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阳离子松香中碱性施胶剂粘度低、稳定性好,施胶时可减少明矾用量;可加入CaCO3等填料以降低生产成本;可自行留着在带有负电荷的纸纤维表面;可在接近中性的系统中应用,提高纸张强度和耐久性。并且阳离子松香中性施胶剂除具有反应性施胶剂AKD和ASA的全部优点外,同时还克服了它们的不足之处,具有广阔的开发与应用前景。
以三甲胺(TMA)和环氧氯丙烷(EPIC)为反应原料,气液相反应合成缩水甘油基三甲基氯化铵(GTMAC)。合成GTMAC的最佳工艺条件为:反应温度18℃,反应时间16h,n(TMA):n(EPIC)=1.2:1。该条件下GTMAC的收率为64.24%,活性物(GTMAC)质量分数为97.43%,熔点为137~139℃,外观为白色针状晶体。合成反应结束后,抽滤所得GTMAC以丙酮洗涤,然后低温真空干燥保藏。
以GTMAC和松香(rosin)为原料合成缩水甘油基三甲基氯化铵改性松香,最佳合成条件为:n(rosin):n(GTMAC)=1.1:1,反应时间6h,催化剂硬脂酸钠用量为反应物质量的5%,丙酮回流,温度控制在65~70℃之间,在此条件下,酸值为33.72mgKOH/g,酯化率为78.94%,收率为85.71%,外观为棕红色粘稠状液体。
将松香在反应容器内熔化,温度控制在145~155℃,搅拌速度为150~200r/min,待松香全熔后,慢慢均匀地加入改性松香和助乳化剂AEO-20、Span60,改性松香用量为松香质量的16.67%,助乳化剂用量为松香质量的5%,m(AEO-20):m(Span60)=4:1,控温在110~120℃,继续搅拌约20min,形成松香乳液(W/O);调节已乳化的松香乳液温度至95~105℃,控制搅拌速度1500~2000r/min,把事先煮沸的70~80℃的去离子水以约25mL/min的速度加入,当出现白晕圈时表明转相完成,加入其余的去离子水,降低搅拌速度至100r/min,在80℃左右的水浴中继续搅拌10min,形成松香乳液(O/W);加入稳定剂聚乙烯醇,其用量为松香质量的4%,然后用冰水浴冷却至40℃以下,得到松香乳液,外观为白色乳液,固含量为30%,游离松香含量为21.47%,pH值在5.0~6.0之间,Zeta电位为+34mV,粘度为76.4mPa.s,稳定性较好。
将所制备的阳离子松香乳液用于施胶实验,研究了施胶工艺及工艺过程中各因素对施胶效果的影响,检测了抄纸片的物性。当阳离子松香乳液pH值在6.5~8时,施胶度变化不大;在一定绝干浆条件下,胶料用量1.0%左右,硫酸铝用量1.0%,助留剂(CPAM)用量0.07%,施胶效果显著;填料碳酸钙用量在0~20%范围内,施胶度变化不明显。同时,阳离子松香乳液施胶后抄造的纸张强度明显优于普通白色松香胶施胶时抄造的纸张。