表面施胶剂,并在实验设计中使用Minitab软件DOE设计。研究的内容与结果如下:1.在合成工艺的探索过程中,合成环氧改性阴离子型水性聚氨酯用二羟甲基丙酸(DMPA)作亲水性扩链剂;选择环氧值为0.43的双酚A" />

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水溶性聚氨酯表面施胶剂的合成与应用

作　者: 姜丽峰
导　师: 戴红旗
学　校: 南京林业大学
专　业: 制浆造纸工程
关键词: 表面施胶剂水性聚氨酯环氧树脂表面施胶
分类号: TS727.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本论文中采用“自乳化”法合成环氧改性水性聚氨酯表面施胶剂的学位论文">表面施胶剂,并在实验设计中使用Minitab软件DOE设计。研究的内容与结果如下:1.在合成工艺的探索过程中,合成环氧改性阴离子型水性聚氨酯用二羟甲基丙酸(DMPA)作亲水性扩链剂;选择环氧值为0.43的双酚A型E-44环氧树脂改性;环氧树脂E-44加入方式为接枝共聚,先加入DMPA反应一定时间后再加入环氧树脂E-44;选择三乙胺作为成盐剂。2.采用DOE中2水平因子设计方法,考察主要原料的用量对乳液粒径、Cobb值和印刷表面强度的影响。通过研究发现R值、DMPA的用量和E-44的用量是影响粒径和印刷表面强度的主要因子;R值、DMPA的用量、E-44的用量和中和度是影响Cobb值的主要因子。R值、DMPA的用量、DEG的用量和中和度对粒径的效应符号为正;E-44的用量对粒径的效应符号为负。DMPA的用量对Cobb值的效应符号为正;R值、E-44的用量和中和度对Cobb值的效应符号为负; DEG的用量对Cobb值影响甚微。R值、DMPA的用量、E-44的用量和中和度对印刷表面强度的效应符号为正;DEG的用量对印刷表面强度影响甚微。次要因子的水平设定如下:DEG的用量为4%;中和度为100%。3.对筛选出的影响主要指标的因子,进行水平确定的优化设计。通过对实验结果的分析得出:主要因子对乳液粒径的影响程度为DMPA的用量>E-44的用量>R值;主要因子对乳液胶膜的吸水率的影响程度为R值>E-44的用量>DMPA的用量;主要因子对乳液应用中Cobb值的影响程度为R值>E-44的用量>DMPA的用量;主要因子对乳液应用中印刷表面强度的影响程度为R值>DMPA的用量>E-44的用量。通过优化实验得出的环氧改性的水性聚氨酯的合成工艺是:R值取2.6、DMPA的用量取8%、E-44的用量取8%、EDG的用量取4%和中和度为100%。同时用红外光谱进行表征证明了产品的结构。4.合成表面施胶剂的应用中,通过研究分析得出:当合成施胶剂用量为0.9g/m~2、1.2g/m~2、1.5g/m~2时与原纸比较其Cobb值分别降低了24.51%、37.18%、49.56%;印刷表面强度分别提高了37.97%、61.18%、64.97%。氧化淀粉与聚合物表面施胶剂分别以不同比例复配进行表面施胶,最佳比例为氧化淀粉:E-WPU=92:8。因此,以新的聚合方法合成表面施胶剂E-WPU,涂布后不仅高效提高纸张的抗水性,同时有效改善纸页的表面强度、油墨吸收性等表面性能。

