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阳离子聚合物/松香基乳液中性施胶剂的制备及应用性能

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目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 引言

1.2 无皂乳液共聚

1.2.1 无皂乳液共聚成核机理

1.2.2 无皂乳液稳定性的研究

1.2.3 无皂乳液的应用

1.3 施胶剂的研究现状及发展趋势

1.3.1 纸张施胶的发展过程

1.3.2 施胶剂的应用现状及发展趋势

1.4 阳离子松香施胶剂(CRSE)

1.4.1 CRSE的简介及特点

1.4.2 CRSE的国内外研究情况

1.4.3 CRSE的施胶机理

1.5 AKD中性施胶剂

1.5.1 AKD主要性能及特点

1.5.2 AKD施胶机理

1.6 石蜡类施胶剂及施胶机理

1.7 阳离子聚合型乳液中性施胶剂

1.8 乳液松香施胶剂的制备工艺综述

1.8.1 松香施胶剂的制备方法

1.8.2 影响松香施胶剂稳定性的因素

1.9 乳化剂在制备松香胶中的作用及机理

1.9.1 乳化剂的作用

1.9.1 高分子乳化剂的乳化机理

1.10 本课题的研究目的及其意义

2 阳离子高分子乳化剂的合成及性能

2.1 乳化剂原料的选择及其预处理

2.1.1 主要单体选择

2.1.2 功能性单体选择

2.1.3 引发剂的选择与预处理

2.1.4 合成仪器

2.1.5 合成原料

2.2 乳化剂的合成原理与工艺

2.2.1 乳化剂的合成理论支持

2.2.2 乳化剂的合成工艺

2.2.3 乳化剂性能测试

2.3 松香/AKD及松香/石蜡中性施胶剂的制备及其性能测试

2.3.1 仪器及设备

2.3.2 原料

2.3.3 制备原理

2.3.4 制备工艺

2.3.5 性能测定

2.4 结果与讨论

2.4.1 乳化剂的性质

2.4.2 松香/AKD、松香/石蜡胶乳用乳化剂制备条件研究

2.4.3 松香/AKD,松香/石蜡中性施胶剂制备条件研究

3 结构与性能测试

3.1 乳化剂结构与性能测试

3.1.1 红外光谱分析

3.1.2 核磁共振氢波谱分析

3.1.3 凝胶渗透色谱分析

3.1.4 差示扫描量热分析

3.1.5 临界胶束浓度

3.1.6 浊点

3.2 松香/AKD、松香/石蜡中性施胶剂的结构与性能测定

3.2.1 施胶剂透射电镜分析

3.2.1 粒子粒径及分布的确定

4 松香/AKD、松香/石蜡中性施胶剂在浆内施胶中的应用

4.1 实验部分

4.1.1 乳化剂的合成

4.1.2 松香/AKD、松香/石蜡中性施胶剂的制备

4.1.3 纸张制备原料及测试

4.1.4 纸张制备仪器

4.1.5 纸张制备工艺

4.1.6 纸张性能测定

4.2 结果与讨论

4.2.1 松香/AKD施胶工艺及效果

4.2.2 松香/石蜡施胶工艺及效果

4.3 纸张其他性能测试

4.3.1 环压强度、耐破度、耐折度的测定

4.3.2 纸张接触角及表面自由能的分析

4.3.3 施胶效果的扫描电镜分析

5 结论

5.1 乳化剂的合成与表征

5.2 施胶剂制备及结构表征

5.3 应用工艺及效果

5.4 创新点

5.5 下步工作

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文

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摘要

随着造纸技术的不断进步,对纸张的性能要求不断提高,如何提高纸张的施胶度、挺度、平滑度、掉粉现象、减少纸张的掉毛、提高产品的质量是我国造纸行业多年来十分关注并急需解决的问题。松香作为传统浆内施胶剂可明显提高纸张的施胶度、强度,并且松香有着价格低廉、可再生、资源丰富等优点。阳离子高分散松香胶的研发是近几年松香类施胶剂研究的热点。阳离子高分散松香胶慢慢取代阴离子松香胶,并且酸性施胶转化为中性施胶是造纸工业发展的必然趋势。
   本文以N-甲基吡咯烷酮(NMP)为助溶剂,苯乙烯(St)、丙烯酸十八酯(ODA)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)、丙烯酰胺(AM)为单体,通过无皂乳液共聚反应合成了阳离子高分子乳化剂,并用其制备了阳离子松香/AKD、松香/石蜡中性施胶剂。通过对产物外观、粘度、稳定性及其对纸张的施胶度、耐折度和环压强度的测定,探讨了两种阳离子高分子乳化剂合成工艺与松香/AKD、松香/石蜡中性施胶剂制备工艺及其应用条件。
   通过红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(H-NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)、差示扫描量热(DSC)等检测手段对乳液分子结构、分子量及其共聚物热转变性能进行了表征;通过透射电子显微镜(TEM)、表面电位粒径仪等检测手段对松香/AKD、松香/石蜡中性施胶剂相结构及其分布进行了测定,研究结果表明:
   a(1)松香/AKD中性施胶剂乳化剂合成条件为w(AM):w(DMC):w(ODA):w(St)=35:15:25:25,引发剂加入量为1%,反应温度为70℃(2)松香/石蜡中性施胶剂乳化剂合成条件为w(AM):w(DMC):w(ODA):w(St)=37:13:17:33,引发剂加入量为0.8%,反应温度为70℃。
   b FT-IR,H-NMR测试结果证实了乳化剂中各官能团及单体单元的存在,用GPC检测结果证实了产物为高分子化合物,DSC检测结果证实了高分子乳化剂玻璃化转变温度为70℃。
   c(1)松香/AKD施胶剂的较佳制备条件为m(松香):m(AKD):m(乳化剂)=11:4:3,制备温度为95℃。(2)松香/石蜡施胶剂的较佳制备条件为m(松香):m(石蜡):m(乳化剂)=10:5:3,制备温度为95℃。
   d TEM、表面电位粒径仪分析结果可知乳化剂已包覆固体颗粒并呈球形,颗粒表面光滑,粒子分布较均匀,松香/AKD、松香/石蜡中性施胶剂平均粒径分别为464.5nm、515.2nm,zeta电位分别为+3.406my、+5.934mv。
   e松香/AKD、松香石蜡中性施胶剂具有优异的施胶效果。施胶剂加入量为1%时纸张施胶度分别可达298s、157s环压强度分别可达598N·m/g、592N·m/g。
   f扫描电子显微镜(SEM)测试结果表明纤维表面的光亮度下降,纤维均排列紧密,细小纤维互相粘结成片后和较粗纤维贯串起来,空隙率降低。
   g纸张接触角测试结果表明用松香/AKD、松香/石蜡中性施胶剂进行施胶后,纸张接触角分别达到109°、104.5°。

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