水性聚氨酯的合成及其作為紙頁(yè)增強(qiáng)劑的應(yīng)用.pdf

1、由于傳統(tǒng)濕強(qiáng)劑存在的局限性,許多新型環(huán)保濕強(qiáng)劑被開發(fā)出來(lái)作為造紙助劑,水性聚氨酯(WPU)作為水性環(huán)保型樹脂之一,以水為溶劑,具有無(wú)污染、無(wú)毒、安全可靠、機(jī)械性能優(yōu)良、相容性好、易于改性等優(yōu)點(diǎn),被引用到造紙行業(yè)成為近期研究的熱點(diǎn)。
　　 本文根據(jù)異氰酸酯(-NCO)基團(tuán)與纖維上的羥基(-OH)反應(yīng)的機(jī)理,合成了封閉性的WPU;在應(yīng)用過(guò)程中,由于溫度對(duì)WPU有很大影響,著重研究了WPU的解封閉溫度;并針對(duì)漂白針葉木漿,將WPU加入

2、到漿料中,系統(tǒng)地研究了WPU,WPU與陽(yáng)離子聚丙烯酰胺(CPAM)共用對(duì)紙頁(yè)抗張強(qiáng)度的影響。
　　 合成了水性聚氨酯并對(duì)其乳液性能進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明,隨著封閉劑用量增加,封閉反應(yīng)時(shí)間相對(duì)延長(zhǎng)。根據(jù)封閉劑用量和溶液的穩(wěn)定性,確定了親水?dāng)U鏈劑的用量為甲苯-2,4-二異氰酸酯(2,4-TDI)和聚乙二醇1000(PEG1000)兩種單體質(zhì)量之和的2％。當(dāng)中和度為0.9-1.1時(shí),WPU乳液的貯存穩(wěn)定性明顯增加。通過(guò)攪拌強(qiáng)度、溶劑

3、、溫度、加水方式對(duì)乳化效果進(jìn)行了探討,實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,在室溫下加入適量溶劑,通過(guò)強(qiáng)攪拌剪切力先緩慢后快速加入去離子水的方式,有利于乳化成功。
　　 對(duì)水性聚氨酯進(jìn)行了紅外表征并對(duì)解封溫度進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明,封閉后的聚氨酯在2250-2280cm-1附近的-NCO吸收峰明顯減弱,說(shuō)明封閉反應(yīng)是成功的。擴(kuò)鏈之后,3300cm-1附近出現(xiàn)了明顯的N-H吸收峰,說(shuō)明已經(jīng)引入了親水基團(tuán)。對(duì)解封溫度的研究表明,在100℃、110℃和12

4、0℃下,封閉產(chǎn)物都能在2250cm-1附近出現(xiàn)吸收峰,說(shuō)明在高溫下能解封,而且延長(zhǎng)加熱時(shí)間有利于-NCO基團(tuán)的解封趨于完善。熱重分析(TG)曲線進(jìn)一步證實(shí)了紅外測(cè)試的結(jié)果。
　　 研究了水性聚氨酯在紙張中的應(yīng)用。研究結(jié)果表明,將含有不同封閉劑用量的WPU乳液添加到漿料后,發(fā)現(xiàn)封閉劑用量為0.1mol的乳液應(yīng)用性能最佳。通過(guò)對(duì)WPU乳液應(yīng)用條件的探討,確定紙頁(yè)干燥溫度為100℃,高溫熟化條件為110℃固化40min,紫外熟化時(shí)間為

5、2.5min;通過(guò)紫外、紫外+高溫和高溫三種熟化方式對(duì)紙頁(yè)抗張強(qiáng)度影響的對(duì)比,發(fā)現(xiàn)適宜的熟化方式為高溫熟化。探討了不同pH值下WPU用量對(duì)漿料Zeta電位和紙頁(yè)抗張強(qiáng)度的影響,表明所制備的WPU是帶正電性的,可直接與漿料發(fā)生吸附作用;發(fā)現(xiàn)自制WPU乳液較適于中性和酸性條件下應(yīng)用,當(dāng)WPU乳液用量為3.0％時(shí),在中性條件下濕強(qiáng)保留率達(dá)到19.45％;當(dāng)WPU乳液用量為2.5％時(shí),在酸性條件下濕強(qiáng)保留率達(dá)到20.70％。通過(guò)對(duì)CPAM與WP

6、U共用的探討,發(fā)現(xiàn)CPAM與WPU配合使用能提高紙頁(yè)的濕強(qiáng)度,添加到漿料中的順序?yàn)橄忍砑覹PU后添加CPAM。當(dāng)添加順序?yàn)?.0％WPU+0.2％CPAM時(shí),紙頁(yè)的濕強(qiáng)度比添加單一的WPU提高了16.01％,比空白紙樣提高了12.7倍;濕強(qiáng)保留率達(dá)到了18.99％,比添加單一的WPU提高了22.52％,比空白紙樣提高了9.9倍。當(dāng)添加順序?yàn)?.0％WPU+0.2％CPAM時(shí),紙頁(yè)的濕強(qiáng)度比添加單一的WPU提高了12.62％,比空白紙樣提