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近年来,食品工业的持续增长带动了包装工业的高速发展。食品在储存运输、流通和使用过程中很容易因受潮而腐败变质,食品包装的防潮抗湿性能就显得尤为重要,因此提高包装纸的防潮抗湿性能具有重要的意义。 本文以自制阳离子淀粉为乳化剂,松香为功能单体,苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酰胺为单体,采用乳液聚合法在氧化还原体系(H2O2-FeSO4)中合成阳离子型苯丙乳液,以其作为防潮涂料,来提高纸张的防潮性能和强度。本文系统研究了阳离子淀粉的乳化性及其乳化性在乳液聚合中的应用,主要考察了阳离子淀粉的取代度、阳离子淀粉的用量以及其他因素对合成乳液的粒径和Zeta电位的影响,并通过红外光谱对合成的乳液进行表征;最后,通过测定表面施胶纸样的Cobb吸水值,环压强度和抗张指数探讨乳液的防潮抗湿性能以及对纸张的增强作用。其主要研究内容和结果如下: (1)干法制备高取代度的阳离子淀粉在单因素试验的基础上,通过正交优化得出,以3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵为阳离子化试剂制备较高取代度阳离子淀粉的最优工艺为:反应温度70℃,体系含水量25%,阳离子化试剂0.045mol,氢氧化钠/阳离子化试剂(摩尔比)=1.2,反应时间2h。在此工艺条件下阳离子淀粉的取代度可达到0.26。 (2)阳离子淀粉的乳化性研究以大豆油-水为乳化体系,通过测定乳化力、乳化稳定性以及显微镜观察,研究了不同取代度、不同阳离子淀粉的质量分数、不同油水比等因素对阳离子淀粉乳化力及其乳化稳定性的影响。结果表明:在取代度0.145时,阳离子淀粉的乳化力及乳液的稳定性均较好;阳离子淀粉质量分数为2%时,阳离子淀粉的乳化力及稳定性较好;油水体积比为4:6时,乳液呈现较好的乳化力,颗粒不会发生聚集,而当油水体积比为5:5时乳液的稳定性较好,但乳化力没有油水比4:6时好。 (3)影响乳液粒径的因素依次为松香量>阳离子淀粉量>双氧水量>丙烯酰胺量>聚合温度。方差分析表明阳离子淀粉量和松香量对乳液粒径的影响是显著的,其他因素对乳液粒径的影响不显著。因此综合极差分析和方差分析得出获得较小粒径的工艺组合为:A1B3C3D1E1,即聚合温度80℃,松香量8g,阳离子淀粉量22g,双氧水量1.4g,丙烯酰胺量0g。通过验证试验,在此工艺条件下乳液粒径为60.26nmo(4)影响乳液体系Zeta电位的因素依次为阳离子淀粉量>双氧水用量>聚合温度>松香量>丙烯酰胺量。由极差分析可以看出阳离子淀粉量和丙烯酰胺量对乳液Zeta电位的影响是显著的,其他三个因素的F值均小于临界值,对乳液Zeta电位的影响不显著。因此综合考虑获得较稳定体系的工艺组合为A1B1C1D1E1,即聚合温度80℃,松香量0g,阳离子淀粉量12g,双氧水量1.4g,丙烯酰胺量0g。通过验证试验,在此工艺条件下乳液体系的Zeta电位可达到24.35mV。 (5)影响施胶纸样的Cobb吸水值的因素依次为松香量>阳离子淀粉量>丙烯酰胺量>聚合温度>双氧水量;由方差分析得出阳离子淀粉量和松香量对施胶纸样的Cobb吸水值影响是显著的,而其他各因素的F值均小于临界F值,对Cobb吸水值的影响不显著。综合极差分析和方差分析可以得出耐水性较好的乳液的工艺组合为A1B3C3D1E1,即聚合温度80℃,松香量8g,阳离子淀粉22g,双氧水量1.4g,丙烯酰胺量0g,在此工艺条件下施胶纸样的吸水值可达到24.43 g/m2,较原纸(29.00g/m2)提高了15.8%。另外,施胶后纸样的环压强度和抗张指数要优于未施胶纸样。 (6)自制阳离子型苯丙乳液在施胶性能方面优于国产样品和进口样品,在粒径和Zeta电位方面明显优于国产样品,并与进口样品达到相同水平,具有较好的发展潜力。