阳离子无皂乳液增强剂的合成及应用

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1、阳离子无皂乳液增强剂的合成及应用阳离子无皂乳液增强剂的合成及应用李建文詹怀宇李振坤(1.华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室,广州,510640;2.山东省酿酒葡萄科学研究所,济南,250100)摘要:采用功能单体引入法无皂聚合工艺合成了一系列阳离子聚丙烯酸酯乳液造纸增强剂,对主要合成条件如共聚单体组成,阳离子单体比例,反应温度,引发剂用量等进行了优化,此条件下产物可使漂白麦草浆纸页与空白样相比抗张指数,环压指数分别提高16.0%,17.8%.关键词:无皂聚合;阳离子聚丙烯酸酯乳液;增强剂;漂白麦草浆国产高档箱板纸普遍采用草,木浆配抄,与国外全木浆产品相比存

2、在强度差,易受潮等缺点,尤其是环压强度指标难以令消费者满意¨,因此,开发既能提高箱板纸强度尤其是环压强度,使用成本又不会太高的造纸增强剂是十分必要的.目前,硬单体苯乙烯作为核体与其他单体如丙烯酸甲酯,丙烯酸丁酯,丙烯酰胺等进行共聚,产物可改善箱板纸的环压强度,已被众多实验所证实".本文选取上述几种单体为主要原料采用新型无皂聚合工艺和过程控制助剂合成了一系列乳液型增强剂,将其应用于漂白麦草浆抄造纸板.无皂聚合作为一种聚合体系中完全不含乳化剂或含乳化剂但其浓度小于其临界胶柬浓度(CMC)的新型聚合工艺,其产物表面比较"洁净",避免了传统乳液聚合中乳化剂带来的许多问

3、题,如乳化剂消耗量大,不能完全从聚合物中除去而影响产品纯度及性能,使用过程中易产生大量泡沫等,因此,该无皂聚合乳液具有较好的应用前景.同时,在产物性能及其使用效果的基础上本文还对其主要合成条件进行了优化.1实验部分1.1原料丙烯酸甲酯(MA):工业品,山东某化工有限公司;苯乙烯(St):工业品,上海某化工有限公司;丙烯酰胺(AM):分析纯,天津市科密欧化学试剂开发中心;硫酸铵:分析纯,莱阳经济技术开发区精细化工厂;阳离子单体,实验室自制;引发剂:工业品,广东某化学品公司;丙烯腈(AN):工业品,江苏某化工有限公司.漂白麦草浆,取自山东华泰纸业集团.1.2合成将

4、带有搅拌器,冷凝装置的三口烧瓶放入水浴锅中,向其中加入一定量的丙烯酸甲酯,苯乙烯,硫酸铵等药品,通人N,调节水浴温度至所需反应温度,10min后,开始滴加引发剂,剩余丙烯酸酯和自制阳离子单体等,待出现乳白色浓液时,再滴加剩余阳离子单体和丙烯酰胺,反应一定时间后冷却至室温,调节pH值至酸性,过滤得到聚丙烯酸酯无皂乳液.1.3乳液性能测定粘度是在25℃时使用1#转子,速度为60r/min的条件下经NDJ一8S数显粘度计(上海天平仪器厂)测得.使用PHS一25型酸度计(上海精科雷磁)在室温下测量pH.使用Mastersizer2000激光衍射粒度测定仪(Malver

5、nInstrumentsLtd.,England)测定粒径.使用JS94F型微电泳仪(上海中晨数字技术设备有限公司)测定Zeta电位.1.4抄纸强度测定1.4.1纸页抄造将漂白麦草浆稀释至0.3%后放人H158型纸浆打散器(MessemerCompany,England),疏解5000转.然后向其中加入一定量的自制聚丙烯酸酯乳液,搅拌一定时间.最后在FI101型方形抄片器(FinnishSheetFormer,L&W公司)上抄片,所得湿纸页置于FI119(FinnishDryingCylinder,L&W公司)电热烘缸上,调节温度至70℃～80

6、℃,烘干42min.1.4.2纸页强度测定纸页经恒温恒湿处理后,按国家标准方法测量作者简介:李建文,男,博士研究生,主要从事制浆化学与造纸化学品的研究.PaperScience&Technology2005Vo1.24No.3纸张强度性能指标.2结果与讨论2.1合成产物的性能指标结果见表l.表1聚丙烯酸酯无皂乳液的性能指标样品指标聚丙烯酸酯无皂乳液外观水溶性固含量pH值粘度稳定性乳白色泛蓝光粘性液体可与水任意比例混溶15%左右3.5—5.510—50mPa.s放置半年不分层,不凝胶2.2主要合成条件的优化2.2.1共聚单体的选取聚合物乳液作造纸增强剂,

7、为了获得较好的使用效果,应具备以下特点:①应易与水混合,干燥后可在成纸纤维表面形成均一的薄膜,其玻璃化温度应控制在0—50~C之间.因此,本实验选用丙烯酸酯类中亲水性最大的,玻璃化温度最高(Tg:8~C)的MA为主单体和硬单体苯乙烯(Tg:80℃)进行共聚;②易吸附在纤维上并与之结合,这主要是由共聚单体的性质及其活性基团决定.本实验选用不仅能提高胶液内聚力,并对耐水性有明显改善的交联单体AM进行反应;③稳定性好,包括胶乳自身性能的稳定性(如耐热性,抗水性)和贮存稳定性.本文使用带有反应性官能团的阳离子单体参与共聚,提高乳液颗粒表面电荷密度来改善其稳定性.另外,

8、调节产品pH也有利于乳液稳定性的提高.