環(huán)保型濕強(qiáng)劑的制備及性能研究.pdf

1、隨著人們生活水平的日益提高，對(duì)紙張的性能要求愈來(lái)愈高；加之資源日益匱乏，為節(jié)省資源，二次纖維、草等植物纖維原料的比例日益增加，導(dǎo)致成紙質(zhì)量，特別是成紙強(qiáng)度的下降。一直以來(lái)，聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷（PAE）濕強(qiáng)劑在造紙行業(yè)方面的應(yīng)用十分普遍，但其在使用中產(chǎn)生有機(jī)氯污染，對(duì)環(huán)境有害，形成的紙產(chǎn)品對(duì)人體有毒。因此開發(fā)新型高效環(huán)保型增強(qiáng)劑成為造紙行業(yè)的研究熱點(diǎn)。本課題主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　1.采用聚乙烯醇（PVA）對(duì)傳統(tǒng)濕增強(qiáng)劑PAE樹脂

2、進(jìn)行化學(xué)改性，制備一種PAEP濕增強(qiáng)劑。在抄紙過程中同時(shí)引入PAEP與有機(jī)硼復(fù)合濕強(qiáng)劑，以增加分子、纖維間的交聯(lián)。采用IR、SEM、Zeta電位儀、TGA對(duì)其結(jié)構(gòu)、性能進(jìn)行了表征；探討了PAEP在纖維中的吸附行為；分析了PAE、PAEP、PAEP-有機(jī)硼用量對(duì)紙張濕強(qiáng)性能的影響。結(jié)果表明，隨著PAEP加入量由2.5 mg/g增加到30 mg/g，其在纖維中的吸附量從2.33 mg/g增加8.14 mg/g，吸附率由93.20％降低到27

3、.13%；與PAE相比，經(jīng)PAEP、PAEP-有機(jī)硼處理后的紙張熱降解殘?jiān)糠謩e增加122.67%，269.60%；當(dāng)PAEP-有機(jī)硼中有機(jī)硼的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%時(shí)，紙張的干、濕抗張指數(shù)分別提高22.66%和79.46%，抗張指數(shù)保留率增加46.35%。在相同質(zhì)量下，與陽(yáng)離子淀粉相比， PAEP-有機(jī)硼復(fù)合濕強(qiáng)劑具有較佳的增強(qiáng)效果。通過在反應(yīng)過程中添加聚乙烯醇，使其與PAE反應(yīng)進(jìn)一步交聯(lián)，在提高濕強(qiáng)度的同時(shí)，與氯丙醇發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到降低產(chǎn)品

4、中氯丙醇?xì)埩袅康哪康摹?br>　　2.以陽(yáng)離子醚化劑（3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨）對(duì)聚乙烯醇（PVA）進(jìn)行陽(yáng)離子化改性，加入戊二醛進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，制備戊二醛接枝季銨型陽(yáng)離子聚乙烯醇（GQPVA）。并以GQPVA為增強(qiáng)劑，少量PAE為交聯(lián)劑，進(jìn)行漿內(nèi)加料抄片，漿內(nèi)可與紙張纖維反應(yīng)交聯(lián)，提高纖維間的結(jié)合力，協(xié)同共用以提高紙張濕強(qiáng)性能。采用IR對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征；用元素分析儀測(cè)定陽(yáng)離子聚乙烯醇（QPVA）氮含量，得出醚化度；探討了GQPVA

5、/PAE用量對(duì)紙張性能的影響。結(jié)果表明：當(dāng)GQPVA/PAE樹脂用量為1%（占絕干纖維的質(zhì)量）時(shí)，濕抗張指數(shù)提高了11.8%，抗張指數(shù)保留率提高了6.88%，干抗張指數(shù)提高了6.94%，撕裂指數(shù)提高了8.27%，紙張耐折度增幅為26.2%。通過SEM掃描圖表明，加入GQPVA/PAE濕強(qiáng)劑能加強(qiáng)樹脂分子與纖維分子的鍵合作用，阻止細(xì)小纖維的流失，且羥基的含量提高，與GQPVA形成縮醛結(jié)構(gòu)，在PAE交聯(lián)劑的作用下形成化學(xué)鍵，在纖維間交織互穿

6、，形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，紙張性能更優(yōu)越。從纖維形態(tài)分析儀可知，與空白樣相比，從長(zhǎng)度分布來(lái)看，添加PAE和GQPVA/PAE紙張中細(xì)小纖維含量分別提高了234.4%和236.1%；當(dāng)以面積統(tǒng)計(jì)時(shí)，分別提高了139.6%和145.8%。
　　3.結(jié)合PAE、KH570改性陽(yáng)離子聚丙烯酰胺（GPAM）和互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物各自優(yōu)點(diǎn)，以聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷樹脂（PAE）為反應(yīng)介質(zhì)，乙二醛為交聯(lián)劑，丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化銨為單體，γ-甲基丙烯酰氧基

7、丙基三甲氧基硅烷（KH570）為改性劑，采用自由基共聚得到新型互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物GPAM-PAE并應(yīng)用于紙張中，以提高纖維交聯(lián)。以w(AM)︰w(DAD)︰w(GO)︰w(KH570)=100︰25︰1︰0.2，溫度為70℃反應(yīng)3小時(shí)合成最佳樣品GPAM-PAE。當(dāng)PAE含量為48%時(shí)，紙張濕抗張指數(shù)為17.2 N·m/g，抗張指數(shù)保留率為23.3%，干抗張指數(shù)為81.2 N·m/g，紙張撕裂指數(shù)為15.6 mN·m2/g，耐折度為2705

8、次，耐破指數(shù)為8.19 kPa·m2/g；相對(duì)于經(jīng)PAE處理的紙張，濕抗張指數(shù)提高8.17%，抗張指數(shù)保留率增加16.5%，撕裂指數(shù)提高了8.33%，耐折度提高27.4%，耐破指數(shù)提高15.7%。而有機(jī)氯含量從0.811%降低到0.079%之下，降低了10倍以上。將PAE控制在40%-70%之間，Cobb60明顯降低，抗水性提高。從紙張纖維的表面、斷裂面SEM圖以及細(xì)小纖維測(cè)試可知，GPAM-PAE（化學(xué)復(fù)合）濕強(qiáng)性能優(yōu)越于純PAE，表