论文部分内容阅读
近年来,随着印刷工业的发展和环境友好型生产理念的普及,通过绿色、经济的方式来实现纸张性能的提高成为了造纸化学品研究开发的热点。壳聚糖(CTS)作为一种具有无毒性、反应性能强、成膜能力好等优点的天然高分子材料,一直受到造纸科研人员的关注。然而,壳聚糖较高的价格限制了其在造纸行业中的应用。因此,如何降低壳聚糖在纸张生产中的使用成本是其在造纸行业中推广应用的关键。本论文针对壳聚糖良好的成膜性能及膜强度等特性,通过改性,研制了一种壳聚糖表面施胶剂,在低的壳聚糖应用成本下实现纸张性能的提升,为扩大壳聚糖在造纸工业中的应用提供理论依据。研究了壳聚糖相对分子质量与其应用效果的关系、羧甲基壳聚糖(CMCS)的合成工艺以及CTS、CMCS与氧化淀粉混合使用对纸张性能的影响。结果表明:壳聚糖相对分子质量对其作表面施胶剂的应用性能具有较为明显的影响,相对分子质量越大,对纸张表面强度的增强性能越明显,但与氧化淀粉组成的混合液黏度越大,不利于生产实践控制,适宜的相对分子质量应控制在9.1×105~4.2×105之间。CMCS的较优合成工艺为:壳聚糖的相对分子质量为9.1×105,mCTS:mNaOH:mClCH3COOH=1:3.5:4,反应温度60℃,反应时间4h。通过羧甲基化,壳聚糖水溶性显著增强,在此条件下,所制备的CMCS取代度为0.763。当其与氧化淀粉按照质量比0.06:10、施胶量1.5±0.2g·m-2对纸张表面施胶,与氧化淀粉表面施胶纸相比,纸张表面强度提高约19%。研究了CMCS协同聚乙烯醇(PVA)表面施胶对纸张性能的影响。结果表明:CMCS带有的阳离子性增强了其与油墨的结合,显著提高了纸张的印刷质量、印刷油墨的耐水洗性能,与聚乙烯醇表面施胶纸相比,纸张印刷色彩的a值增大、色彩水洗色差减小、打印色块密度增大、印品阶调再现性良好。CMCS与PVA间的氢键作用增强了其在纸张表面形成薄膜的力学性能,当CMCS用量为2.0%时,选择施胶量为2.0±0.2g·m-2对纸张进行表面施胶,与聚乙烯醇表面施胶纸相比,纸张表面强度提高约15%、抗张强度提高约17%、耐折度提高约16%。将CMCS、PAE树脂和丙烯酰胺三者在过硫酸铵的引发下进行反应制备交联壳聚糖,研究了交联壳聚糖的合成工艺以及将其与常规AKD施胶剂混合使用对纸张抗水性能的影响。结果表明:交联壳聚糖的合成较优工艺为:mCMCS:m丙烯酰胺=1:2,过硫酸铵用量为0.4g,反应时间3h,反应温度65℃。将交联壳聚糖与AKD施胶剂按照质量比1:1混合制得改性AKD施胶剂,改性AKD施胶剂中的活性氨基提高了AKD施胶剂的反应效率。与常规AKD施胶剂相比,改性AKD施胶剂在常规AKD施胶剂用量减少一半的情况下,实现了纸张Cobb60值基本一致,并提高纸张表面强度约14%、抗张强度约11%。