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    瓜爾膠和陽離子醚化劑對表面施膠增效作用研究

    發布日期:2015-03-19 21:55:15
    瓜爾膠和陽離子醚化劑對表面施膠增效作用研究和表面施膠
    瓜爾膠和陽離子醚化劑對表面施膠增效作用研究,廢紙漿(打漿度35°SR);氧化淀粉;陽離子醚化劑 (杭州銀湖化工有限公司銀紙#1,無色至淡黃色黏稠 液體、固含量40%、25C黏度1000~3000mPa.s,pH4 ~7);陽離子瓜爾膠粉(無錫金鑫集團有限公司,25C 黏度2000mPa.s);非離子瓜爾膠粉;硫酸鋁(分析純 A.R) ; AKD (固含量15%);交聯劑A (分析純A.R); 交聯劑B (分析純A.R)。
    小型涂布機:上海奉賢照相器材廠ZQJ-1-B-n型 紙樣抄取器:陜西科技大學機械廠 1.2抄紙
    以全廢箱紙板為原料,表面施膠采用標準紙頁成形器抄造 定量為105g/m2的紙樣,漿內未添加任何助劑,備用。 1.3瓜爾膠交聯體的制備
    在三口燒瓶中加入去離子水,并將稱好的瓜爾膠粉 分散于水中,升溫,瓜爾膠和陽離子醚化劑對表面施膠增效作用研究,待瓜爾膠完全溶解后,滴加適量的 交聯劑,進行撹拌,調節pH值,反應一定時間,保溫,冷 卻至室溫,即得交聯體。
    1.4表面施膠 1.4.1施膠膠液配制
    施膠用氧化淀粉加水撹拌后配制成5%溶液,升溫 至90~95C,通過60目的篩網,保溫糊化30min后降至 65C恒溫,備用。
    1.4.2紙張施膠
    原紙水分8%~ 12%,使用上述氧化淀粉液與A KD 配制成施膠液,配比為淀粉:AKD=20:1,淀粉溶液濃 度為5%, AKD用量為0.15% (相對絕干量),施膠液中 AKD的濃度不大于0.2%。分別添加增效劑瓜爾膠或瓜 爾膠交聯體、陽離子醚化劑與Al2(S〇4)3,使用上述膠 料,在實驗室小型涂布機上,以相同施膠量3.5g/m2對 紙張進行表面施膠。
    1.5施膠度的測定
    采用紙張表面吸水能力(可勃值)測定法,按國標 (GB/T1540-2002)規定的方法進行紙張表面吸水性 的測定。熟化率S的簡單測定:剛下機的幾張平行樣品, 其中一半樣品立刻檢測其Cobb值,為X;另一半樣品經 105C烘箱烘10min后,檢測其Cobb值,為H。S=H/X x100%,S值越大,說明其熟化越快[6]。
    2結果與討論
    2.1非離子瓜爾膠用量對AKD施膠的增效作用
    瓜爾膠為天然高分子聚合物,易與纖維結合,而非 離子瓜爾膠相對黏度低,具有良好的流變性和成膜性。 因此,對非離子瓜爾膠用量對施膠效果的影響進行了探 討,結果如圖1所示。
    由圖1可以看出,Cobb值隨著瓜爾膠用量增加而下 降,施膠效果提高,當瓜爾膠用量由0.01%至0.02%時,
    C obb值發生顯著的變化,下降了36%,而隨著瓜爾膠用 量的繼續增加,瓜爾膠和陽離子醚化劑對表面施膠增效作用研究,Cobb值不再有明顯的改變,因此瓜爾 膠作AKD施膠增效劑的最佳用量為0.02%。
    2.2瓜爾膠和瓜爾膠交聯體對AKD施膠的增效作用 瓜爾膠及衍生物的水溶液在室溫下大約1周時間就 會水樣化[7’8],失去原有的功能,而經交聯過的瓜爾膠 水溶液,其保存期可以大大提高。
