纖維素的RAFT接枝改性及其對紙漿的增強作用.pdf

1、隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，對紙類產(chǎn)品的要求越來越高。而由于造紙原料的匿乏，速生材高得率漿、二次纖維等的使用率逐年上升，填料的添加比例也不斷增加，這必然會導致成紙質(zhì)量尤其是強度性能的下降。在抄紙過程中使用增強劑是解決這一問題的主要手段。然而，隨著石油、煤炭等不可再生資源的日趨枯竭以及生產(chǎn)石化產(chǎn)品導致的環(huán)境污染日趨嚴重，生物質(zhì)資源的開發(fā)利用引起了世界各國的高度重視。纖維素是地球上最豐富的天然高分子，是取之不盡用之不竭的

2、可再生資源。采用化學合成新技術對纖維素進行可控接枝改性，制備功能化材料是拓展纖維素應用領域的重要途徑。
　　論文以溶解漿為原料，綠色環(huán)保型離子液體（1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽，BMIMCl）為纖維素溶劑，成功合成了纖維素基二硫代酸酯類RAFT鏈轉(zhuǎn)移劑（Cell-CTA），通過可逆加成斷裂鏈轉(zhuǎn)移自由基聚合（RAFT）方法合成了水溶性纖維素基陽離子接枝聚合物造紙助劑（Cell-g-DMC），并系統(tǒng)研究了Cell-g-DMC對紙漿的增強

3、作用。
　　首先將溶解漿溶解于BMIMCl中，采用2-溴異丁酰溴（BiBBr）與纖維素反應制備纖維素基大分子引發(fā)劑（Cell-BiB）；然后采用二硫代苯甲酸（DTBA）與Cell-BiB進行均相反應，制得纖維素基二硫代酸酯類RAFT鏈轉(zhuǎn)移劑（Cell-CTA），并利用傅里葉紅外光譜、核磁共振氫譜和碳譜等對合成產(chǎn)物進行了分析與表征。結(jié)果表明，二硫代酸酯基主要接在纖維素葡萄糖單元的C6位羥基上。
　　在N,N二甲基甲酰胺（DMF

4、）中，以Cell-CTA為鏈轉(zhuǎn)移劑，偶氮二異丁腈（AIBN）為引發(fā)劑，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（DMC）為陽離子單體，對纖維素進行了RAFT接枝改性，合成了水溶性纖維素基陽離子接枝聚合物（Cell-g-DMC）。研究了DMC與Cell-CTA的摩爾比、AIBN與Cell-CTA的摩爾比、反應時間、反應溫度等對Cell-g-DMC的特性粘度、接枝效率、Zeta電位及陽電荷密度等的影響。通過紅外光譜和核磁共振氫譜對聚合物進行了分析表征。

5、最佳合成條件為：反應溫度60℃，反應時間24h，AIBN與Cell-CTA的摩爾比為0.5:1。
　　研究了Cell-g-DMC接枝鏈長度以及Cell-g-DMC用量、作用時間、漿料體系的pH、溫度和剪切作用等對應用效果的影響。結(jié)果表明，Cell-g-DMC可顯著提高紙張的抗張指數(shù)、撕裂指數(shù)和纖維間的結(jié)合強度，但對纖維本身強度影響不大。Cell-g-DMC的接枝鏈越長，其對紙漿的增強作用效果越好。隨著Cell-g-DMC與漿料作用

6、時間的延長以及漿料體系內(nèi)剪切作用的增加，成紙各項物理強度的提高幅度先增加而后略有降低，但Cell-g-DMC具有較好的抗剪切能力。漿料體系較高的溫度有利于Cell-g-DMC作用效果的發(fā)揮。Cell-g-DMC在較寬的漿料體系pH值范圍內(nèi)均有較好的作用效果，可適用于中堿性抄紙體系。較適宜的應用條件為：Cell-g-DMC的特性粘度為215ml/g、用量0.5％、漿料溫度40℃、作用時間15min、攪拌轉(zhuǎn)速為250r/min。