合成胶乳性能剖析及涂布纸性能的影响

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1、胶黏剂及其在纸张涂料中的应用——合成胶乳性能剖析及涂布纸性能的影响1合成胶乳性能剖析根据胶乳对纸张涂布性能的影响以及涂布纸对胶乳特性的要求，胶乳几个最重要的性能指标是：机械、化学稳赵性，黏弹性（黏弹性模量等），成膜性能（玻璃化温度），结构凝胶含量，粒子大小与形状，以及乳液聚合时单体的种类和方式等。1.1胶乳的机械和化学稳定性胶乳的机械稳定性一般通过调整搅拌后胶乳的残渣含量及起泡倍数来表征。由于涂料在制备、涂布过程屮，不断受到较强的机械搅拌或水力剪切的作用，机械稳定性差的胶乳在使用过程屮可能发生破乳现象，或者产生较多泡沫，导致涂层表而有微细针孔及在压光机上出现黏馄等问题

2、。胶乳的化学稳定性主要是指对电解质盐的稳定性以及与涂料中其他组分的相容性。对于一价盐类，一般胶乳的稳定性都很好，但对于二价盐类，有些胶乳屮加入少量电解质会有絮凝物出现。因而可以判定，如果胶乳的机械与化学稳定性较差，将会限制其使用范围，从而影响其应用效果。1.2胶乳的黏弹性聚合物胶乳具有高分子的黏弹特性，在一定温度和外力作用的环境中，胶乳不仅会像固体一样发生有形的变化，而且也会像液体一样具有黏滞性。因此，胶乳的黏弹性对纸张涂层的结构和机械力学性质有较大的影响。通常，纸张涂层的表面性能是通过压光來实现的，而压光主要是使涂层和原纸产生形变，从而使纸张达到一定要求的光泽度和平

3、滑度。压光过程中涂层与原纸的形变取决于胶乳的黏弹性能。研究表明。胶乳的黏弹性对涂层在压光过程中的形变有影响，尤其在高温状态下的影响更大。涂层的压缩性与胶乳的热软化有关。具有较高软化温度和较高弹性的胶乳能降低颜料粒子的聚集性，使涂层孔隙减少，粒子间填充紧密、分布均匀。而压光黏辘和掉粉与胶乳的热流动性有关。1.3胶乳的成膜温度胶乳的玻璃化温度是表征胶乳从硬的玻璃态转变橡胶态的临界温度，是胶乳应用屮的一个最重要的特性指标。对于丁苯类胶乳來说。通过乳液聚合单体的比例不同來调节胶乳的玻璃化温度。玻璃化温度影响胶乳的成膜性能。从而影响到涂布纸表面机械力学性能及卬刷适应性能，胶乳的

4、玻璃化温度低，胶乳聚合物链移动容易，那么涂层干燥时的变形也容易，能使颜料粒子进行重排取向。而且胶乳粒子以其自身的体积充满颜料间的空隙。涂层表面强度人，卬刷光泽度高。1.4胶乳的凝胶含量凝胶含量是表征聚合物胶乳分子质量的特征指标，一般指甲苯不溶物，靠分子质量调节剂的类型及添加量來控制。涂布纸用丁苯胶乳中的凝胶质量分数宜控制在50%—70%，凝胶含量过高、过低，涂布纸的黏辘性和耐水性都不好。而凝胶含量更重要的作用是，如果胶乳的凝胶含虽高。表明聚合物胶乳结构的交联程度大。容易形成空隙少的致密涂层，涂层表面强度大，但涂层透气性差，导致印刷后干燥时，因水分蒸发使纸而起泡，涂层抗

5、起泡性差；反Z,低凝胶胶乳能形成空隙多的涂布层，耐起泡性良好，但印刷表而强度下降。因此，通过调节胶乳的凝胶质量分数，平衡涂布纸张表面的强度和抗起泡性能是很有现实意义的。1.5胶乳粒径大小与分布胶乳微粒近似球形，纸张涂布用胶乳的粒径一般分布在100〜250mnZ间。为了适应高速涂布及高速印刷的需耍。纸张涂布趋向于采用小粒径胶乳或掺有小粒了群(50〜100nm)和大粒了群(200〜350nin)的粒径双峰分布胶乳。如果胶乳的粒径小，填充在涂层表面颜料粒子间隙的胶粒数就多。能形成致密和平整性好的涂层表面。印刷光泽度高。此外。尽管小粒径胶乳本身的黏滞性会提高，但在涂料悬浮中却

6、能改善涂料的流动性能。制备流变性良好的高固含量涂料，并提高涂层抗干拉毛强度和油墨保持性。2・1胶乳用量对涂料性能的影响2・1・1胶乳用量对涂料黏度的影响胶乳用量对涂料黏度的影响见图1,2o咽胶乳)％1胶乳用量对低剪切黏度的影响*倣乳)％图2胶乳用童对■高剪切黏度的影响由图1,2可见，增加胶乳用量，涂料的低剪切黏度(60r/min)上升，而高剪切黏度(4400r/min)下降。这是因为造纸涂料是分散粒子(颜料和胶乳)、水溶性聚合物(PVA和CMC等)以及具他添加剂的复杂混合体，这些涂料组分相互作用，形成一个湿涂料结构；胶乳粒子和具他组分及胶乳自身相互作用，形成了缔合型的

7、网状结构，增加胶乳用量，也就强化了网状交织的能力，从而引起涂料低剪切黏度的上升；而这种网状结构很容易被高剪切力破坏，因而随着胶乳用量的增加,涂料的高剪切黏度并没有增加；同时，由于胶乳粒子比颜料粒子小，胶乳粒子填满颜料粒子之间的卒隙，小粒子起到润滑大粒子流动的“滚动轴承”作用。小粒子有较好粒子堆积效率，因而随着胶乳用量的增加，涂料的高剪切黏度降低。2.1.2胶乳用量对涂料保水值的影响胶乳用量对涂料保水值的影响见图3。“;(胶乳)％3胶乳用量对保水值的影响由图3可见，增加胶乳用量，涂料的保水值降低。众所周知，连续相的黏度影响涂料的保水性。随着胶乳用量的增