長鏈烯基琥珀酸酐改性淀粉表面施膠劑的研究.pdf

1、本課題采用烯基琥珀酸酐(ASA)在濕法條件下對淀粉進行改性,利用酯化反應(yīng)將ASA接枝到淀粉上,在淀粉上引進疏水基團,合成新型的淀粉改性表面施膠劑。改性淀粉長鏈疏水基在紙張上向外排列,降低纖維表面能,提高紙的施膠性能,改性后產(chǎn)品可以直接糊化而施膠,不僅在漿內(nèi)使用,而且可以作為表面施膠劑使用,具有明顯的增強效果,改性后的表面施膠劑為固體,方便運輸與儲存。探討了反應(yīng)過程中反應(yīng)溫度、反應(yīng)物比例、反應(yīng)時間、催化劑對二甲氨基吡啶(DMAP)、施膠濃

2、度對施膠效果的影響,確定了最佳合成工藝。并利用紅外光譜分析儀(FT-IR)、X-射線衍射儀(XRD)、元素分析儀、掃描電子顯微鏡(SEM)、表面張力儀、接觸角測定儀對改性淀粉的結(jié)構(gòu)與性能進行了分析。研究結(jié)果表明:
　　 aASA改性MS-1淀粉(變性木薯淀粉)
　　 (1)ASA改性MS-1淀粉最佳合成工藝條件是:反應(yīng)溫度65℃,m(MS-1淀粉):m(ASA)=5:1,DMAP用量為MS-1淀粉量的4.5%,反應(yīng)時間2

3、h。
　　 (2)通過對MS-1淀粉與ASA改性MS-1淀粉的紅外圖譜(FT-IR)分析,證明了反應(yīng)基團的存在。ASA改性MS-1淀粉的紅外圖譜在1569cm-1有吸收峰,而MS-1淀粉沒有,證明在ASA改性MS-1淀粉中有酯羰基的存在,有酯化反應(yīng)發(fā)生。
　　 (3)通過MS-1淀粉與ASA改性MS-1淀粉的X-射線衍射圖譜(XRD)分析可知,改性前后淀粉的結(jié)晶結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生改變,而結(jié)晶度發(fā)生了變化,MS-1淀粉的結(jié)晶度為

4、40.30%,ASA改性MS-1淀粉的結(jié)晶度為26.76%。
　　 (4)測定最佳工藝制備的ASA改性MS-1淀粉的不同濃度溶液的表面張力,其臨界膠束濃度(CMC)為13g/L,表明ASA改性MS-1淀粉溶液具有較低的表面張力,較高的表面活性,也說明有較好的疏水作用。
　　 (5)通過掃描電子顯微鏡(SEM)對MS-1淀粉、ASA改性MS-1淀粉、及其施膠前、后紙樣的觀察,MS-1淀粉表面光滑,而ASA改性MS-1淀粉表

5、面有顆粒狀物質(zhì);ASA改性MS-1淀粉的施膠前、后紙樣的觀察,原紙纖維之間編織較疏松,有較大空隙,施膠后的紙樣纖維之間編織較致密,絕大部分空隙及纖維被施膠劑覆蓋,紙張表面覆蓋上一層較連續(xù)的膜,提高了紙張的疏水性。
　　 (6)當采用最佳合成工藝條件合成的ASA改性MS-1淀粉用于表面施膠時,當施膠濃度是5%時,可得最佳施膠度,其施膠度可達206s,接觸角達133°。此時,施膠后紙樣與原紙相比較,耐折度、抗張強度和環(huán)壓指數(shù)都增加,

6、而白度有所下降。
　　 bASA改性AKD(烷基烯酮二聚體)專用淀粉
　　 (1)ASA改性AKD專用淀粉最佳合成工藝條件是:反應(yīng)溫度55℃,AKD專用淀粉:ASA=4:1,DMAP用量為AKD專用淀粉量的4.5%,反應(yīng)時間2h。
　　 (2)通過對AKD專用淀粉與ASA改性AKD專用淀粉的紅外圖譜(FT-IR)分析,證明存在各反應(yīng)基團。ASA改性AKD專用淀粉的紅外圖譜在1571cm-1有吸收,而AKD專用淀粉

7、沒有,證明在ASA改性AKD專用淀粉中有酯羰基的存在,表明新的官能團引入到AKD專用淀粉中,發(fā)生了酯化反應(yīng)。
　　 (3)分析AKD專用淀粉與ASA改性AKD專用淀粉的X-射線衍射圖(XRD)可知,改性前后淀粉的結(jié)晶結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生改變,而結(jié)晶度發(fā)生了變化,AKD專用淀粉的結(jié)晶度為37.94%,ASA改性AKD專用淀粉的結(jié)晶度為35.66%。
　　 (4)測定最佳工藝制備的ASA改性AKD專用淀粉的不同濃度溶液的表面張力,其

8、臨界膠束濃度(CMC)為7g/L,表明ASA改性AKD專用淀粉溶液具有較低的表面張力,較高的表面活性,也說明有較好的疏水作用。
　　 (5)通過掃描電子顯微鏡(SEM)對AKD專用淀粉、ASA改性AKD專用淀粉及其施膠前、后紙樣的觀察,AKD專用淀粉表面光滑,而ASA改性AKD專用淀粉表面有顆粒狀物質(zhì),原紙纖維之間編織較疏松,有較大空隙,施膠后的紙樣纖維之間結(jié)合較致密,紙張表面覆蓋上一層較連續(xù)的膜,提高了紙張的疏水性。