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瓜尔胶和阳离子醚化剂对表面施胶增效作用研究

发布日期:2015-03-19 21:55:15
瓜尔胶和阳离子醚化剂对表面施胶增效作用研究和表面施胶
瓜尔胶和阳离子醚化剂对表面施胶增效作用研究,废纸浆(打浆度35°SR);氧化淀粉;阳离子醚化剂 (杭州银湖化工有限公司银纸#1,无色至淡黄色黏稠 液体、固含量40%、25C黏度1000~3000mPa.s,pH4 ~7);阳离子瓜尔胶粉(无锡金鑫集团有限公司,25C 黏度2000mPa.s);非离子瓜尔胶粉;硫酸铝(分析纯 A.R) ; AKD (固含量15%);交联剂A (分析纯A.R); 交联剂B (分析纯A.R)。
小型涂布机:上海奉贤照相器材厂ZQJ-1-B-n型 纸样抄取器:陕西科技大学机械厂 1.2抄纸
以全废箱纸板为原料,表面施胶采用标准纸页成形器抄造 定量为105g/m2的纸样,浆内未添加任何助剂,备用。 1.3瓜尔胶交联体的制备
在三口烧瓶中加入去离子水,并将称好的瓜尔胶粉 分散于水中,升温,瓜尔胶和阳离子醚化剂对表面施胶增效作用研究,待瓜尔胶完全溶解后,滴加适量的 交联剂,进行撹拌,调节pH值,反应一定时间,保温,冷 却至室温,即得交联体。
1.4表面施胶 1.4.1施胶胶液配制
施胶用氧化淀粉加水撹拌后配制成5%溶液,升温 至90~95C,通过60目的筛网,保温糊化30min后降至 65C恒温,备用。
1.4.2纸张施胶
原纸水分8%~ 12%,使用上述氧化淀粉液与A KD 配制成施胶液,配比为淀粉:AKD=20:1,淀粉溶液浓 度为5%, AKD用量为0.15% (相对绝干量),施胶液中 AKD的浓度不大于0.2%。分别添加增效剂瓜尔胶或瓜 尔胶交联体、阳离子醚化剂与Al2(S〇4)3,使用上述胶 料,在实验室小型涂布机上,以相同施胶量3.5g/m2对 纸张进行表面施胶。
1.5施胶度的测定
采用纸张表面吸水能力(可勃值)测定法,按国标 (GB/T1540-2002)规定的方法进行纸张表面吸水性 的测定。熟化率S的简单测定:刚下机的几张平行样品, 其中一半样品立刻检测其Cobb值,为X;另一半样品经 105C烘箱烘10min后,检测其Cobb值,为H。S=H/X x100%,S值越大,说明其熟化越快[6]。
2结果与讨论
2.1非离子瓜尔胶用量对AKD施胶的增效作用
瓜尔胶为天然高分子聚合物,易与纤维结合,而非 离子瓜尔胶相对黏度低,具有良好的流变性和成膜性。 因此,对非离子瓜尔胶用量对施胶效果的影响进行了探 讨,结果如图1所示。
由图1可以看出,Cobb值随着瓜尔胶用量增加而下 降,施胶效果提高,当瓜尔胶用量由0.01%至0.02%时,
C obb值发生显著的变化,下降了36%,而随着瓜尔胶用 量的继续增加,瓜尔胶和阳离子醚化剂对表面施胶增效作用研究,Cobb值不再有明显的改变,因此瓜尔 胶作AKD施胶增效剂的最佳用量为0.02%。
2.2瓜尔胶和瓜尔胶交联体对AKD施胶的增效作用 瓜尔胶及衍生物的水溶液在室温下大约1周时间就 会水样化[7’8],失去原有的功能,而经交联过的瓜尔胶 水溶液,其保存期可以大大提高。
采用AKD施胶的纸样经105C烘箱烘10min后,其 最终的Cobb值(H)为19g/m2,由表1可知,单独使用 AKD施胶的纸样,测其刚下机的Cobb值(X)为40g/ m2,则熟化率⑶为47.5%。单独使用瓜尔胶的纸样 Cobb值与未施胶的空白样相同,基本没有施胶度。在 AKD中添加瓜尔胶,纸张下机后的Cobb值明显下降, 刚下机的熟化率为63%。而在A KD中只添加交联剂不 加瓜尔胶纸样的C obb值没有较大的变化,与单独使用 AKD的纸样施胶效果相当。对在AKD中添加瓜尔胶交 联体,纸页的Cobb值和熟化率皆变化显著,刚下机的
图1瓜尔胶用量对AKD施胶的影响
表4增效剂的添加顺序对AKD施胶度的影响(s)
增效剂添加顺序刚下机1h1.5h2h4h1d
阳离子醚化剂与瓜尔胶一同添加16.612.712.512.11212
先加阳离子醚化剂后加瓜尔胶1714.313.913.21313
先加瓜尔胶后加阳离子醚化剂16.514.113.3131313
表3阳离子醚化剂与AI2(SO4)3不同比例对AKD施胶作用的
影响
阳离子醚化剂:Al2(SO4)34:1 3:1 2:11:11:2
Cobb值 g/m227 21 252628
表2阳离子醚化剂对AKD用量的影响
下机Cobb值最终Cobb值
g/m2g/m2
AKD0.4%35.718
AKD0.15%4019
AKD0.15%+阳离子醚化剂2316
