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随着全球环保要求的提高,水性上光油已广泛应用于柔性版印刷和凹版印刷领域,作为水性上光油连接料的水溶性固体苯丙树脂,直至今天仍主要依赖于进口,价格昂贵,其生产技术只有屈指可数的几个跨国公司所拥有。为了提高本土企业在油墨行业中的竞争力,研发具备优良性能的水溶性固体苯丙树脂极其重要,该类树脂一般要求有低的分子量(Mw≤10000)、窄的分子量分布(Mw/Mn≤)和高的酸值(≥180)。
本文采用苯乙烯(St)、α-甲基苯乙烯(AMS)、丙烯酸(AA)和丙烯酸异辛酯(2-EHA)为反应单体,二叔丁基过氧化物(DTBP)为引发剂,分别采用常压和带压釜式反应器,合成水溶性固体苯丙树脂。由于聚合过程中的自动加速现象,所合成的苯丙树脂的分子量分布曲线呈双峰分布,分子量分散系数较宽,不能满足水溶性固体苯丙树脂的使用性能要求。研究结果表明:α-甲基苯乙烯二聚体作为链转移剂,起调节分子量的作用,使合成反应时聚合物熔融态的粘度大大降低、合成聚合物的分子量降低和分子量分散系数变窄。
本文自行设计了一套含自动控温、连续加料、连续出料的压力管式反应器。重点研究水溶性固体苯丙树脂连续本体聚合的合成工艺及配方设计,并用NMR、DSC和GPC方法进行分析表征,并测定树脂酸值和软化点。研究结果表明:所合成的水溶性固体苯丙树脂外观通透,基本无色,分子量分布曲线呈单峰分布,Mw为6341、Mw/Mn为1.72、酸值为210,其性能已满足市场上高档水性上光油的使用要求。
本文探讨了连续本体聚合过程中,聚合温度、聚合压力、反应时间、引发剂和AMS用量对转化率的影响。研究结果表明:聚合反应初期,转化率(聚合速率)随温度升高而增大;随压力升高转化率反而下降;引发剂和AMS用量越多,转化率均越小。在聚合反应后期,各因素对转化率(聚合速率)的影响不显著。
本文考察了连续本体聚合过程中,聚合温度、反应时间、引发剂和AMS用量对分子量的影响。研究结果表明:随着聚合温度的升高,聚合物分子量增大到一定程度后稍有降低;引发剂的用量对分子量的影响大,重均分子量随引发剂用量的增加而降低;由于AMS结构上的推电子基团-CH3和苯环的位阻效应,加入AMS作为链转移剂可调整分子量,分子量随着AMS用量的增加而降低。
本文利用自合成苯丙树脂先制备胺化树脂溶液,再加入软硬乳液和助剂配制水性纸张上光油,并进行应用性能研究。在管式反应器中,于230℃、2MPa所合成的苯丙树脂较国外树脂所配制的水性上光油的附着力更好,光泽度、透明性、再溶性和干燥速度基本一致。