关键词:松香胶;分散;纸张施胶经历松香系列纸张施胶剂经历了三个阶段:最初是皂化松香胶,目前国内尚大量使用;然后是马来酸酐改性的强化松香胶,其仍未摆脱皂化胶的范畴;80年代起国外大量采用完全游离的分散松香胶。分散松香胶与强化松香胶相比,达到同等施胶度可节约胶用量50%以上,并可在较高pH下施胶,降低矾土用量50%以上,提高纸张强度和白度,延缓设备腐蚀,在日美等国市场占有率已逾八成。90年代起国内关于分散松香胶的报导屡见报端,但由于主要指标施胶度及稳定性都不太理想,使用的产品仍以进口品及采用进口技术合资生产的为主,故进一步开展分散松香胶研究具有现实意义。经历据参考文献[1]报道,92g松香使用8g的富马酸改性,并用3g的分散剂分散,可得到较稳定的松香乳液,但平均粒径在0.4μm左右,施胶度不理想。参考文献[2]报道了一种用聚甲醛使马来松香改性,并用特制的分散剂分散的方法,但分散效果及施胶效果均未见报道。经历用新合成的分散剂ASMA,以转相乳化法分散聚甲醛改性的富马松香,乳液分散度较高,分布均匀,稳定性较好,经宁波中华纸业有限公司测试,施胶度略高于较先进的日本产的NP-100。 1原原料料经历松香:市售三级品;分散剂ASMA:自制;聚甲醛;富马酸;对甲苯磺酸。经历ASMA制备原理如下:R(OCH2CH2)nOH+(CHCO)2O→R(OCH2CH2)nOCOCHCHCOOHR(OCH2CH2)nOCOCHCHCOOH+NaHSO3→R(OCH2CH2)nOCOCH(SO3Na)CH2COOH2原步骤骤经历在3L聚合釜中,将900g松香加热至熔融,加入80g富马酸,240℃反应3h,降温至180℃时加入3g对甲苯磺酸,20g多聚甲醛。在此温度下继续反应2h,降温至140℃时在加压下加入含30g分散剂的100g水溶液,缓慢搅拌10min,在回流下降温至100℃并减压至常压。搅拌下再缓慢加入90℃的含20g分散剂的水溶液600g。继续缓慢搅拌10min,逐渐降温至90~92℃,在剧烈搅拌下迅速加入75℃的水400g(乳液转型),出料并快速冷却至60℃以下。成品呈白色带兰色散光乳液。表1 分散试验序号富马松香g聚甲醛g分散剂g转型用水量 g重均粒径μm多分散性123456789NP-1001000980960980980980980980980-02040202020202020-5050502030701005050-667667667667667667667538724-0.550.250.260.530.340.140.130.44-0.220.480.180.160.120.210.180.160.48-0.18注(1):#9样在未加转型用水前已局部出现转型;注(2):多分散性用(Фw-Фn) / Фw衡量乳液粒径分布;其中 Фw为重均粒径, Фn为数均粒径。 3检检测测3.1均平均粒径经历由化学工程联合国家重点实验室浙江大学聚合反应工程实验室用光散射法测定。3.2均施胶度经历由宁波中华纸业有限公司以0.3%用量(固体占绝干浆比率),按生产条件施胶后,用药液渗透法测定。 4结结果讨论高分高分散松香胶制备实验结果见表1,施胶性能实验见表2。越小从理论上讲,乳液平均粒径越小,分布越窄,乳液稳定性越好。我们通过实验发现影响松香分散的因素主要有三个方面:(1)是否用聚甲醛改性对分散效果影响很大,而使用20g或者40g聚甲醛基本没有差异;(2)实验#3~#7反映出分散剂用量对分散效果的影响,用量小于30g时分散不理想,用量超过70g时再增加用量影响不大,应结合施胶度在30g~70g之间选择;(3)临转型时松香与水比例,这一点对转型乳化法甚为重要,其不仅严重影响乳液粒子的大小,而且对粒径分布影响很大,应尽量接近油包水型乳液的最大含水量。在90℃左右,此值大约为690~725g,但由于此时已处于油包水型乳液转型的临界状态,乳液稳定性不好,易造成实验失败。一般控制在670g左右表2施施胶度影响因素试验序号松香g富马酸g分散剂g重均粒径μm施胶度s1234567NP-100900900900900880870850-80808080100110130-305070100707070-0.340.260.140.130.150.150.170.229.410.616.412.321.125.223.522.5可以保证在重现性良好的前提下获得分散性良好的乳液。经历此外,以上各样均进行了稳定性试验:在直径φ240mm的离心机中,转速为3000r/min下离心30min,除#1样和#8样有极少沉淀外,其它均未观察到沉淀。经历由表2可知,施胶度与分散剂用量及富马酸用量关系很大;分散剂用量在50g左右较好;改性用的富马酸用量在100g以下时,很难获得高的施胶度,但在大于110g的情况下,则影响不大,故选用110g富马酸改性。 5结结论论经历综上所述,结合稳定性和施胶度两方面因素,870g松香用20g聚甲醛和110g富马酸改性,用70g自制的分散剂,采用转型乳化法分散,转型时控制用水量为667g,获得含固量50%、重均粒径约0.15μm左右、粒径分布狭窄、稳定性良好、施胶度较高的带兰色散光的白色乳液。
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