随着国家经济的平稳增长,人们的环保意识日益提高,这也对纸制品生产过程中使用的助剂提出了新的环保要求。纸制品作为人们日常生活中经常接触的产品,在国民经济生活中消费比重越来越高。但纸制品由于产品本身组成成分以及多孔的组成结构而导致纸张较易吸水,这一特性将影响后续使用。因此,采用绿色无污染乳化剂制备的用以提高纸张表面性能及抗水性的施胶剂成为主要研究方向。本文系统地研究了利用壳聚糖作为非反应型和反应型乳化剂对合成苯乙烯丙烯酸丁酯乳液性能的影响,对比研究了壳聚糖与阴离子型乳化剂十二烷基硫酸钠复配体系对苯丙乳液的性能影响,分析了表面施胶剂对纸张抗水性能的影响。研究内容主要包括以下几个方面:1、以苯乙烯(硬单体)和丙烯酸丁酯(软单体)、N-羟甲基丙烯酰胺(功能性单体),以过硫酸铵作为引发剂,采用乳液聚合的方法合成了苯乙烯丙烯酸丁酯表面施胶剂。通过预乳化种子乳液聚合工艺制备了粒径分布窄、乳液储存时间长、具有显著提高纸张表面抗水能力的苯丙乳液。乳液合成后利用高剪切分散均质乳化机将溶解好的壳聚糖乳液添加到苯丙乳液中,利用壳聚糖对乳液进行二次包裹,利用壳聚糖的增稠性能及提高水相粘度提高乳液的稳定性。利用SEM(扫描电镜分析)、FT-IR(傅里叶红外光谱)、纳米激光粒度分析仪、Cobb检测、Brookfield粘度计、光学显微镜和静态接触角实验等对聚合产物进行了表征与分析。具体分析了壳聚糖(Chitosan,CS)用量、CS溶液的pH、乳化转速、CS结构(分子量Molecular Weight及脱乙酰度Degree of Deacetylation)等因素对乳液性能的影响。结果表明:CS使用量占单体质量的2%,pH=6,乳化转速为22000r/min的条件下能制备出具有较好抗水性能和稳定性能的苯丙乳液。2、以生物可降解壳聚糖作为反应型乳化剂,充分利用其亲水基团氨基和疏水基团乙酰基的双亲乳化功能,并将其活性基团羟基和氨基作为功能基团参与到苯乙烯丙烯酸丁酯(Styrene Acrylate Copolymer)表面施胶剂乳液聚合反应中,充分发挥壳聚糖的自乳化功能,取代合成有机乳化剂,减少因使用传统乳化剂造成的环境污染。将壳聚糖作为反应型乳化剂参与到苯丙乳液的合成过程中,与传统乳化剂相比,壳聚糖作为乳化剂合成后的乳液能够在纸张表面以一层致密的膜的形式存在,同时增强纸张抵御水渗透进入纸张内层的能力。壳聚糖用作反应型乳化剂参与乳液合成过程,制备出的SAE乳液乳胶粒直径主要分布在111nm-250nm之间,约有75%分布在114nm-177nm之间,乳液颗粒大小分布较窄,且能显著降低施胶后纸张的Cobb值,由未施胶原纸的207g/m2下降至18.47g/m2;SDS(十二烷基硫酸钠,Sodium Dodecyl Sulfate)作为乳化剂制备的SAE乳液主要分布在50-88.9nm之间,能够将施胶后纸板的Cobb值由207g/m~2降低到105g/m~2;利用OP-10合成的SAE乳胶粒直径大小分布不均,且粒径整体较大,能够使纸张Cobb值下降至约40g/m~2。3、研究了不同分子量CS参与苯丙乳液合成过程对SAE苯丙乳液的应用表现的影响,进行SAE苯丙乳液的粒径分布、施胶抗水性能、储存稳定性、SEM电子显微镜、红外光谱分析等分析。结果表明:随着壳聚糖分子量的增大,壳聚糖乳化后的苯丙乳液粒径和PDI逐渐减小。表明壳聚糖具有良好的乳化性能,当壳聚糖分子量为100000及150000时,制备的苯丙乳液具有较好的乳化性能,提升了施胶后纸张的抗水性能。当壳聚糖分子量为150000时,制备的苯丙乳液具有较好的抗水性以及较好的稳定性。4、研究了壳聚糖与SDS复配乳化对制备SAE苯丙乳液的影响,对比分析了复配乳化剂对施胶后纸张的抗水性的影响。研究发现:随着壳聚糖用量在乳化体系中的增加,SAE乳液颜色变化为:逐渐由带蓝光变为了白色,表明乳液胶粒粒径逐渐在增加,粒径分布逐渐变宽,粒径大小分布不均趋势愈加明显;Cobb值测试结果显示CS:SDS=1:2时,纸张具有更好的抗水性能。