纸张吸水性检测的超级仪器——自动Cobb值测试仪

自动Cobb值测试仪,是依据GB/T 1540—2002纸和纸板吸水性的测定可勃法的要求,采用先进的科技理念设计的新型检测设备,能大大提高检测的精准度,减少人为误差,为生产方和使用方提供更准确的数据支持,使产品质量满足客户需求,若推广使用,可使造纸行业的纸张吸水性测定方法得以改进和提高^([1])。

瞬间成皂法制备高抗水性AKD乳液

AKD中碱性施胶剂由于廉价、高效、提高纸张强度及耐久性等优点,一直是造纸行业广泛使用的抗水乳液。本研究采用“瞬间成皂法”制备自乳化型AKD中性施胶剂,研究了在不同反应温度、反应时间、固含量和乳化剂用量及剪切速率条件下对制备的AKD乳液稳定性及抗水性的影响。结果表明:当反应温度75℃、时间9 min、固含量10%、乳化剂用量5%、搅拌速率10,000 r/min时,乳液稳定性及施胶效果最好,Cobb值可以达到17.03 g/m^(2)。

松香施胶体系下无水、半水石膏晶须用于瓦楞纸加填对比研究

研究对比了松香胶-硫酸铝施胶体系下,半水、无水两种石膏晶须用于瓦楞纸加填时对纸张施胶和强度性能的影响,发现以阴离子分散松香胶对加填石膏晶须瓦楞纸进行施胶时,采用先加硫酸铝后加松香胶的逆向施胶工艺,比采用先加松香胶后加硫酸铝的正向施胶工艺施胶效果更好;瓦楞纸生产中加填石膏晶须基本不会影响阴离子分散松香胶的应用效果,对于无水石膏晶须加填纸张,阴离子分散松香胶的最佳用量在3%左右,而对于加填半水石膏晶须纸张施胶剂最佳用量为2%,且相比半水石膏晶须加填纸张在最佳施胶剂用量下有更好的抗水性能;在较低阴离子分散松香胶用量时,施胶剂添加对加填石膏晶须纸张强度影响较小,甚至对半水石膏晶须加填纸张而言,其抗张及耐破强度还有一定改善,但之后随着松香胶用量的进一步增加,加填两种石膏晶须纸张的强度性能呈明显下降趋势。

淀粉胶液黏度对施胶效果的影响

淀粉胶液的黏度对纸页表面施胶效果有很大的影响。本文以玉米淀粉为原料配制淀粉胶液,分析了淀粉酶对淀粉胶液黏度的影响,当淀粉酶用量为100 g/t时,胶液黏度为14.6 mPa·s,此时实验所用原纸的吸液量最大,施胶效果最好。进一步探究了在不同胶液黏度条件下硫酸铝、表面施胶剂用量对纸页施胶效果的影响,结果表明:当施胶剂用量为0.8%、硫酸铝用量为0.4%时的施胶效果最佳。

无皂型表面施胶剂的合成及在造纸中的应用

为开发质优价廉、环境友好的纸张表面施胶剂,用自制聚合物分散剂以苯乙烯、丙烯酸酯等为原料,不用有机溶剂合成了无皂产品(SSTOP)。IR、DSC分析表明,SSTOP是存在苯乙烯、丙烯酸酯等单体链节的共聚物。粒径分布和TEM分析表明,SSTOP微粒大小均一、呈核壳球状。在造纸厂的中试应用结果表明,在白纸板上,SSTOP与德国无皂产品BK-350效果相当,而每吨产品便宜700元。双胶纸上无皂型SSTOP与含乳化剂产品相比,处理纸张正、反面纸张表面吸水值分别降低10.2%、14.3%,表面强度提高20.8%和21.1%。

