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烯基琥珀酸酐(ASA)是一种反应型中/碱性施胶剂,与国内纸厂使用最成熟、最有效的中性施胶剂AKD相比,它具有价格低、施胶反应快及适应的pH值范围广等优点。ASA是一种同分异构化合物的液体混合物,因为它的反应性高,所以传统ASA乳液在数小时内便会失去活性。现在纸厂大多用阳离子淀粉作乳化剂,用均质器在线乳化,添加到浆内。本研究采用功能性单体甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵(DMC)、丙烯酰胺(AM)、软性单体甲基丙烯酸丁酯(MBA)和硬性单体苯乙烯(St),以PVA作高分子分散剂,通过无皂乳液共聚得到了ASA高分子乳化剂,通过转相乳液制备法制得无皂苯丙聚合物/ASA复合乳液,该乳液具有良好的稳定性和施胶效果,且设备要求低,应用工艺简单,施胶效果明显优于传统.ASA中性施胶剂。
研究结果表明:
(1)高分子无皂乳液的合成比例和合成条件为:w(DMC)=15%,m(MBA)/m(St)=1.1,w(PVA)=8%,w(AM)=50%,w(引发剂)=2%-3%(总单体量),反应温度80℃,反应时间为6小时。
(2)在乳化ASA树脂时,采用m(无皂苯丙聚合物固含量)/m(ASA)=1/10;助留剂(R)和稳定剂(A)复配到ASA乳液中的比例为0.2%和2%;通过转相乳液制备法制备的乳液在5小时内进行浆内施胶;在正常的施胶条件下,施胶效果可以达到124s。
(3)使用ASA乳液对纸张进行浆内施胶,水在纸张上所成的接触角可分别达到94.49°,同时纸张的抗张强度、耐折度,白度、平滑度分别提高5.41%、13.51%、-0.26%、46.32%。
(4) GCC填料对无皂苯丙聚合物乳化的ASA乳液的施胶效果略有不良影响,当GCC填料用量(占绝干浆的质量)为20%时,纸张施胶度下降了8%。硫酸铝的加入可以明显提高ASA乳液的施胶效果,硫酸铝用量(占绝干浆的质量)为1%时,纸张施胶度提高40%。金属杂质离子对ASA乳液的施胶也有不良的施胶影响,在白水中含有1ppm的金属杂质离子时,纸张施胶度下降了2%。
(5)红外光谱(IR)分析谱证实了P(MBA-DMC-St-AM)中各单体单元的存在;透射电镜(TEM)分析表明无皂苯丙聚合物乳液呈规则的球形,颗粒表面光滑,粒子分布较为均一;乳液动态激光粒径(DLLS)分析乳液粒子大小,平均粒径为165.7nm,粒径分布范围较小,均在145~187nm之间,进一步证明了以聚乙烯醇作为分散剂制备无皂乳液具有良好的稳定性;差示扫描量热(DSC)分析可以观察到明显的40.4℃处为四元无皂共聚合物的玻璃化转变温度Tg,表明所得共聚物不是各单体的均聚物的混合物,而是四元单体的共聚物。