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AKD是目前国内纸厂使用最成熟、最有效的中性施胶剂。但其制备时一般须添加阳离子淀粉作为分散剂,放置稳定性差,且施胶效果不能满足纸张对强度方面的要求,甚至会产生施胶滞后现象。对于要求高施胶度和高强度的纸品,仅用AKD乳液施胶剂难以达到要求。合成聚合物中性施胶剂虽然在提高强度方面有着良好的作用,但其施胶效果一般,单独用作中性及表面施胶剂时,难以达到施胶及抗水方面的要求。目前,对AKD施胶剂的改性主要集中在提高其乳化效果上,但合成中多使用有机溶剂或小分子乳化剂,易对产品使用效果和操作环境产生不利影响。为此,本研究在不添加有机溶剂的条件下采用自乳化反应性单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)、功能性单体羟甲基丙烯酰胺(NMA)、甲基丙烯酸(MAA),硬性单体甲基丙烯酸甲酯(MMA)、苯乙烯(St),经无皂乳液共聚得到了一种自乳化两性苯丙聚合物(ASAP)-AKD乳化剂,以其乳化、分散AKD所制得的无皂苯丙聚合物/AKD复合乳液具有良好的稳定性和分散效果,应用于中性浆内和表面施胶抄纸体系,均取得了较优异的施胶效果,改善了纸张表面强度,提高了印刷适应性。主要研究结果如下:
1、详细讨论两性无皂苯丙聚合物乳液的影响因素,较佳的合成工艺条件为:单体配比为m(St)/m(MMA)/m(MAA)=10/6.5/2.3,DMC用量为12.5%,NMA的用量为2%,以PVA为胶体分散稳定剂,以DMP为链转移剂,NaHCO3为缓冲剂,经KPS-NaHSO3引发,在温度85℃下反应4-5h,经无皂乳液聚合方式制得泛蓝光的白色两性无皂苯丙聚合物乳液(ASAP),测试结果表明该聚合物具有良好的稳定性,分散性。经界面张力测试表征,该无皂苯丙聚合物具有较高的表面活性,红外光谱测试表征表明该聚合物为共聚物,DSC测试表征其玻璃化转变温度Tg=65.66℃,表明其为共聚物且室温下易成膜,TG测试表明其热稳定性良好。
2、讨论了两性无皂苯丙聚合物乳化AKD工艺,实验表明AKD与ASAP的较佳质量配比为:m(AKD)/m(ASAP)=4.6/1,此配比下该两性无皂苯丙聚合物/AKD乳液具有分散性、稳定性良好的特点。
3、研究了两性无皂苯丙聚合物/AKD浆内施胶的应用实验,采用阳离子淀粉、阳离子聚丙稀酰胺为双元助留剂,以m(AKD)/m(无皂苯丙聚合物)=4.6/1的无皂苯丙聚合物/AKD复合乳液施胶,用量为0.2%~0.3%时,浆料pH值为8.5,熟化时间为10min,无论草木混合纸浆还是木浆进行抄纸,施胶效果均较好,施胶度分别达105s和198s。与市售AKD样品相比,无皂苯丙聚合物/AKD复合乳液具有更好的施胶效果。采用GCC填料,填料达30%时,施胶度达102s,对无皂苯丙聚合物/AKD复合乳液的施胶效果影响甚微,高的灰份含量,可节约部分纤维原料,具有一定的经济效益。
4、研究了两性无皂苯丙聚合物/AKD表面施胶的应用实验,将糊化好的氧化淀粉与配比m(AKD)/m(两性无皂苯丙聚合物)=4.6/1的复合乳液复配,表胶浓度为0.2%乳胶液(占5%氧化淀粉糊液),调节pH值至8,涂布草木混合浆抄片,施涂量1.2g/㎡,105℃干燥12min进行表施,结果表明抄纸张具有较优异的表面施胶效果,施胶度达308 s,同时可赋予纸张增强作用,耐折度和环压强度分别提高64.7%和40.2%,明显改善纸张物理强度。
通过以上研究可以看出:所提出的制备无皂共聚物乳液方法是成功的,该方法能够制备出具有表面活性、无小分子乳化剂、分散稳定性良好、具有交联性等特点的两性无皂苯丙聚合物乳液,用其乳化分散AKD并用于纸张中性施胶时取得了较优异的应用效果。