全文目录

致谢  3-4
摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-23
  1.1 引言  9
  1.2 表面施胶简介  9-12
    1.2.1 表面施胶的意义  9-10
    1.2.2 表面施胶的方法  10
    1.2.3 表面施胶的分类  10-11
      1.2.3.1 天然高分子施胶剂  10-11
      1.2.3.2 合成聚合物表面施胶剂  11
    1.2.4 表面施胶的作用机理  11-12
  1.3 表面施胶剂的现状与发展趋势  12-14
    1.3.1 表面施胶剂的基本状况  12-13
    1.3.2 表面施胶剂的发展趋势  13
    1.3.3 合成聚合物表面施胶剂国内外发展的概况  13-14
  1.4 聚合物表面施胶剂合成的简介  14-17
    1.4.1 SMA 型表面施胶剂  14-15
    1.4.2 SAA 型表面施胶剂  15
    1.4.3 SAE 型表面施胶剂  15-16
    1.4.4 PUD 型表面施胶剂  16-17
  1.5 水性聚氨酯的合成及改性  17-21
    1.5.1 水性聚氨酯的基本特征  17-18
    1.5.2 水性聚氨酯的研究进展  18
    1.5.3 水性聚氨酯的分类  18
      1.5.3.1 按外观分类  18
      1.5.3.2 按亲水基团的性质分类  18
      1.5.3.3 按聚氨酯原料分类  18
    1.5.4 水性聚氨酯的制备原理及方法  18-19
    1.5.5 水性聚氨酯的改性研究  19-21
      1.5.5.1 交联改性水性聚氨酯  19
      1.5.5.2 丙烯酸酯改性水性聚氨酯  19-20
      1.5.5.3 聚硅氧烷改性水性聚氨酯  20
      1.5.5.4 环氧树脂改性水性聚氨酯  20-21
  1.6 本研究的意义和主要内容  21-23
第二章环氧改性水性聚氨酯合成反应的探索  23-44
  2.1 实验原料与仪器设备  23-24
    2.1.1 实验原料  23-24
    2.1.2 实验仪器  24
  2.2 水性聚氨酯的合成  24-26
    2.2.1 原料预处理  24
    2.2.2 合成原理  24-26
      2.2.2.1 阴离子水性聚氨酯乳液的制备  24-25
      2.2.2.2 异氰酸酯与环氧树脂的反应  25-26
    2.2.3 实验过程  26
  2.3 性能分析测试  26-30
    2.3.1 羟值的测定  26-27
    2.3.2 分子量的计算  27
    2.3.3 多异氰酸酯中-NCO 含量的测定  27
    2.3.4 预聚体中-NCO 含量的测定  27
    2.3.5 胶膜的制备  27-28
    2.3.6 固含量的测定  28
    2.3.7 吸水率的测定  28
    2.3.8 粘度的测定  28
    2.3.9 乳液粒径的测定  28
    2.3.10 乳液外观与稳定性的测定  28-29
    2.3.11 Cobb 值的测定  29
    2.3.12 印刷表面强度的测定  29-30
  2.4 结果与讨论  30-43
    2.4.1 合成反应的部分条件对水性聚氨酯乳液性能的影响  30-32
      2.4.1.1 亲水扩链剂的类型对乳液性能的影响  30
      2.4.1.2 环氧树脂的加入方式和类型对乳液性能的影响  30-32
      2.4.1.3 成盐剂的类型对乳液性能的影响  32
    2.4.2 影响水性聚氨酯乳液性能的主要因子筛选  32-43
      2.4.2.1 实验拟合因素分析  34-36
      2.4.2.2 影响环氧改性水性聚氨酯乳液粒径和应用的主要因子  36-40
      2.4.2.3 影响环氧改性水性聚氨酯乳液粒径和应用的因子分析  40-43
  2.5 本章小结  43-44
第三章环氧改性水性聚氨酯的合成与应用  44-63
  3.1 环氧改性水性聚氨酯的合成  44-54
    3.1.1 实验原料与仪器设备  44-45
      3.1.1.1 实验原料  44-45
      3.1.1.2 实验仪器  45
    3.1.2 实验过程  45-46
      3.1.2.1 原料预处理  45
      3.1.2.2 合成方法  45-46
    3.1.3 性能分析测试  46
    3.1.4 结果与讨论  46-54
      3.1.4.1 环氧改性水性聚氨酯合成工艺的优化  46-47
      3.1.4.2 合成主要因子水平确定的分析  47-53
      3.1.4.3 环氧改性水性聚氨酯的红外光谱（FT-IR）分析  53-54
  3.2 环氧改性水性聚氨酯表面施胶剂的应用  54-61
    3.2.1 实验原料与仪器设备  54
    3.2.2 实验方法  54
      3.2.2.1 表面施胶剂的配制  54
      3.2.2.2 纸张的表面施胶实验  54
    3.2.3 实验性能与测试  54-55
    3.2.4 结果与讨论  55-61
      3.2.4.1 施胶量对纸张性能的影响  55-57
      3.2.4.2 复配施胶液的比例对纸张性能的影响  57-60
      3.2.4.3 扫描电子显微镜的分析  60-61
  3.3 本章小结  61-63
第四章结论  63-65
参考文献  65-69
详细摘要  69-72

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