紙漿纖維的原子轉(zhuǎn)移自由基聚合改性及應(yīng)用的研究.pdf

1、隨著造紙工業(yè)的發(fā)展，造紙化學(xué)品的用量和造紙白水封閉循環(huán)程度的日益提高，使得白水體系中陰離子垃圾和化學(xué)助劑在種類和數(shù)量上都顯著增加，導(dǎo)致有害物質(zhì)的聚集，對造紙生產(chǎn)的產(chǎn)量和質(zhì)量造成很大影響。運用物理或化學(xué)方法對紙漿纖維進行改性，使其具有某些特殊的性質(zhì)可以滿足造紙性能要求，代替化學(xué)品的應(yīng)用。與傳統(tǒng)助劑相比改性纖維具有改善白水環(huán)境，減少污水排放，可以生物降解等優(yōu)點，在造紙生產(chǎn)應(yīng)用中越來越受到重視。原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)法在1995年被首

2、次提出，由于其具有單體來源廣泛、可耐一定氧和雜質(zhì)、分子結(jié)構(gòu)可控、接枝改性時不會破壞纖維素的骨架結(jié)構(gòu)等優(yōu)點，在木漿纖維、苧麻纖維、棉纖維等接枝改性中得到廣泛應(yīng)用。本實驗運用ATRP法將異戊二烯和丙烯酰胺接枝聚合到紙漿纖維表面使改性纖維分別帶有碳碳不飽和鍵和酰胺基，并研究了改性纖維對紙頁機械性能和濕部性能的影響。
　　 運用ATRP法對紙漿纖維進行接枝改性時首先將引發(fā)單體聚合的基團鹵原子引入紙漿纖維表面，把紙漿纖維制備成大分子引發(fā)劑

3、，使接枝改性的目標(biāo)物本身就是引發(fā)劑，因此制備大分子引發(fā)劑效果的好壞直接影響到紙漿纖維的接枝改性。本文通過傅里葉紅外及EDS能譜分析確定了制備大分子引發(fā)劑的最佳工藝條件，采用闊葉木漿，經(jīng)磨漿至40°SR打漿度，酯化反應(yīng)溫度為40℃，反應(yīng)時間24小時。
　　 隨后進行了異戊二烯的接枝聚合，聚合反應(yīng)溫度為40℃，反應(yīng)時間為24小時，催化劑與單體的摩爾比為1∶50，接枝率僅有5.36％，這是因為異戊二烯單體活性較低的原因。通過傅里葉紅外

4、和熱重分析發(fā)現(xiàn)聚異戊二烯已經(jīng)接枝成功。將改性纖維添加到紙漿，運用交聯(lián)濕強原理即碳碳雙鍵通過自由基聚合在纖維間交聯(lián)而增加了纖維間的結(jié)合力，并阻止纖維的吸水潤脹，從而保持紙張濕強度。由于聚異戊二烯接枝率不高，雙鍵含量較少，沒有得到很高的增濕強效果。通過掃描電鏡對紙頁形態(tài)進行觀察發(fā)現(xiàn)紙頁表面有網(wǎng)狀的交聯(lián)物質(zhì)。
　　 本文探討了不同添加量的改性纖維對造紙濕部性能的影響。結(jié)果表明:隨著改性纖維用量的增加，不同漿料的Zeta電位（負值）逐漸

5、減小，濾水性能逐步提升，對漿料的留著率影響不大。漿料的Zeta電位（負值）會隨著打漿度的增加而減小，濾水性能會變差，當(dāng)添加2％的改性纖維時會對漿料的濾水性能有一定的提升作用。將陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)用于改善添加了改性纖維的闊葉木漿的濕部性能，得到了很好的助留助濾效果。
　　 本文還將丙烯酰胺接枝聚合到纖維表面，反應(yīng)的最佳條件是:聚合反應(yīng)溫度90℃，反應(yīng)24小時，催化劑與單體的摩爾比為1∶100，接枝率為23.g％。通過傅里