单体比例对苯丙乳液表面施胶剂性能的影响

以苯乙烯(St)为硬单体,丙烯酸丁酯(BA)为软单体,丙烯酸(AA,用量为单体总质量的5%)为功能性交联单体,合成了苯乙烯丙烯酸酯(SAE)聚合乳液,并将SAE聚合乳液与氧化淀粉复配(SAE聚合乳液的添加量为氧化淀粉绝干质量的5%)对纸张(牛皮箱纸板,定量130 g/m2)进行表面施胶。探讨了单体比例(m(St)∶m(BA))对SAE聚合乳液玻璃化转变温度及稳定性的影响。结果表明,SAE聚合乳液的玻璃化转变温度随硬单体用量的增加呈线性上升,并且与采用L.Mandelkern方程计算的结果具有较好的一致性;SAE聚合物分子质量和乳液表观黏度随硬单体用量的增加均逐渐降低,乳液稳定性略有下降。与只用氧化淀粉施胶后的纸张相比,在相同涂布量下,经SAE表面施胶剂施胶后的纸张的Cobb值低,印刷表面强度和耐破度均有不同程度提高;当m(St)/m(BA)=80∶20时,经SAE表面施胶剂施胶后纸张的Cobb值降低了51.8%,印刷表面强度和耐破度分别提高了58.0%和5.2%。

近红外光谱无损测定纸张施胶度的研究

采集不同施胶度(Cobb值)纸张的近红外光谱,通过不同方式对所采集的近红外光谱进行预处理。选择最佳预处理方式,利用偏最小二乘法(PLS)建立测定纸张施胶度的校正模型。结果表明,最佳预处理方式为减去一条直线(SLS),最佳波数区间为5446.3～12493.4 cm^(-1)和4246.8～4424.2 cm^(-1),得到校正模型的内部验证数据集以及外部验证数据集的相关系数R^2分别为0.9186和0.9085,内部交叉验证均方差R_(MSECV)和外部验证均方差R_(MSEP)分别为0.640和0.439,外部验证的预测结果与标准值之间的最大相对偏差为4.81%。校正模型有较高的测定精度和较好的推广性,为纸张施胶度无损伤、无预处理的快速、简便、准确检测提供新的途径,并且可望实现纸机的在线检测。

初始pH对无皂苯丙乳液表面施胶剂性能的影响

采用半连续无皂乳液聚合工艺,以过硫酸钾(KPS)为引发剂,乳化剂用量低于临界胶束浓度,合成了苯乙烯/丙烯酸丁酯共聚乳液。系统研究了由KPS分解机理引发的溶液pH变化对乳液平均粒径、耐水性等物理性能和表面施胶效果的影响。结果显示:当初始pH为中性或者pH小于3时的乳液的稳定性、物理性能,作为表面施胶抗水剂使用时的抗水性最优。

苯丙无皂乳液表面施胶剂的合成及应用

以苯乙烯、丙烯酸酯等为原料,不使用有机溶剂,用自制聚合物分散剂合成了无皂乳液。探讨了不同m(St):m(BA)、AA、HS-1及高分子分散剂用量下产物的表面施胶性能,得到优化条件下中试产品(SSTOP)。IR、DSC分析表明SSTOP是存在苯乙烯、丙烯酸酯等单体链节的共聚物。粒径分布和TEM分析表明SSTOP微粒大小均一、呈核壳球状。SSTOP与双胶纸厂现用的表面施胶剂等价使用,纸张正、反面Cobb值分别降低10.2%、14.2%,表面强度分别提高20.8%和21.0%。

硅丙细乳液聚合物在皮革离型纸中的应用研究

研究了细乳液聚合工艺制备的硅丙共聚物在皮革离型纸上的应用效果,以提高表面涂层的防水性能,降低其剥离强度,获得高光泽度且性能优良的皮革离型纸。重点探讨了硅丙乳液聚合中,乙烯基聚硅氧烷用量对皮革离型纸剥离强度、Cobb值和光泽度的影响,确定了最佳的乙烯基聚硅氧烷用量。通过扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)表征涂布前后的皮革离型纸的表面形貌。

微波辐射制备含氟乳液纸张施胶剂

用微波辐射乳液聚合的方法,合成甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯与甲基丙烯酸六氟丁酯的三元含氟乳液纸张施胶剂,并通过表面涂布的方法对纸板进行施胶。探讨乳化剂用量、微波辐射时间和含氟单体用量对产率以及表面施胶纸板防水性能的影响。结果表明,微波功率为50 W的条件下,乳化剂用量为3%、含氟单体用量为10%、微波辐射时间为4.5 min时,产率能达到90%以上,当涂布量为0.9 g/m2时表面施胶纸板的接触角能达到121°,Cobb值能达到14 g/m2,

