反應(yīng)性乳化劑的制備及其在苯丙乳液表面施膠劑中的應(yīng)用.pdf

1、反應(yīng)性乳化劑具有許多優(yōu)異特點，在眾多科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用廣泛。然而，國內(nèi)對其研究相對較少。近年來，造紙行業(yè)迎來了眾多商機，與此同時，也對造紙企業(yè)產(chǎn)品提出了更高的要求。在各種造紙助劑中，表面施膠劑對于改善紙張性能尤為重要。由于國內(nèi)市場中的表面施膠劑還存在一些缺陷，因此本文針對于合成表面施膠劑的乳化劑種類、改性單體和聚合工藝三方面開展了一系列的工作。本研究主要內(nèi)容包括：
　　⑴利用固體酸催化劑S2O82-/ZrO2-SiO2，以馬來酸酐、十

2、六醇和1,3-丙磺酸內(nèi)酯為主要原料，合成了新型反應(yīng)性乳化劑馬來酸單十六醇酯丙基磺酸鈉（SMHP），核磁共振波譜表征了該反應(yīng)性乳化劑的分子結(jié)構(gòu)，通過乳化實驗測試該新型反應(yīng)性乳化劑SMHP、反應(yīng)性乳化劑DNS-86和傳統(tǒng)乳化劑SDS三者的乳化性能，通過表面張力實驗測試SMHP的臨界膠束濃度（CMC）。實驗結(jié)果表明：固體酸催化劑S2O82-/ZrO2-SiO2的催化效率最高，產(chǎn)物雜質(zhì)較少，最佳用量為0.6wt％。制備的SMHP能夠有效地降低水

3、的表面張力，其CMC值為0.2 g·L-1左右，其乳化能力優(yōu)于SDS和DNS-86。將三種乳化劑分別應(yīng)用到苯丙乳液聚合中，反應(yīng)性乳化劑SMHP的最佳用量為4.5wt%，乳膠粒的粒徑隨SMHP含量的增加而降低。在相同乳化劑含量條件下，由SMHP制備的乳液具有較大的粒徑，其離子穩(wěn)定性與由DNS-86制備的乳液離子穩(wěn)定性相近，遠遠高于由SDS制備的乳液離子穩(wěn)定性。TGA測試表明乳化劑的種類對乳膠膜的熱穩(wěn)定性影響不大。將由SMHP制備的乳液與施

4、膠淀粉混合后施膠，大大地提高了紙張的施膠度。
　?、铺骄苛烁男詥误w對苯丙乳液表面施膠劑性能的影響，將甲基丙烯酸六氟丁酯（HFMA）引入苯丙乳液，選擇DNS-86作為反應(yīng)性乳化劑，通過半連續(xù)種子乳液聚合法，改變DNS-86和HFMA的用量制備出一系列僅殼相含氟的苯丙乳液。結(jié)果表明，DNS-86的最佳含量為單體的5.2wt%，氟化單體的最佳含量為單體的18wt%。隨著氟化單體含量的增加，乳膠膜的吸水率逐漸降低，其水接觸角相應(yīng)地變大，乳

5、膠膜的正面水接觸角大于反面水接觸角，但是乳液的單體轉(zhuǎn)化率和粘度（穩(wěn)定在40mPa·s左右）受氟化單體含量的影響不大。核磁共振光譜表明絕大部分苯乙烯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸六氟丁酯單體已參與到共聚反應(yīng)。TEM圖片顯示實驗成功制備出具有明顯核殼結(jié)構(gòu)的乳膠粒子，并且兩相相容性較好。TGA測試表明含氟乳膠膜比無氟乳膠膜具有更高的熱穩(wěn)定性。用該氟化苯丙乳液表面施膠劑與施膠淀粉混合后對原紙施膠，SEM圖片顯示氟化表面施膠劑在紙張表面形成一層連續(xù)的薄

6、膜，成膜性較好，紙張施膠度可達65秒，顯著提高了紙張的防水性。
　?、怯懻摿司酆瞎に噷θ橐盒阅艿挠绊?。采用半連續(xù)種子乳液聚合法，通過改變軟硬單體的投料順序成功制備出了一種新型反向核殼結(jié)構(gòu)苯丙乳液。同時，在控制乳化劑總含量不變的條件下，改變反應(yīng)性乳化劑DNS-86與非離子型乳化劑Triton X-100的質(zhì)量比，研究乳化劑復(fù)配比例對乳液性能的影響。結(jié)果表明，反應(yīng)性乳化劑DNS-86質(zhì)量比的提高在一定程度上提高了乳液固含量、單體轉(zhuǎn)化率

7、和乳膠膜吸水率，兩種乳化劑的最佳質(zhì)量比為1:1。在乳化劑質(zhì)量比相同的條件下，反向核殼結(jié)構(gòu)的乳液具有較高的固含量和單體轉(zhuǎn)化率。TEM圖片表明以苯乙烯（St）為核相單體，丙烯酸丁酯（BA）為殼相單體，制備出具有傳統(tǒng)核殼結(jié)構(gòu)的苯丙乳液，以丙烯酸丁酯（BA）為核相單體，苯乙烯（St）為殼相單體，制備出具有海島型反向核殼結(jié)構(gòu)的苯丙乳液。與傳統(tǒng)核殼結(jié)構(gòu)乳膠膜相比，該新型反向核殼結(jié)構(gòu)乳膠膜顯示出更好的抗水性、成膜性和熱穩(wěn)定性，其乳膠膜較為光滑，擁有更

8、低的吸水率。
　　⑷通過對乳化劑、改性單體和聚合工藝三方面的研究，制備出了一系列穩(wěn)定性高、防水性好的高性能苯丙乳液表面施膠劑。固體酸催化劑S2O82-/ZrO2-SiO2的使用避免了工業(yè)生產(chǎn)中反應(yīng)器的腐蝕問題，簡化了工藝流程。合成的反應(yīng)性乳化劑很好地解決了造紙表面施膠劑中乳化劑在成膜過程中發(fā)生解吸的問題，防止造成環(huán)境污染，同時提高了表面施膠劑的運輸、儲藏和電解質(zhì)穩(wěn)定性。改性單體的引入提高了表面施膠劑防水性能，對造紙行業(yè)生產(chǎn)高性能紙