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酶转化淀粉接枝单体的表面施胶剂的合成

作　者: 凡霞
导　师: 景宜
学　校: 南京林业大学
专　业: 制浆造纸工程
关键词: 酶转化淀粉苯乙烯丙烯酸丙烯酸丁酯表面施胶剂 DOE
分类号: TS727.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

近年来,合成聚合物表面施胶剂发展迅速,因其可以赋予纸张更优异的表面性能,提高纸张的印刷适性等。本实验的目的在于寻求最佳的合成工艺,合成一种新型的聚合物表面施胶剂,该合成表面施胶剂施胶于纸张后,能显著提高纸张的表面强度、抗水性能和耐破指数。本实验合成该新型表面施胶剂的创新之处主要体现在两方面:一是用淀粉酶将淀粉水解成小分子物质,大大降低了淀粉的黏度,增加了淀粉的流动性,然后再将酶转化淀粉与单体苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸丁酯接枝共聚;二是无需添加任何乳化剂,酶转化淀粉在作为反应原料的同时,也替代了乳化剂的作用。本实验利用DOE(Design of Experiment)设计方法中的Plackett-Burman设计,和全因子设计中的1/2部分实施的方案,以提高纸张表面强度作为主要的研究目的,综合考虑纸张的Cobb值和耐破指数,得出最终的合成工艺:淀粉酶反应温度为80℃,淀粉酶反应时间为10min,淀粉与单体的质量比为1﹕1,单体St与BA质量比为6﹕1,AA用量为2.0%(占淀粉与单体的总质量比),引发剂(H2O2-FeSO4)用量为0.8%(占淀粉与单体的总质量比),引发剂H2O2与FeSO4质量比为1﹕1,反应温度为80℃,单体滴加时间为3h。该合成表面施胶剂的外观呈红棕色液体,其性能检测结果如下:固含量为26.13%,pH值为2.24,粘度为28.3mPa·s,总电荷量为10.81c·g-1,玻璃化温度为70.72℃,均符合表面施胶剂的使用要求。FT-IR图表明了各个单体已接枝到酶转化淀粉上;SEM扫描电镜图从微观的角度比较了单纯使用氧化淀粉和在氧化淀粉中添加一定比例的合成表面施胶剂施胶于纸张后纸张的表面形态,说明该合成表面施胶剂能显著提高纸张的表面强度、抗水性能及耐破指数;用粘度法测定该合成表面施胶剂的分子量Mη为5.59×105。在该表面施胶剂的应用研究中,主要考察了不同表面施胶液组成、不同施胶量、不同施胶方式、不同施胶温度、不同压光压力对施胶后纸张性能的影响。结果表明:在保证施胶后纸张的表面强度最大,但同时又要使纸张的Cobb值尽量低,耐破指数尽量高的情况下,表面施胶剂的量占绝干氧化淀粉的比例应取3%～4%,施胶量应为2.0 g·m-2,施胶方式采用机器施胶,施胶温度定为60℃,压光压力应为1Mpa。比较了该合成表面施胶剂与市面上常用的一些表面施胶剂施胶于纸张后的纸张性能,结果说明该合成表面施胶剂能显著提高纸张的表面强度、抗水性能及耐破指数。

全文目录

致谢  3-4
摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-22
  1.1 表面施胶简介  9-12
    1.1.1 表面施胶的定义  9
    1.1.2 表面施胶的作用机理  9-10
    1.1.3 表面施胶的目的及意义  10
    1.1.4 表面施胶的方法  10-11
    1.1.5 表面施胶的影响因素  11-12
  1.2 表面施胶剂简介  12-14
    1.2.1 表面施胶剂的分类  12
    1.2.2 常用的表面施胶剂  12-14
    1.2.3 表面施胶剂的发展趋势  14
  1.3 木薯原淀粉与α-淀粉酶  14-17
    1.3.1 木薯原淀粉  14-16
    1.3.2 α-淀粉酶  16-17
  1.4 六西格玛之实验设计  17-18
  1.5 本课题国内外研究概况  18-20
    1.5.1 淀粉与单体的接枝共聚  18-19
    1.5.2 酶转化淀粉用于表面施胶  19-20
  1.6 本课题研究的目的、意义及内容  20
    1.6.1 本课题研究的目的、意义  20
    1.6.2 本课题研究的内容  20
  1.7 本课题的创新之处  20-22
2 聚合物表面施胶剂的合成  22-47
  2.1 实验试剂及仪器  22-23
    2.1.1 实验试剂  22
    2.1.2 实验仪器  22-23
  2.2 实验原理  23-24
  2.3 实验方法  24
  2.4 纸张性能检测  24
  2.5 结果与讨论  24-47
    2.5.1 Plackett-Burman 设计  24-32
      2.5.1.1 Plackett-Burman 设计方案及结果  24-26
      2.5.1.2 Plackett-Burman 设计方案的结果分析  26-32
    2.5.2 全因子设计  32-41
      2.5.2.1 全因子设计方案及结果  32-34
      2.5.2.2 全因子设计方案的结果分析  34-39
      2.5.2.3 分析与小结  39-41
    2.5.3 聚合物表面施胶剂合成工艺的优化  41-47
      2.5.3.1 回归模型的建立  41-44
      2.5.3.2 回归模型的验证  44-46
      2.5.3.3 小结  46-47
3 聚合物表面施胶剂的性能检测与表征  47-55
  3.1 聚合物表面施胶剂的性能检测  47-49
    3.1.1 固含量测定  47
    3.1.2 pH 值测定  47
    3.1.3 粘度测定  47-48
    3.1.4 电荷测定  48-49
    3.1.5 玻璃化温度的测定  49
  3.2 聚合物表面施胶剂的表征  49-55
    3.2.1 傅里叶变换红外光谱（FT-IR）分析  49-50
    3.2.2 SEM 扫描电镜分析  50-52
    3.2.3 聚合物相对分子质量及其分布测定  52-55
4 聚合物表面施胶剂的应用  55-71
  4.1 实验原料及仪器  55
    4.1.1 实验原料  55
    4.1.2 实验仪器  55
  4.2 实验方法  55-56
    4.2.1 表面施胶液的配置  55-56
    4.2.2 表面施胶方法  56
    4.2.3 压光方法  56
  4.3 结果与讨论  56-71
    4.3.1 不同表面施胶液组成对施胶后纸张性能的影响  56-59
    4.3.2 不同施胶量对施胶后纸张性能的影响  59-61
    4.3.3 不同施胶方式对施胶后纸张性能的影响  61-62
    4.3.4 不同施胶温度对施胶后纸张性能的影响  62-65
    4.3.5 不同压光压力对施胶后纸张性能的影响  65-67
    4.3.6 不同种类表面施胶剂的应用性能比较  67-71
5 结论  71-73
参考文献  73-76
详细摘要  76-79

酶转化淀粉接枝单体的表面施胶剂的合成

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