二次纤维用新型阳离子松香施胶剂的研究

以松香、改性松香、甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵(DMC)为主要原料,通过自由基聚合反应对松香胶进行改性,通过改变DMC用量合成了一系列松香施胶剂,研究了其对二次纤维的施胶作用及对纸张物理性能的影响。结果表明,改性后的松香胶可对纸张产生明显的施胶作用,且纸张的物理性能也得到不同程度的改善。其中按m(松香):m(改性松香):m(DMC)=20:5:2配比制得的松香施胶剂,当其用量为0．8%、硫酸铝用量1．5%(均对绝干浆)时,浆料的pH近中性(6．3～6．5),纸张Cobb值为35．15g/m^2(60 s),纸张的抗张指数、环压指数也得到了明显的改善。

硅丙乳液作为表面施胶剂的应用

在实验室小试和纸厂中试的基础上,对硅丙烯酸酯乳液(SA乳液)与氧化淀粉复配用于表面施胶的效果进行了研究。结果显示:加有SA乳液表面施胶纸的Cobb值降低明显,表面强度、耐破度、抗张指数和撕裂指数有不同程度地提高。

氧化玉米淀粉的结构与表面施胶性能

考察了过硫酸铵用量、氧化时间、pH值等对氧化玉米淀粉的羧基含量的影响。结果表明,过硫酸铵用量为1.0%时,羧基含量最大。以纸张的Cobb值、拉伸强度、环压强度为指标,考察了氧化玉米淀粉的羧基含量与其表面施胶性能的关系。

以衣康酸单酯钠盐为乳化剂制备St/BA/EHA共聚乳液

以苯乙烯（St）、丙烯酸丁酯（BA）、丙烯酸异辛酯（EHA）为单体,过硫酸钾（KPS）为引发剂,以自制壬基酚聚氧乙烯醚（10）衣康酸单酯磺酸二钠盐为乳化剂,采用乳液聚合法合成St/BA/EHA三元共聚乳液。系统考察了乳化剂、引发剂、反应温度和单体滴加方式对乳液聚合影响。确定了乳液合成的较佳条件：乳化剂质量分数2.1%～2.7%,引发剂质量分数0.6%,反应温度80～85℃及采用连续性滴加单体的方式。借助于激光粒度分布仪、FT-IR、DSC和GPC对共聚乳液进行了表征,结果表明：共聚乳液的平均粒径为100～180nm,玻璃化转变温度Tg为17.7℃,共聚物的重均摩尔质量为1.94×10^5 g·mol^-1。衣康酸单酯钠盐乳化剂的乳化性能良好,能够应用于苯丙乳液的制备过程。并与以十二烷基硫酸钠为乳化剂制备的共聚乳液在施胶性能方面进行了比较,结果表明,以衣康酸单酯钠盐为乳化剂制备的乳液纸张抗水性较强,Cobb值可达42.6g·m^-2。

乳化剂对SAE表面施胶剂合成及应用的影响

乳化剂是乳液聚合体系的重要组成部分,并对聚合物乳液的应用性能具有一定的影响。以苯乙烯丙烯酸酯(SAE)表面施胶剂的合成为例,研究了乳化剂的用量对SAE合成及性能的影响。以苯乙烯、丙烯酸丁酯和丙烯酸为单体,硫酸亚铁-过氧化氢作为引发体系,十二烷基硫酸钠(SDS)和壬基酚聚氧乙烯醚(OP-10)作为乳化剂,并加入适量的淀粉,合成了苯乙烯丙烯酸丁酯(SAE)聚合乳液。利用正交实验的方法,比较了乳化剂用量、淀粉用量、SDS占乳化剂的比例及预乳化转速等因素对苯乙烯丙烯酸酯(SAE)表面施胶剂合成效果的影响,并且探讨了采用不同的表胶添加量对纸张性能的影响。结果表明,对表面施胶剂性能影响最大的因素是乳化剂用量;最佳工艺方案为乳化剂总用量为单体量的2%、预乳化转速为600 r/min、淀粉用量为单体量的20%、SDS占乳化剂用量的1%;以最佳方案合成的表面施胶剂对纸张进行表面施胶,Cobb值可达到39.2 g/m2;表胶添加量为淀粉绝干量的5%时,相对于未添加时的纸张,Cobb值下降了58.4%,表面强度上升了57.7%。

