论文部分内容阅读
造纸浆内施胶剂是对纸浆、纸张、纸板进行处理，实现其抗流体渗透性能而添加的造纸化学品。将浆内施胶剂添入浆料中，由于施胶剂粒子具有亲水性基团和疏水基团，在纤维表面使外侧定向为疏水基团，使纸具备疏水性和抗流体渗透性。为了减少造纸废水的污染，降低造纸系统的损耗，提高纸张的各项性能，工业施胶环境逐渐由酸性施胶转向中碱性施胶。目前，松香系施胶剂在浆内施胶剂中占有相当大的比重，但是大部分传统松香系施胶剂主要在弱酸性条件下施胶。由于酸性环境对造纸湿部系统、纸张性能、填料使用等方面都具有不利的影响，因此迫切需要开发稳定性好、性能高效、能在中碱性条件下施胶的阳离子分散松香胶。
本论文采用松香作为主要原料合成阳离子松香乳化剂，并且合成一种阳离子乳液分散剂，用合成的阳离子松香乳化剂和乳液分散剂通过逆转法制备出系列阳离子分散松香胶，通过正交试验优化最佳合成和制备工艺，并且研究了pH、硫酸铝用量、施胶量等因素对施胶性能的影响，得到最佳的施胶条件，同时对湿部的作用机理进行研究。
论文首先研究不同低分子量乳化剂的复配对松香乳化效果的影响，确定了乳化松香所需表面活性剂体系的HLB值大约为14，乳化剂的用量大约为10％。采用阳离子和非离子复配乳化剂通过常压逆转法制备了松香胶CRZ-1。然后采用松香、环氧氯丙烷、三乙胺合成了松香阳离子乳化剂，IR谱图分析表明，3398 cm-1处为阳离子松香的-OH伸缩振动峰，说明通过化学合成在阳离了松香上引入了-OH，1147cm-1和1243 cm-1处为阳离子松香酯键的伸缩峰，说明引入了酯键。采用制备的松香阳离子乳化剂和复配乳化剂制备阳离子分散松香胶CR2-2。最后采用丙烯酸丁酯、丙烯酰胺、苯乙烯、二甲基二烯丙基氯化铵为原料，通过乳液聚合制备阳离子乳液分散剂，将制备的阳离子乳液分散剂用于阳离子分散松香胶的制备中，分别得到阳离子分散松香胶CR2-3a和CR2-3b。透射电镜分析表明，加入了阳离子子乳液分散剂后，CR2-3a和CR2-3b型松香胶乳液颗粒小且分布均匀，稳定性好。
采用制备的CRZ-1、CR2-2、CR2-3a和CR2-3b四种施胶剂分别进行施胶实验，分别研究pH、硫酸铝用量、施胶量、施胶顺序、助留剂、干燥时间和温度等条件对施胶剂性能的影响。结果表明，制备的四种施胶剂的施胶效果随pH的升高而变差。硫酸铝对施胶效果有很大影响，加入少量的硫酸铝可明显提高松香胶的施胶效果，硫酸铝最佳用量在1％，继续加入硫酸铝施胶效果反而下降。施胶剂用量的增加有利于施胶效果，对于CRZ-1和CR2-2，施胶剂用量在2％为宜；而对于CR2-3a和CR2-3b，当施胶剂用量超过1％时，施胶度就趋于平缓。施胶顺序的研究结果表明CRZ-1、CR2-2和CR2-3b采用逆向施胶的效果明显优于正向施胶，CR2-3a型施胶剂逆向施胶效果略好于正向施胶。助留剂对施胶效果影响的研究结果表明，阳离子聚丙烯酰胺助留效果对CRZ-1，CR2-2和CR2-3a影响较大；阳离了淀粉对CRZ-1和CR2-2的助留效果不明显，但是可以提高CR2-3b的施胶度；聚酰胺多胺环氧氯丙烷对四种施胶剂的助留效果均比较明显。放置时间对CRZ-1和CR2-2的施胶度影响很大，但是对CR2-3a的影响不大，六个月后施胶度几乎不变，这说明制备的CR2-3a阳离子分散松香胶的稳定性很好。从扫描电镜图看出，纸张表面有大量的几微米到几十个微米的松香微粒留着在纤维上，大大提高了纸张表面的拒水能力，接触角分析表明，CR2-3a、CR2-3b施胶的纸张表面的接触角分别为123.8°，134.8°，抗水能力优。最后通过正交实验考察不同施胶条件对施胶效果的影响，结果表明胶料、硫酸铝和pH是抄纸过程中比较重要的影响因素，而助留剂和烘干时间的影响较小。