阳离子醚化改性聚乙烯醇干强剂的合成及应用

以聚乙烯醇(PVA)、苯乙烯(St)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酰胺(AM)为基础单体,甲基丙烯酸羟丙酯(HPMA)为功能单体,甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为阳离子功能单体,2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(GTMAC)为阳离子醚化剂,采用无皂乳液聚合法合成了阳离子醚化改性聚乙烯醇干强剂乳液;通过透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)分别对干强剂乳液颗粒形态和纸张纤维形态进行表征和检测。结果表明,当HPMA用量为1.5%(对单体总质量而言,下同)时,干强剂乳液Zeta电位最大,体系较稳定;当GTMAC用量为1.5%时,纸张抗张强度的增幅为24.7%,耐折度的增幅为157%;当HPMA用量为1.5%～2.0%时,纸张的抗张强度和耐折度均较高。

改性苯丙乳液表面施胶剂的应用

利用功能单体马来酸酐、甲基丙烯酸羟乙酯改性苯丙乳液,苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯为主单体,分别合成聚苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸乙酯-马来酸酐(PSMEM)、聚苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸乙酯-甲基丙烯酸羟乙酯(PSMEH)聚合物表面施胶剂。应用表明:选择纸样烘干后70%乳液涂布法进行施胶对纸张的物理性质作用效果最优;PSMEH对纸张湿强度的影响优于PSMEM;PSMEH、PSMEM可使纸张具有很好的憎水性。

羟丙酯改性阳离子醚化聚乙烯醇增干强剂的合成

以甲基丙烯酸羟丙酯(HPMA)为功能单体,甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为阳离子功能单体,2,3—环氧丙基三甲基氯化铵(GTMAC)为阳离子醚化剂,无皂乳液聚合法合成乳液增干强剂。通过FTIR及TEM对聚合物的结构及乳液粒子形态进行表征,探讨阳离子醚化剂的添加对乳液颗粒粒径的影响;去离子水的用量对乳液黏度的影响;引发剂的种类和用量对单体转化率的影响;及乳液添加量对纸张各项物理性能的影响。结果表明,加入阳离子醚化剂可使乳液粒径显著减小;水的质量分数为83.5%～84%时乳液的黏度较适宜;引发剂的用量达到0.3%,单体转化率最高;乳液添加量为1.2%,干抗张强度明显提高,其增加幅度为17.3%。

离子液体中纤维素-甲基丙烯酸羟乙酯的均相聚合

在离子液体介质中利用原子转移自由基聚合方法合成了纤维素-甲基丙烯酸羟乙酯的接枝共聚物,采用甲基丙烯酸羟乙酯单体合成纤维素聚合物,并对聚合物进行结构测定与性质分析。通过FTIR、1HNMR和GPC对聚合物结构及相对分子质量(简称分子量,下同)进行分析,研究了不同溶剂对聚合条件、接枝效率的影响,以及在不同溶剂中聚合物的结构、分子量分布、热稳定性及形态有何变化。结果表明,在溶剂N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中进行的反应聚合速率及终止速率均高于在丁酮中进行的反应。纤维素接枝甲基丙烯酸羟乙酯聚合物分子量分布约为1.81,该聚合物热稳定性较强;在DMF中呈球状颗粒,平均直径50 nm;在选择性溶剂丙酮中颗粒直径100 nm左右。

核壳型马来酸酐改性苯丙乳液纸张湿强剂

采用半连续种子乳液聚合技术结合预乳化工艺,以苯乙烯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯为聚合单体,马来酸酐为功能单体进行改性,采用阴/非离子型复配乳化剂(十二烷基硫酸钠SDS/壬基酚聚氧乙烯醚Tx-100)、复配型引发剂(过硫酸钾/亚硫酸氢钠)合成了具有核壳型结构的纸张湿强剂。采用TEM表征证明成功合成了核壳型的苯丙乳液;SDS与Tx-100之比为2:1时反应得到的乳液稳定性好,不产生凝聚物;从纸张成本及纸张物理强度综合考虑,建议选择浓度为3%的浸渍液。

苯丙乳液表面施胶剂的合成

以苯乙烯和丙烯酸酯为主体,加入功能单体,通过乳液聚合制成环保型、成本低廉的水乳性表面施胶剂,并用FT-IR测试方法对其结构进行了表征。通过定时跟踪固含量,研究了聚合工艺、聚合条件对聚合产品的影响。在两步聚合法、搅拌速度180r/min、反应温度75℃、反应时间2h、保温时间2h的工艺条件下,单体的转化率在85%以上。

反应型纸张湿强剂乳液的合成及性能

以苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯为主要聚合单体,甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为功能单体,十六烷基三甲基氯化铵(1631)、十二烷基硫酸钠(SDS)为乳化剂,分别合成了环境友好型的阳离子型、阴离子型苯乙烯-甲基丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯(PBG)造纸湿强剂。研究表明:阳离子型乳化剂使PBG聚合物阳离子化,不仅使乳液的转化率相对较高,而且能使纸张的湿强度达到35.68%,同时提高纸张的干抗张强度,且对纸张的撕裂度、耐破度都有一定的增强效果。GMA赋予聚合物乳液环氧基团,与纸张中的纤维形成共价键结合,形成耐水的交联网络,综合考虑价格因素,GMA的用量控制在10%左右即可产生较好的增强效果。

核壳型结构苯丙乳液纸张湿强剂的合成及应用

根据苯丙乳液湿强剂中的环氧基团与纸张纤维的反应机理,合成了聚苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯(PSMG)、聚苯乙烯-甲基丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯(PSBG)纸张湿强剂,其含有的环氧基团可与纤维形成共价键结合。通过基础单体、引发剂及功能单体的用量对纸张物理性能的影响来优化聚合工艺。研究表明:TEM分析证明已成功合成具有核壳型结构的乳液粒子;以St与MBA为基础单体的苯丙乳液湿强剂对纸张各项物理性能的增强效果较优;引发剂过硫酸钾(KPS)用量为0.15g(0.22%)时纸张的各项物理性能达到最高值;功能单体甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)相对于总单体的质量分数为20%时能赋予纸张较高的湿强度。