纤维基抗水材料的制备

以苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯作为单体,在不同单体配比条件下,用核壳乳液聚合法合成了4种丙烯酸乳液。将制得的丙烯酸乳液分别同浆渣经共同分散、涂膜、干燥,制得4种纤维基抗水材料。通过对其Cobb值进行测定,研究了材料的抗水性。结果表明,在丙烯酸乳液与浆渣有效质量比为2∶1时,4种材料的最小Cobb值分别为5.0、9.8、19.2、7.1 g/m2。用单体质量比为1∶1∶2的乳液制备出的材料抗水性最稳定。并用扫描电子显微镜(SEM)对材料的表面形态结构进行了观察。

纤维交联型阳离子乳液的合成及在造纸中的应用

本文以环氧氯丙烷为季铵化试剂，合成了文献中未曾报道的能够与纤维中-OH交联的阳离子乳化剂，并进一步合成纤维交联型阳离子乳液。讨论了乳化剂、引发剂等多种因素对乳液聚合的影响，利用实验室pH计、布氏旋转粘度计、玻璃化温度测定仪等对聚合物的性能进行了表征；将合成的乳液和施胶淀粉配制成施胶剂对纸张进行表面施胶，讨论了施胶剂对纸张表面性能的影响，测定施胶纸张的Cobb值、拉伸强度、白度、抗张力等以对乳液施胶性能进行表征。结果表明：在相同条件下，以乳化剂与单体比例18：36，季铵化试剂与阳离子功能性单体比例l：1．5，聚合单体苯乙烯与甲基丙烯酸丁酯比例20：16，引发剂以0．5％AIBN（占单体总量），此时合成的聚合乳液粒径最小D（I）=41．74nm，玻璃化温度为34．69℃，以此乳液配制的施胶机施胶后，纸张的Cobb值最小，为59．34g／m^2。

可聚合表面活性剂制备阳离子表面施胶剂的研究

选用可聚合阳离子表面活性剂DMMB作为乳化剂,采用半连续乳液聚合工艺合成阳离子表面施胶剂,与氧化淀粉配比制成施胶液进行表面施胶试验,并对施胶后纸页Cobb值、表面强度性能进行了测试。实验结果表明合成阳离子表面施胶剂的最佳反应条件为:苯乙烯/丙烯酸丁酯单体比例为110∶90;阳离子可聚合表面活性剂DMMB的添加量为3%;阳离子改性剂添加量为5%。

丙烯酸酯聚合物表面施胶剂的合成与应用

采用种子半连续法乳液聚合工艺,以十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)和壬酚基聚氧乙烯醚(OP-10)复配作为乳化剂,选用甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)和丙烯酸-β-异辛酯(2-EHA)为单体,经偶氮二异丁基脒盐酸盐(AIBA)引发上述单体的自由基乳液共聚反应,以制备一种阳离子型丙烯酸酯聚合物表面施胶剂。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)和示差扫描量热分析仪(DSC)对聚合物进行表征;以马尔文粒度仪和透射电子显微镜(TEM)研究聚合反应中各种因素对乳液聚合的稳定性、聚合物乳胶粒子的粒径及其分布、乳胶粒子的形态结构的影响;通过扫描电子显微镜(SEM)、表面张力仪和Cobb值测定仪对采用该乳液表面施胶前后纸张的表面形貌、静态接触角以及抗水性进行观察和测试。研究结果表明,当AIBA用量为单体总量的1.6%、DMC用量为单体总量的5.0%以及2-EHA用量为单体总量的15.0%时,自制聚合物乳液的表面施胶效果最佳。