關鍵詞:松香膠;分散;紙張施膠經歷松香系列紙張施膠劑經歷了三個階段:最初是皂化松香膠,目前國內尚大量使用;然后是馬來酸酐改性的強化松香膠,其仍未擺脫皂化膠的范疇;80年代起國外大量采用完全游離的分散松香膠。分散松香膠與強化松香膠相比,達到同等施膠度可節(jié)約膠用量50%以上,并可在較高pH下施膠,降低礬土用量50%以上,提高紙張強度和白度,延緩設備腐蝕,在日美等國市場占有率已逾八成。90年代起國內關于分散松香膠的報導屢見報端,但由于主要指標施膠度及穩(wěn)定性都不太理想,使用的產品仍以進口品及采用進口技術合資生產的為主,故進一步開展分散松香膠研究具有現實意義。經歷據參考文獻[1]報道,92g松香使用8g的富馬酸改性,并用3g的分散劑分散,可得到較穩(wěn)定的松香乳液,但平均粒徑在0.4μm左右,施膠度不理想。參考文獻[2]報道了一種用聚甲醛使馬來松香改性,并用特制的分散劑分散的方法,但分散效果及施膠效果均未見報道。經歷用新合成的分散劑ASMA,以轉相乳化法分散聚甲醛改性的富馬松香,乳液分散度較高,分布均勻,穩(wěn)定性較好,經寧波中華紙業(yè)有限公司測試,施膠度略高于較先進的日本產的NP-100?!?原原料料經歷松香:市售三級品;分散劑ASMA:自制;聚甲醛;富馬酸;對甲苯磺酸。經歷ASMA制備原理如下:R(OCH2CH2)nOH+(CHCO)2O→R(OCH2CH2)nOCOCHCHCOOHR(OCH2CH2)nOCOCHCHCOOH+NaHSO3→R(OCH2CH2)nOCOCH(SO3Na)CH2COOH2原步驟驟經歷在3L聚合釜中,將900g松香加熱至熔融,加入80g富馬酸,240℃反應3h,降溫至180℃時加入3g對甲苯磺酸,20g多聚甲醛。在此溫度下繼續(xù)反應2h,降溫至140℃時在加壓下加入含30g分散劑的100g水溶液,緩慢攪拌10min,在回流下降溫至100℃并減壓至常壓。攪拌下再緩慢加入90℃的含20g分散劑的水溶液600g。繼續(xù)緩慢攪拌10min,逐漸降溫至90~92℃,在劇烈攪拌下迅速加入75℃的水400g(乳液轉型),出料并快速冷卻至60℃以下。成品呈白色帶蘭色散光乳液。表1 分散試驗序號富馬松香g聚甲醛g分散劑g轉型用水量 g重均粒徑μm多分散性123456789NP-1001000980960980980980980980980-02040202020202020-5050502030701005050-667667667667667667667538724-0.550.250.260.530.340.140.130.44-0.220.480.180.160.120.210.180.160.48-0.18注(1):#9樣在未加轉型用水前已局部出現轉型;注(2):多分散性用(Фw-Фn) / Фw衡量乳液粒徑分布;其中 Фw為重均粒徑, Фn為數均粒徑?!?檢檢測測3.1均平均粒徑經歷由化學工程聯合國家重點實驗室浙江大學聚合反應工程實驗室用光散射法測定。3.2均施膠度經歷由寧波中華紙業(yè)有限公司以0.3%用量(固體占絕干漿比率),按生產條件施膠后,用藥液滲透法測定?!?結結果討論高分高分散松香膠制備實驗結果見表1,施膠性能實驗見表2。越小從理論上講,乳液平均粒徑越小,分布越窄,乳液穩(wěn)定性越好。我們通過實驗發(fā)現影響松香分散的因素主要有三個方面:(1)是否用聚甲醛改性對分散效果影響很大,而使用20g或者40g聚甲醛基本沒有差異;(2)實驗#3~#7反映出分散劑用量對分散效果的影響,用量小于30g時分散不理想,用量超過70g時再增加用量影響不大,應結合施膠度在30g~70g之間選擇;(3)臨轉型時松香與水比例,這一點對轉型乳化法甚為重要,其不僅嚴重影響乳液粒子的大小,而且對粒徑分布影響很大,應盡量接近油包水型乳液的最大含水量。在90℃左右,此值大約為690~725g,但由于此時已處于油包水型乳液轉型的臨界狀態(tài),乳液穩(wěn)定性不好,易造成實驗失敗。一般控制在670g左右表2施施膠度影響因素試驗序號松香g富馬酸g分散劑g重均粒徑μm施膠度s1234567NP-100900900900900880870850-80808080100110130-305070100707070-0.340.260.140.130.150.150.170.229.410.616.412.321.125.223.522.5可以保證在重現性良好的前提下獲得分散性良好的乳液。經歷此外,以上各樣均進行了穩(wěn)定性試驗:在直徑φ240mm的離心機中,轉速為3000r/min下離心30min,除#1樣和#8樣有極少沉淀外,其它均未觀察到沉淀。經歷由表2可知,施膠度與分散劑用量及富馬酸用量關系很大;分散劑用量在50g左右較好;改性用的富馬酸用量在100g以下時,很難獲得高的施膠度,但在大于110g的情況下,則影響不大,故選用110g富馬酸改性。 5結結論論經歷綜上所述,結合穩(wěn)定性和施膠度兩方面因素,870g松香用20g聚甲醛和110g富馬酸改性,用70g自制的分散劑,采用轉型乳化法分散,轉型時控制用水量為667g,獲得含固量50%、重均粒徑約0.15μm左右、粒徑分布狹窄、穩(wěn)定性良好、施膠度較高的帶蘭色散光的白色乳液。
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