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随着印刷技术的不断进步,印刷行业对纸张的性能的要求在不断提高,如何提高纸张的表面强度,施胶度,平滑度,挺度,减少纸张的掉毛,掉粉现象,提高产品的质量档次,以适应当今印刷行业高速印刷的需求,是我国造纸行业多年来十分关注并急需解决的问题。
本文以聚乙烯醇(PVA)为高分子分散剂,N-羟甲基丙烯酰胺(HMAM)为自交联单体,以苯乙烯(St)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸(MAA)、丙烯酸十八酯(ODA)为主要单体,采用无皂种子乳液聚合法制备了一种具有优异施胶效果的阴离子自交联苯丙乳液。通过对产物外观、粘度、稳定性及其对纸张的施胶度、表面强度、耐折度和环压强度的测定,探讨了制备自交联苯丙乳液的较佳合成工艺。通过红外光谱(IR)、动态激光粒径分析(DLLS)、差示扫描量热(DSC)等对乳液粒径及其分布和共聚物热转变性能及微相结构进行了表征。并研究了乳液的稳态流变性。研究结果表明:
(1)较佳的合成工艺:无皂种子乳液聚合法;软硬单体比例n(BA)/n(St)=1.0,w(PVA)=6%,w(ODA)=10%,w(HMAM)=6%,w(MAA)=8%,聚合反应温度为80-85℃,在反应初期加入1/10的单体及1/3的引发剂,反应30min,然后在1-2h内缓慢滴加完剩余单体及引发剂,继续反应2h。冷却出料,即得产品。
(2)流变性测试表明,自交联苯丙乳液为非牛顿流体,有一定的假塑性和触变性,表观粘度随切变速率的变化规律呈现一定的切力变稀特征。
(3)红外(FT-IR)证实了树脂中各单体单元的存在。透射电镜(TEM)分析显示乳液粒子呈规则的球形,颗粒表面光滑,粒子分布较为均一,经动态激光光散射(DLLS)分析可知乳胶粒平均粒径为114.4nm。DSC测定结果显示聚合物的玻璃化转变温度为40℃。原子力显微镜(AFM)分析表明树脂成膜表面相对平整、光滑、均匀,且有交联迹象,有利于增加耐水性和力学强度。
(4)单独使用自交联苯丙乳液进行表面施胶时具有优异的施胶效果。当以质量分数为1%的聚合物乳液进行表面施胶时,纸张施胶度可达43.0s,表面强度达3.2 m/s,耐折度88次,环压强度达7.46 KN.m/g。聚合物乳液与淀粉和PVA有良好的适配性,当聚合物和淀粉质量配比达到4:1时,施胶度、表面强度以及耐折度与单独使用聚合物乳液时变化不大,环压强度达7.68 KN,m/g;当聚合物与PVA质量比达到2:1时,施胶度变化不大,表面强度达3.65 m/s,耐折度92次,环压强度达8.40 KN.m/g。这说明复合施胶可取得优异的施胶效果。
(5)采用电子扫描电镜(SEM)从微观角度来观察纸页纤维形态及其表面的变化情况。观察到经表面施胶处理后,纸样表面的纤维均编织紧密,细小纤维互相粘结成片后和较粗纤维贯串起来,纤维编织的更加紧密,空隙率降低,纤维间隙有片状胶料的粘结填充。纸张的抗水性和强度性能都有所提高。
(6).通过对施胶后的纸张接触角的分析可以看出:当以0.5%的苯丙乳液进行施胶时,纸张接触角达88°,以1%的苯丙乳液进行施胶时,纸张接触角达98°。说明自交联苯丙乳液具有较好的防水性。