无皂乳液的合成表征及其在造纸中

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1、无皂乳液的合成表征及其在造纸中 中文摘要：为了提高桉木纸张的强度和改善其表面性能，研究开发了阳离子型无皂乳液聚N-乙烯基甲酰胺-苯乙烯-二甲基二烯丙基氯化铵（PNVF-SM-DMDAAC，简称PNSD）,同时对其性能及在桉木纸浆中的应用效果进行了研究。第一章，采用无皂乳液共聚方法合成了PNVF-SM-DMDAAC，利用红外光谱仪、量热示差扫描仪、热重分析仪对共聚物表征，详细探讨了单体质量分数、引发剂浓度、反应温度及单体配比对产率和DMDAAC转化率的影响。第二章，通过对工艺条件的控制，如单体质量分数、引发剂浓度、反应温度及单体配比等，考察工艺条件的改变对乳胶粒径、动力黏度和乳

2、液稳定性（储存、机械、电解质、高温、低温）的影响。第三章采用单一变量法则，考察了不同的乳胶粒径、阳离子量和单体配比的样品，作为浆内添加剂对纸张强度的影响，总结了乳胶粒径、阳离子、添加量等对纸张强度的影响规律。第四章同样采用单一变量法则，把乳胶粒径、表面阳离子量和单体配比不同的样品，应用于桉木纸张的表面施胶，总结出乳胶粒径、表面电荷量、单体配比对纸张强度的影响规律。通过第三、四章的研究结果发现：在表面阳离子量接近情况下，乳胶粒径小的PNSD对桉木纸张增强效果优于粒径大的PNSD乳液；在乳胶粒径接近情况下，表面阳离子量大的PNSD对桉木纸张增强效果大于阳离子量小的PNSD乳液；在

3、乳胶粒径和阳离子量分别接近的情况下，增大共聚物中NVF的比例有利于提高纸张强度。 关键词：N-乙烯基甲酰胺，苯乙烯，二甲基二烯丙基氯化铵，粒径，阳离子量，纸张增强，表面施胶 绪论 0.1研究背景 造纸工业是我国经济的基础产业，在国民经济中占有重要地位。据中国造纸协会调查资料，2012年全国纸及纸板生产企业约3500家；纸和纸板生产量10250万吨，较上年增长3.22%；纸和纸板消费量10048万吨，较上年增长3.04%，人均消费量为74千克（13.54亿人），比上年增长1千克[1]。随着我国新型工业化、城镇化、农业现代化的发展，纸张和纸板需求将会进一步增长，这必将给造

4、纸工业带来新的机遇和挑战。 造纸工业具有木材消耗量大、污染排放量大、能源消耗大等特点。近年来工信部要求造纸等行业深入贯彻落实《清洁生产促进法》，推行节能减排生产[2]。造纸工业面临着数量主导型向质量效益型的转变，同时国际经济萎靡不振，行业竞争日趋激烈，因此对环境友好型生产工艺及造纸化学品的需求越来越迫切。在造纸原料方面，我国由于木浆原料相对短缺，草浆等非木浆料被大量使用，而造纸厂为了降低成本又大量使用废纸，对纸张产品的性能造成严重影响；在填料方面，出现添加量增大、品种增多的趋势，填料的添加可以改善纸张的光学、平滑度、匀度等性能，赋予纸张尺寸稳定性、油墨吸收性、抗化学性、书写

5、适应性和阻燃性等[3]，从而提高纸及产品的市场竞争力，但填料的添加会对纸张的强度等性能造成影响，尤其是表面强度，在高速印刷时会出现掉毛、掉粉现象；在产品规格与档次方面，纸和纸板产品在向低量化、薄型化、高速化发展，产品档次向中高级别发展；在生产工艺方面，抄纸工艺由酸性正向中、碱性条件转移，造纸设备趋于大型化、高速化[4]。为了应对纸与纸板品种多样化、高档化的影响和需求，提高纸张产量，改善纸张性能、降低污染以及提高经济效益，各种高效、新颖的造纸化学品正不断涌现。 世界各国都十分注重造纸化学品的开发和生产,据HIS旗下SRI咨询公司称，2009年全球专用造纸化学品市场份额已达约1

6、50亿美元，并在2014年前将以2.3%的速度增长，其中中国市场将以年均6%的速度快速增长[5]。我国的纸和纸板由于纤维原料差等原因，表面强度、印刷适性等指标普遍达不到要求，因此加强纸和纸板化学品的开发，尤其是开发针对我国造纸原料的专用化学品迫在眉睫，而新型纸张增强剂的研究开发更是首当其冲。 0.1.1纸张增强剂 纸张增强剂是用来增加纸和纸板强度的一类精细化学品[6]。纸张增强剂的使用方法有两种，一种是在纸张抄造的过程中将助剂以浆内添加的方式加入；另一种是将助剂以表面施胶的方式用于已经抄好的纸张表面。其中浆内添加型纸张增强剂又可分为增干强剂和增湿强剂两种，其作用效果和增强

7、机理有所不同。 影响纸张强度的因素有单根纤维强度、纤维间结合强度、纤维间结合面积、纤维分布情况等，其中纤维间结合力是主要原因[7]。纤维之间的结合力主要来源于化学键结合、氢键结合及范德华力等。纤维素分子含有大量羟基，羟基相互之间会形成很强的氢键结合力，添加增强剂后，可以在纤维之间产生新的氢键，增加纸张中氢键结合的数目，从而提高纸张的强度，例如抗张强度、环压强度、撕裂强度、耐破强度、耐折强度等[8]。 0.1.1.1增干强剂 增干强剂是一种用以增进纤维之间的结合，以提高纸张的物理强度而不影响其湿强度