悬浮接枝共聚改性聚乙烯醇纤维的制备及应用

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1、潼压料技大学论文题目：悬浮接枝共聚改性聚乙烯醇纤维的制备及应用学科门类：工学一级学科：化学工程与技术培养单位：陕西科技大学硕士生：柯勇导师：沈一丁2014年6月TITLEPREPARATIoNoFMoDIFIEDPoIⅣVINYLALCoHoLFIBERSVIASUSPENSIoNGRAFTINGCoPoLYMERIZATIoNANDITSAPPLIC』▲TIoNAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmemoftheRequirementfortheDe

2、greeofByYongKeSupervisor：Prof．YidingShenJune2014悬浮接枝共聚改性聚乙烯醇纤维的制备及应用摘要近年来，合成纤维在造纸工业中得到推广应用，其中水溶性聚乙烯醇(PVA)纤维作为表面增强材料引起人们的广泛关注。但普通的PVA纤维在造纸工业中应用时仍存在一些不足，因此，需要对PVA纤维进行化学改性以提高其对纸张的增强效果，改善纸张性能。PVA纤维表面含有大量的羟基，铈盐可以引发乙烯基单体在纤维表面发生接枝共聚反应。通过接枝共聚反应，在PVA纤维表面引入大量的功能化基团，可以制备具有较高反应活性的改性PVA纤维。在改性PVA

3、纤维复合纸张的制备过程中会发生化学交联反应，形成互穿网络结构，从而提高纸张强度。因此，对PVA纤维的化学改性具有一定的理论研究价值和实际应用意义。通过悬浮接枝共聚法，以硝酸铈铵(CAN)作为引发剂，以甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)作为反应单体，对水溶性聚乙烯醇(PVA)纤维进行表面改性。讨论了GMA添加量，CAN浓度，H+浓度，反应时间，反应温度对改性PVA纤维接枝率(GR)的影响。当GMA浓度为0．36mol／L时，PVA纤维的接枝率出现最大值，之后基本保持稳定；PVA纤维的接枝率随着CAN浓度和H+浓度的增大都呈现出先增大后减小的变化趋势，分别在8×10。

4、3mol／L和0．1mol／L时出现最大值；当反应时间为5h时，PVA纤维的接枝率达到最大值，之后基本保持恒定；最适反应温度为40℃。FT-IR和热重分析(TGA)表明GMA在原纤维表面发生了接枝共聚反应。原子力显微镜(AFM)照片显示，改性PVA纤维形成了表面乳突结构，有助于形成疏水表面。SEM照片表明改性后PVA纤维表面由凹槽状结构变为鳞片状结构。将GMA改性后的PVA纤维与植物纤维一起复合制浆，得到一系列复合高强纸张，研究了改性PVA纤维的接枝率、纸张中改性PVA纤维的质量分数和干燥温度对纸张耐折度、抗张强度以及湿强度的影响。研究结果表明，当改性PVA纤

5、维的接枝率为35％，改性PVA纤维占纸张的质量分数为9％，干燥温度为110℃时，纸张获得较佳强度，耐折度为72次，干拉力为70．40N，湿拉力为15．60N。改性PVA纤维复合纸张的扫描电镜照片显示，添加改性PVA纤维的纸张，其耐折测试断裂面纤维的长度较短，且纸张表面PVA纤维的溶解程度显著下降。通过多元悬浮接枝共聚法，以硝酸铈铵(CAN)作为引发剂，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)和甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)作为功能化单体，制各了一种阳离子型的并且具有反应活性的改性聚乙烯醇(PVA)纤维。讨论了DMC和GMA的添加量(分别为mDMc，mGMA)，C

6、AN浓度，H+浓度对PVA纤维接枝率(GR)的影响，以及mDMc和mGMA对纸张强度的影响。研究结果表明，当mDMc为29，CAN浓度为8×10一mol／L，H+浓度为0．1mol／L时，纤维的接枝率为15．6％，此时纸张获得较佳强度，耐折度为241次，干拉力为83．10N，湿拉力为30．40N，湿强度为36．58％。FT-IR和X射线能谱(EDX)的测试结果表明GMA和DMC在PVA纤维表面发生了接枝共聚反应。改性PVA纤维的扫描电镜照片表明，当mDMc为29时，改性PVA纤维表面形成了沿纤维纵向排列的不规则突起。对乙烯基单体在聚乙烯醇纤维表面接枝共聚的反应

7、条件和改性聚乙烯醇纤维对纸张的增强机理进行总结，展望了改性聚乙烯醇纤维在造纸工业中的应用前景。关键词：聚乙烯醇纤维，甲基丙烯酸缩水甘油酯，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，接枝共聚，应用性能IIPREPARATIoNoFMoDIFIEDPoI州INYLALCoHoLFIBERSVIASUSPENSIoNGRAFTINGCoPoLYMERIZATIoNANDITSAPPLICATIoNABSTRACTInrecentyears，syntheticfiberswerewidelyusedinpapermakingindustry,inwhichwatersoluble

8、polyvinylalcohol(PV