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本研究根据AKD的结构特点设计并合成出一种高分子乳化剂,该高分子乳化剂能较好乳化AKD蜡,制备出的高分子/AKD复合乳液具有较好的浆内与表面施胶效果。高分子/AKD复合乳液与传统AKD乳液相比较,能更好的提高纸张施胶度与纸张强度。实验结果如下:
(1)采用半连续工艺,用无皂乳液聚合法制备高分子乳化剂,主要单体为:亲水性单体AM、阳离子单体DMC、硬单体St、软单体ODA。当AM用量为24％,DMC用量为24％,m(St)/m(ODA)为2.5,制备的高分子乳化剂能较好的乳化AKD。
(2)用FTIR、DSC、GPC分析手段研究了高分子乳化剂的分子结构,并对其表面张力及乳胶粒进行测定。测试结果显示出4种单体都参与了共聚反应,无均聚物存在,高分子乳化剂的重均分子量为58536,数均分子量为16812,多分散性系数为3.48,说明相对分子质量的分散程度较小。温度为25℃时高分子乳化剂的CMC为0.8mmol/L,γcmc为50.1mN/m。高分子乳化剂乳液胶粒的粒径为349.6437nm,zeta电位是46.42mv。
(3)用于浆内施胶的高分子/AKD复合乳液,选择m(高分子乳化剂)/m(AKD)为0.23左右是合适的,用量为0.12％时纸张浆内施胶度可达到280s,乳液稳定性达到6级。
用于表面施胶的高分子/AKD复合乳液,选择m(高分子乳化剂)/m(AKD)为0.3左右是合适的,此时纸张表面施胶度可达到63s,乳液稳定性达到6级;纸张的耐折度可达到9次,环压指数可达到6.94 N·m/g,相对空白样表面表面施胶后的纸张耐折度提高137.5％,环压指数提高8.5％。
(4)马尔文纳米粒度仪测定出高分子/AKD复合乳液的平均粒径为574.4nm,zeta电位是11.16 mv。且通过TEM观察出AKD乳胶粒子在高分子乳化剂的包裹下呈核壳结构,形成水包油型乳液。通过SEM对纸张表面的观察,经高分子/AKD复合乳液施胶后的纸张表面,纤维间的界面变的模糊,纤维结合更加紧密。
(5)将高分子/AKD复合乳液与传统AKD乳液相比较:
浆内施胶时,0.19％用量的传统AKD乳液的施胶度仍低于0.12％用量的高分子/AKD复合乳液。高分子/AKD复合乳液用量为0.12％时,浆内施胶度可达到280s,传统AKD乳液用量为0.19％时,施胶度仅为246s。高分子/AKD复合乳液的浆内施胶效果明显优于市售传统AKD乳液。
表面施胶时,高分子/AKD复合乳液用量为0.13％时即能效提高纸张施胶度和强度。此时纸张表面施胶度可达到40s,环压指数为7.3 N·m/g,环压指数提高率为13.6％,耐折度为11次,耐折度提高率为185％。而传统AKD乳液量为0.13％时纸张施胶度为13s,环压指数为7.03 N·m/g,环压指数提高率为9.9％,耐折度为7次,耐折度提高率为75％。因而高分子/AKD复合乳液在施胶效率与对纸张强度的影响明显优于传统AKD乳液。