表1瓜尔胶和瓜尔胶交联体对AKD施胶纸张的影响
AKD用量
%瓜尔胶交联剂刚下机Cobb值
g/m2
0非离子0144
0.150040
0.15非离子029
0.15非离子交联剂A21
0.15阳离子交联剂A22
0.15阳离子交联剂B21
0.15非离子交联剂B23
0.150交联剂A39
熟化率最高可达86.4%,而交联体中非离子瓜尔胶与交 联剂A的交联对A KD的施胶增效较为理想,且交联体 不易变质。
2.3的阳离子醚化剂对AKD施胶的增效作用
图2表明,纸页的Cobb值随阳离子醚化剂用量的增 加而下降,阳离子醚化剂作AKD的增效剂最佳用量为 0.03%。
当AKD用量为0.15%时加入增效剂阳离子醚化剂, 产生的施胶效果甚至超过了0.4%的AKD用量产生的效 果(见表2),下机熟化率可达70%,这说明了施胶增效 剂不仅能起增效作用,还可降低施胶剂的用量62.5%。 下机后的纸样,通过105T烘干10m in后测试,测得的 施胶度与A KD施胶半个月后的最终施胶度相当。从表2 可知,在相同的AKD用量的施胶中,加入阳离子醚化剂 增效剂的纸张最终施胶度提高了15.8%。
当阳离子醚化剂用量不变时,Al2(SO4)3的用量对 A KD施胶作用也有较大的影响,如表3所示,通过一系 列相关实验可得到:阳离子醚化剂与Al2(S〇4)3的最佳配 比为3 : 1。
2.4的施胶增效剂的添加顺序对AKD施胶增效作用的影响
一般来说,施胶剂或填料的添加顺序对A KD施胶 会有比较大的影响。但是,如表4所示,阳离子醚化剂与 瓜尔胶的添加顺序对A KD施胶增效作用影响很小,这 可能跟表面施胶有关,与浆内施胶相比,它少了系统的 阴离子垃圾干扰和抄纸系统的pH值等影响因素
2.5的温度对AKD施胶增效作用的影响
AKD是反应型施胶剂,温度对其影响非常重要,当 温度达不到反应要求时,瓜尔胶和阳离子醚化剂对表面施胶增效作用研究,施胶反应仍不能发生,因此纸 页要获得比较好的施胶效果,在干燥时,就需要控制干 燥温度并且需要提供足够的干燥热量,以尽快降低纸 页水分,破坏AKD的静电吸附作用,促使施胶剂分子重 排,加快施胶剂与纤维素羟基之间的化学反应,使干燥 后的纸张水分含量理想,施胶剂反应完全[9]。
由图3可知,无论AKD施胶剂中添加阳离子醚化剂 增效剂与否,随着烘干温度的上升,纸页的Cobb值在不 断下降,在80"C到100’C之间,纸张抗水效果较差,当温 度增加到110’C时,Cobb值显著下降,对于AKD空白样 来说,温度再升高,Cobb值变化不大,而加入增效剂的 A KD在温度为120C时获得较好的Cobb值,此后,温 度再升高,Cobb值减少已经不太明显,且越高温度将意 味着耗能越大,所以添加增效剂的A K D最优干燥温度 为120C。因此,加入增效剂的AKD应尽快提高干燥温 度,以获得最佳施胶效果。
从图4可看出,施胶时AKD中添加阳离子醚化剂增 效剂和未添加增效剂,其纸页的Cobb值随干燥时间的 增加而降低,在3~4.5min时,Cobb值减少得最快,但 添加增效剂的AKD施胶效果都明显要好于未加增效剂 的AKD,当干燥时间为5min时,Cobb值已经下降到最 低,再延长干燥时间,Cobb值下降的幅度并不大,因而 最佳的干燥时间为5min。
2.7纸页下机后不同熟化时间Cobb值的比较
由图5可见,加入增效剂的纸张下机后都有良好的 施胶效果和较短的熟化时间。瓜尔胶交联体作AKD 增效剂纸张下机熟化率为70°%,0.5h后熟化率可达 85.7%, 2h基本熟化;阳离子醚化剂作A KD增效剂纸 张下机熟化率为63%,0.5h后熟化率87.5%,2h基本 熟化;瓜尔胶交联体与阳离子醚化剂一起加入作AKD 增效剂,则纸张下机熟化率为64%,但0.5h后熟化率为 87.6%, 2h基本熟化,且最终施胶度提高了44.7%,施 胶效果明显要优于单独添加的效果。与阳离子醚化剂相 比,瓜尔胶交联体的施胶效果稍微差些,但是相对单独 添加AKD的组分,熟化时间无疑大大减少了。
3结论
瓜尔胶交联体与阳离子醚化剂一起作AKD施胶增 效剂,瓜尔胶和阳离子醚化剂对表面施胶增效作用研究,施胶效果显著。其最佳工艺条件为:瓜尔胶交联 体总体最佳用量为0.02%,阳离子醚化剂最佳用量为 0.03%,阳离子醚化剂:Al2(S〇4)3最佳配比为3:1,干燥 温度和干燥时间分别为120"C和5min。成纸下机的施胶 率提高了64%,最终施胶度提高了44.7%,熟化时间缩 短至2h。增效剂的加入可降低62.5%的AKD用量,减少 了施胶成本。
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