分散松香胶弱阳离子乳液类分散剂乳化体系优化-齐鲁工业大学

齐鲁工业大学硕士学位论文

施胶困难问题，而且由于在中性和弱碱性条件下生产减少了设备腐蚀，延长了设备使用寿命。

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1.2.3 松香类施胶剂施胶方法的改变

松香类施胶剂主要是用作浆内施胶剂。与浆内施胶比较[12]，表面施胶的特点主要是通过用成膜性的物质，在纸的表面形成连续性的薄膜，使表面的纤维固着于纸的表面。这样，就可能提高书写性和印刷适性。同时，表面施胶可抑制表面起毛，减少印刷时的透印及斑点。通常表面施胶剂用量较少，因此节约了成本。用于表面施胶不失松香胶类施胶剂的一个发展方向。

1.3 中性松香施胶

1.3.1 实现松香中性施胶的途径

(1) 松香改性

未经改性的松香制成的分散体系并不能实现真正意义上的中性施胶[13]，通常是pH值小于6.5的“仿中性施胶”。 并且各种松香都存在结晶问题，只有将松香改性，才能提高其在中性条件下的施胶效果，并可进一步增加松香的分散性及分散稳定性。可制成中性施胶剂的改性松香主要有酯化松香、环氧化松香、马来松香等。

① 酯化松香可提高松香胶在中碱性条件下的施胶效率，但并不是所有的酯化松香。用于制备酯化松香的醇应是由碳、氢、氧元素构成的三元醇或四元醇。一元醇和二元醇的松香酯组成的施胶剂稳定性差，施胶度低。酯化松香中能明显提高施胶效果的为松香甘油酯[14]，在松香的乳化中加入酯化松香可以减少松香-水界面上活性羧基的含量以防止松香与阳离子乳化剂或分散剂发生絮凝，使阳离子乳化剂与非离子乳化剂一起在松香表面形成稳定的界面膜，提高乳液的稳定性。实验也已证明，酯化松香的加入有利于松香的乳化及稳定。

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第2章 分散松香胶弱阳离子乳液类分散剂乳化体系优化

第2章 分散松香胶弱阳离子乳液类分散剂乳化体系优化

阳离子分散松香胶是一种具有正电性的分散松香胶，能自行留着在纤维上，可减少硫酸铝的用量，既适合高档及普通纸、纸板的生产[46]，也适于二次纤维回用的场合[47]，与皂化胶及阴离子分散松香胶相比具有明显优势。由于一些技术与经济问题，近年来，造纸正迅速地向中碱性发展[48,49]。

2.1 实验

2.1.1 实验原料

十二烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、山梨醇脂肪酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚及所用松香、松香甘油酯和马来松香均为工业级产品；漂白麦草浆和针叶木浆均取自山东某造纸厂，麦草浆的打浆度为26°SR，针叶木浆在实验室Valley 打浆机中打浆到55°SR备用。 2.1.2 实验方法

(1) 弱阳离子丙烯酸酯乳液乳化体系的优化

弱阳离子丙烯酸酯乳液由苯乙烯、丙烯酸丁酯和丙烯酰胺通过乳液共聚制备，其弱阳离子性通过采用阳离子表面活性剂获得。本研究通过正交实验，研究乳液聚合的乳化体系中表面活性剂对共聚物乳液粘度和抗水性的影响及对乳液所乳化与稳定的分散松香胶的稳定性、施胶性能、粘度和zeta电位的影响。因此，正交实验的四个因素分别为：山梨醇脂肪酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚、十六烷基三甲基溴化铵和十二烷基二甲基苄基氯化铵加入量（基于单体总量），并设定每个因素取4个水平，如表2.1所示。

表2.1 正交实验的因素与水平

因素 水平（g）

1 2 3 4

十二烷基二甲基苄

十六烷基三甲基

山梨醇脂肪酸酯用量（%）

0 1.0 2.3 3.3

烷基酚聚氧乙烯醚用量（%）

0 1.0 2.3 3.3

基氯化铵用量（%） 溴化铵用量（%）

0 1.0 2.3 3.3

0 1.0 2.3 3.3

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2.2 结果与讨论

2.2.1 正交实验结果及分析

本文利用山梨醇脂肪酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚、十六烷基三甲基溴化铵和十二烷基二甲基苄基氯化铵加入量作为丙烯酸酯乳液和分散松香胶稳定性、粘度、接触角和松香胶施胶性能的影响因素进行了正交实验，结果见表2.2。其中A、B、C、D分别代表十二烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、山梨醇脂肪酸酯和烷基酚聚氧乙烯醚。表2.2中1、2、3、4分别代表0、1.0％、2.3％、3.3%（基于单体总量）。在有关施胶的实验中，硫酸铝用量为2％，松香胶用量为1.5％，所用纸浆为漂白麦草浆。

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图2.1是松香胶与水接触角的极差分析折线。由图2.1可知，两种阳离子表面活性剂对分散松香胶膜与水接触角的影响类似，但十六烷基三甲基溴化铵对松香胶接触角影响更大，这可能是因为两者均为阳离子表面活性剂且十六烷基三甲基溴化铵的水溶性较十二烷基二甲基苄基氯化铵稍差的缘故。随着山梨醇脂肪酸酯用量的增加，松香胶与水的接触角逐渐增大， 也可能是山梨醇脂肪酸酯自身疏水性比较强的缘故。烷基酚聚氧乙烯醚的加入对接触角的影响则比较复杂。

图2.1 松香胶与水接触角极差分析折线

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2.3 本章小结

以十二烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、山梨醇脂肪酸酯及烷基酚聚氧乙烯醚四种表面活性剂作为弱阳离子丙烯酸酯乳液聚合时的乳化体系时，对乳液粘度和接触角有较大的影响，进而影响乳液对松香的乳化性能、所制备的弱阴离子分散松香胶的接触角、施胶性能和粘度。当十二烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、山梨醇脂肪酸酯及烷基酚聚氧乙烯醚的比例为7：

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第2章 分散松香胶弱阳离子乳液类分散剂乳化体系优化

3：3：3、总加入量占总单体质量的5.3％时，所合成的弱阳离子丙烯酸酯乳液对松香具有良好的乳化与稳定性能，所制备的弱阴离子分散松香胶对漂白麦草浆及针叶木浆施胶效果良好。

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3.2.2 松香甘油酯对阳离子松香胶微粒形态的影响

如表3.1所示，松香甘油酯能提高阳离子松香胶的稳定性。这可能是因为松香原料中羧基的减少，能避免松香与乳化剂之间的反应过于强烈和乳化剂阳电荷的过多消耗，由此提高了阳离子松香颗粒之间的排斥力。我们用SEM观察了含有20%松香甘油酯与不含松香甘油酯的阳离子松香胶的微粒形态。图3-2是涂覆于载玻片上的阳离子分散松香胶胶膜的SEM图像：(a) 含有20%松香甘油酯；(b) 不含松香甘油酯。

（a） 含酯20%松香SEM图像 （b）不含酯松香胶图像

图3.2 阳离子分散松香胶SEM图像

很明显，加入松香甘油酯的松香胶分散性比较好。然而，不含松香甘油酯的阳离子松香胶颗粒聚集在一块，形成了小聚结体。这就说明，松香甘油酯能防止松香胶颗粒的聚结，因此提高了阳离子松香胶的稳定性。

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