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苯丙微乳液表面施胶抗水剂的合成及应用研究

作　者: 王建高
导　师: 樊慧明
学　校: 华南理工大学
专　业: 制浆造纸工程
关键词: 苯丙微乳液 Cobb值 表面施胶剂 抗水剂 分子量调节剂
分类号: TS727.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 122次
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内容摘要


随着印刷技术的提高和二次纤维回收利用率扩大,环保要求严格,企业要求增加利润,这促进了无污染的表面施胶化学品的蓬勃发展。国内苯丙乳液存在稳定性差和固含量低的弱点,从改善国内苯丙乳液的缺点出发,利用苯丙微乳液具有粒径小,成膜性能佳的特点,希望研制出一种具有乳化剂用量小,固含量高的苯丙微乳液表面施胶抗水剂。本论文对苯丙微乳液作为表面施胶抗水剂的合成方法、影响因素及应用进行具体的分析研究,辅助光散射、GPC、FTIR、AFM、SEM等高端检测技术用以分析乳液的性能;利用Cobb值测定仪等仪器进行配合分析,合成出具有乳化剂用量少,粒径小,固含量高但抗水性优异的苯丙微乳液配方。根据原料、反应条件的分析,并对一些条件进行筛选和确定。分子量调节剂对苯丙聚合物的分子量有决定性的影响,进而直接影响乳液的抗水性;pH值的变化会影响引发剂的分解速率,进一步影响聚合物的聚合速率和聚合物的物理性能,施胶纸张的抗水性及其他物理性能会受到影响。经过综合分析,比较,并从节约原料和能源出发,调节剂用量控制在0.2～0.4%时;引发剂浓度在0.01mol/L,初始pH值在中性或者强酸性条件(pH=3左右)时,苯丙乳液的转化率较高,凝胶量较少,分子量分布指数小,施胶纸张的Cobb值较低,施胶纸张的强度性能与未施胶纸张相比具有明显提高。优化实验,采用Minitab数学分析软件中的DOE设计六因素两水平的实验,分析各因素对抗水性的主效应,再对主效应采用Box-Benhnken设计,用响应曲面分析和优化分析,综合分析乳液对黏度、粒径、凝胶、纸张的Cobb值的影响及最佳使用条件,优化条件后得到的聚合物的重均分子量为Mw=133401,分散系数为1.04。当乳化剂用量1.6%时,乳液的体积平均粒径97nm,固含量40%,稳定性超过5个月,合成出了低乳化剂高固含的苯丙微乳液。把制得的乳液与淀粉按照不同的绝干质量比例混合,用于纸张施胶,其Cobb值与预测值拟合度高,同时与市场上新兴发展的硅丙乳液表面施胶抗水剂产品进行应用比较,施胶剂用量在合适的使用范围内,苯丙微乳液的Cobb值可以低至23.1 g/㎡,施胶纸张的白度影响不明显,纸张强度有不同程度的提高且比硅丙乳液的应用效果好。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-12
第一章 绪论  12-29
  1.1 表面施胶及在造纸工程中的重要意义  12-13
  1.2 表面施胶机理  13-14
  1.3 表面施胶抗水剂分类及发展状况  14-22
    1.3.1 天然聚合物抗水剂分类及发展趋势  14-15
    1.3.2 合成聚合物表面施胶抗水剂分类及发展趋势  15-20
    1.3.3 表面施胶抗水剂国外研究及发展状况  20-21
    1.3.4 表面施胶抗水剂国内研究及发展状况  21-22
  1.4 乳液聚合技术的发展概况  22-27
    1.4.1 乳液聚合技术简介  22
    1.4.2 乳液聚合机理  22-24
    1.4.3 乳液聚合技术分类  24-27
  1.5 本文研究的目的、意义及主要内容  27-29
    1.5.1 研究目的及意义  27-28
    1.5.2 研究的主要内容  28-29
第二章 分子量调节剂对苯丙聚合物性能影响研究  29-48
  2.1 实验准备  29-32
    2.1.1 实验原料  29
    2.1.2 实验仪器及检测仪器  29-30
    2.1.3 苯丙微乳液聚合及检测  30-32
    2.1.4 纸张施胶及性能检测  32
  2.2 结果与讨论  32-47
    2.2.1 苯丙聚合物物料的选择  32-35
    2.2.2 苯丙聚合物的聚合条件控制  35-41
    2.2.3 调节剂对苯丙乳液聚合及部分性能影响研究  41-42
    2.2.4 调节剂对苯丙聚合物分子量的影响  42
    2.2.5 调节剂对苯丙聚合物粒径的影响  42-44
    2.2.6 调节剂对苯丙微乳液表面施胶性能影响研究  44-46
    2.2.7 苯丙微乳液聚合物表征  46-47
  2.3 本章小结  47-48
第三章 初始pH 值对苯丙乳液抗水剂的性能影响研究  48-59
  3.1 实验准备  48-50
    3.1.1 实验原料  48-49
    3.1.2 检测仪器  49
    3.1.3 合成方法  49-50
    3.1.4 乳液性能表征  50
  3.2 结果与讨论  50-57
    3.2.1 KPS 分解对初始pH 值的影响  50-54
    3.2.2 初始pH 值对苯丙乳液聚合及部分性能的影响  54-55
    3.2.3 初始pH 值对苯丙聚合物乳液表面施胶性能的影响  55-57
    3.2.4 初始pH 值对苯丙聚合物玻璃化转变温度（Tg）的影响  57
  3.3 本章小结  57-59
第四章 影响苯丙微乳液表面施胶抗水剂的综合因素分析及优化设计  59-74
  4.1 实验材料及方法  59-61
    4.1.1 实验材料  59-60
    4.1.2 Minitab 分析软件在化工中的应用  60
    4.1.3 实验方法设计与分析  60-61
  4.2 结果与讨论  61-73
    4.2.1 Minitab 实验设计及主因素分析  61-63
    4.2.2 Minitab 响应曲面方案设计及分析乳液性能  63-69
    4.2.3 最优化设计因素拟合度  69-70
    4.2.4 苯丙聚合物的表征  70-73
  4.3 本章小结  73-74
第五章 最优化苯丙微乳液与硅丙乳液抗水效果比较  74-78
  5.1 实验原料  74-75
  5.2 实验结果与讨论  75-77
    5.2.1 抗水性比较  75-76
    5.2.2 抗张强度比较  76
    5.2.3 撕裂强度比较  76-77
  5.3 本章小结  77-78
研究总结及建议  78-81
参考文献  81-88
攻读硕士学位期间取得的研究成果  88-89
致谢  89

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中图分类: > 工业技术 > 轻工业、手工业 > 造纸工业 > 原料及辅助物料 > 辅助物料 > 施胶剂、粘胶剂
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