-GC-MS与FT-IR等分析手段对原料的化学结构特性进行分析,并据此设计下一步改性路线。然后,使用熔融聚合的方法在C9石油树脂分子链上接枝引入马来酸酐活性单体备用。
⑵探索采用常压逆转法制备分散松香胶所需要的工艺条件并优化,最终得到的条件如下:使用天然松香和石蜡为原料,所需乳化温度在130℃~150℃,转相温度在95℃~100℃,转相前后转速分别1200转/min和400转/min,转相之后迅速降温至40℃以下。使用天然松香,石蜡和改性石油树脂为原料时,工艺条件的改变主要体现在乳化温度上,乳化温度为150℃~170℃,其他工艺参数相同。
⑶通过HLB值理论估算出所需乳化剂HLB值的大致范围,从而相应地选用工业上的表面活性剂,通过大量试验进行乳化剂的配方优化,得到最终的乳化剂配方SCE。
⑷将以松香和石蜡为原料制得的分散胶(CDRZ-1),以松香、石蜡和改性石油树脂为原料制得的分散胶(CDR2-2)分别应用于混合办公废纸,对其施胶效果进行分析,效果如下所述:两种施胶剂的应用工艺条件相似,应用于混合办公废纸时,施胶时pH值小于6为好,随着pH值的提高施胶效果下降。随着硫酸铝用量的增加,施胶效果也逐步提高,至1%时,施胶度维持相当水平,当pH值为4.5,硫酸铝用量为1.5%,用胶量为1.5%时,CDRZ-1用于混合办公废纸施胶度达到81s,而CDR2-2则能达到123s。在不同的使用条件下,CDRZ-2的施胶效果相对于CDRZ-1大约提高了40%。
⑸对阳离子分散胶的施胶机理做了初步的探讨。结合胶体悬浮物的留着原理初步分析了其施胶机理;通过控制Zeta电位的应用试验及施胶前后手抄片表面的扫描电镜分析来验证以上施胶机理的推断。