阳离子干强剂的制备与性能研究

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本文系统地研究了造纸用阳离子干强剂的制备方法、物态性质、造纸增干强效果及增强机理,提出了一些新的、具有建设性的理论观点和方法,具体工作摘要如下: 以苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵等为主要原料,采用乳液聚合的方法合成了性能稳定的阳离子干强剂。研究了聚合工艺、乳化剂、引发剂、反应温度、单体配比、种子乳液用量、保温时间、搅拌速率等因素对聚合反应的影响,以转化率和凝聚率为指标得出了较佳的合成条件为:采用半连续种子乳液聚合法,以失水山梨醇单油酸酯(Span 80),壬基酚聚氧乙烯醚(OP-10)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)作为复合乳化剂,三者质量比为1:15:4,用量为单体的1%;过硫酸钾/亚硫酸氢钠为引发剂,二者质量比为3:1,用量为单体的0.6%;苯乙烯:甲基丙烯酸甲酯:丙烯酰胺:甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵:丙烯酸=(10%~20%):(5%~25%):(50%~70%):(5%~20%):(1%~5%)(质量比);种子乳液用量为20%;分段控温,初始反应温度为65℃,中期温度为70℃,在75℃~80℃保温反应两小时。在此条件下,单体转化率可达96.5%以上,聚合稳定性高。 通过红外(FTIR)、差示扫描量热仪(DSC)、激光粒度仪(Zetasizer 3000HS)和Zeta电位测试仪等检测手段对干强剂进行分析,确认苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和丙烯酸发生了共聚反应,干强剂为上述单体的共聚物。 对合成的阳离子共聚物乳液作为造纸干强剂进行了应用实验,研究了硫酸铝用量、打浆度和干强剂用量对废纸浆增强的影响,并简单探讨了纸张的增强机理。以St:MMA:AM:DMC:AA=10:10:63:15:2(质量比)合成干强剂,在该干强剂用量为0.4%(绝干量/绝干浆)、pH值5.7~6.2的抄纸条件下,废纸浆的纸张挺度、环压指数、耐破指数和抗张指数分别比空白样增加了21.01%、21.77%、18.63%和16.11%,明显优于同条件下(助剂成本相同)阳离子淀粉和两性聚丙烯酰胺的增强效果。该干强剂对草浆也有很好的增强效果,还适用于中性、碱性施胶纸的增强。此外,该干强剂和阳离子淀粉合用具有协同效应,当二者质量比为0.2:1.0时,性能优于单独使用干强剂或阳离子淀粉的增强效果,而且降低了成本,适合工业推广。
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