水性聚氨酯的合成及其作為紙頁增強劑的應用.pdf

1、由于傳統(tǒng)濕強劑存在的局限性,許多新型環(huán)保濕強劑被開發(fā)出來作為造紙助劑,水性聚氨酯(WPU)作為水性環(huán)保型樹脂之一,以水為溶劑,具有無污染、無毒、安全可靠、機械性能優(yōu)良、相容性好、易于改性等優(yōu)點,被引用到造紙行業(yè)成為近期研究的熱點。
　　 本文根據(jù)異氰酸酯(-NCO)基團與纖維上的羥基(-OH)反應的機理,合成了封閉性的WPU;在應用過程中,由于溫度對WPU有很大影響,著重研究了WPU的解封閉溫度;并針對漂白針葉木漿,將WPU加入

2、到漿料中,系統(tǒng)地研究了WPU,WPU與陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)共用對紙頁抗張強度的影響。
　　 合成了水性聚氨酯并對其乳液性能進行了研究。研究結果表明,隨著封閉劑用量增加,封閉反應時間相對延長。根據(jù)封閉劑用量和溶液的穩(wěn)定性,確定了親水擴鏈劑的用量為甲苯-2,4-二異氰酸酯(2,4-TDI)和聚乙二醇1000(PEG1000)兩種單體質量之和的2％。當中和度為0.9-1.1時,WPU乳液的貯存穩(wěn)定性明顯增加。通過攪拌強度、溶劑

3、、溫度、加水方式對乳化效果進行了探討,實驗結果顯示,在室溫下加入適量溶劑,通過強攪拌剪切力先緩慢后快速加入去離子水的方式,有利于乳化成功。
　　 對水性聚氨酯進行了紅外表征并對解封溫度進行了研究。研究結果表明,封閉后的聚氨酯在2250-2280cm-1附近的-NCO吸收峰明顯減弱,說明封閉反應是成功的。擴鏈之后,3300cm-1附近出現(xiàn)了明顯的N-H吸收峰,說明已經(jīng)引入了親水基團。對解封溫度的研究表明,在100℃、110℃和12

4、0℃下,封閉產(chǎn)物都能在2250cm-1附近出現(xiàn)吸收峰,說明在高溫下能解封,而且延長加熱時間有利于-NCO基團的解封趨于完善。熱重分析(TG)曲線進一步證實了紅外測試的結果。
　　 研究了水性聚氨酯在紙張中的應用。研究結果表明,將含有不同封閉劑用量的WPU乳液添加到漿料后,發(fā)現(xiàn)封閉劑用量為0.1mol的乳液應用性能最佳。通過對WPU乳液應用條件的探討,確定紙頁干燥溫度為100℃,高溫熟化條件為110℃固化40min,紫外熟化時間為

5、2.5min;通過紫外、紫外+高溫和高溫三種熟化方式對紙頁抗張強度影響的對比,發(fā)現(xiàn)適宜的熟化方式為高溫熟化。探討了不同pH值下WPU用量對漿料Zeta電位和紙頁抗張強度的影響,表明所制備的WPU是帶正電性的,可直接與漿料發(fā)生吸附作用;發(fā)現(xiàn)自制WPU乳液較適于中性和酸性條件下應用,當WPU乳液用量為3.0％時,在中性條件下濕強保留率達到19.45％;當WPU乳液用量為2.5％時,在酸性條件下濕強保留率達到20.70％。通過對CPAM與WP

6、U共用的探討,發(fā)現(xiàn)CPAM與WPU配合使用能提高紙頁的濕強度,添加到漿料中的順序為先添加WPU后添加CPAM。當添加順序為2.0％WPU+0.2％CPAM時,紙頁的濕強度比添加單一的WPU提高了16.01％,比空白紙樣提高了12.7倍;濕強保留率達到了18.99％,比添加單一的WPU提高了22.52％,比空白紙樣提高了9.9倍。當添加順序為3.0％WPU+0.2％CPAM時,紙頁的濕強度比添加單一的WPU提高了12.62％,比空白紙樣提