    采用AKD施膠的紙樣經105C烘箱烘10min后,其 最終的Cobb值(H)為19g/m2,由表1可知,單獨使用 AKD施膠的紙樣,測其剛下機的Cobb值(X)為40g/ m2,則熟化率⑶為47.5%。單獨使用瓜爾膠的紙樣 Cobb值與未施膠的空白樣相同,基本沒有施膠度。在 AKD中添加瓜爾膠,紙張下機后的Cobb值明顯下降, 剛下機的熟化率為63%。而在A KD中只添加交聯劑不 加瓜爾膠紙樣的C obb值沒有較大的變化,與單獨使用 AKD的紙樣施膠效果相當。對在AKD中添加瓜爾膠交 聯體,紙頁的Cobb值和熟化率皆變化顯著,剛下機的
    圖1瓜爾膠用量對AKD施膠的影響
    表4增效劑的添加順序對AKD施膠度的影響(s)
    增效劑添加順序剛下機1h1.5h2h4h1d
    陽離子醚化劑與瓜爾膠一同添加16.612.712.512.11212
    先加陽離子醚化劑后加瓜爾膠1714.313.913.21313
    先加瓜爾膠后加陽離子醚化劑16.514.113.3131313
    表3陽離子醚化劑與AI2(SO4)3不同比例對AKD施膠作用的
    影響
    陽離子醚化劑:Al2(SO4)34:1 3:1 2:11:11:2
    Cobb值 g/m227 21 252628
    表2陽離子醚化劑對AKD用量的影響
    下機Cobb值最終Cobb值
    g/m2g/m2
    AKD0.4%35.718
    AKD0.15%4019
    AKD0.15%+陽離子醚化劑2316
    表1瓜爾膠和瓜爾膠交聯體對AKD施膠紙張的影響
    AKD用量
    %瓜爾膠交聯劑剛下機Cobb值
    g/m2
    0非離子0144
    0.150040
    0.15非離子029
    0.15非離子交聯劑A21
    0.15陽離子交聯劑A22
    0.15陽離子交聯劑B21
    0.15非離子交聯劑B23
    0.150交聯劑A39
    熟化率最高可達86.4%,而交聯體中非離子瓜爾膠與交 聯劑A的交聯對A KD的施膠增效較為理想,且交聯體 不易變質。
    2.3的陽離子醚化劑對AKD施膠的增效作用
    圖2表明,紙頁的Cobb值隨陽離子醚化劑用量的增 加而下降,陽離子醚化劑作AKD的增效劑最佳用量為 0.03%。
    當AKD用量為0.15%時加入增效劑陽離子醚化劑, 產生的施膠效果甚至超過了0.4%的AKD用量產生的效 果(見表2),下機熟化率可達70%,這說明了施膠增效 劑不僅能起增效作用,還可降低施膠劑的用量62.5%。 下機后的紙樣,通過105T烘干10m in后測試,測得的 施膠度與A KD施膠半個月后的最終施膠度相當。從表2 可知,在相同的AKD用量的施膠中,加入陽離子醚化劑 增效劑的紙張最終施膠度提高了15.8%。
    當陽離子醚化劑用量不變時,Al2(SO4)3的用量對 A KD施膠作用也有較大的影響,如表3所示,通過一系 列相關實驗可得到:陽離子醚化劑與Al2(S〇4)3的最佳配 比為3 : 1。
    2.4的施膠增效劑的添加順序對AKD施膠增效作用的影響
    一般來說,施膠劑或填料的添加順序對A KD施膠 會有比較大的影響。但是,如表4所示,陽離子醚化劑與 瓜爾膠的添加順序對A KD施膠增效作用影響很小,這 可能跟表面施膠有關,與漿內施膠相比,它少了系統的 陰離子垃圾干擾和抄紙系統的pH值等影響因素。
    2.5的溫度對AKD施膠增效作用的影響
    AKD是反應型施膠劑,溫度對其影響非常重要,當 溫度達不到反應要求時,瓜爾膠和陽離子醚化劑對表面施膠增效作用研究,施膠反應仍不能發生,因此紙 頁要獲得比較好的施膠效果,在干燥時,就需要控制干 燥溫度并且需要提供足夠的干燥熱量,以盡快降低紙 頁水分,破壞AKD的靜電吸附作用,促使施膠劑分子重 排,加快施膠劑與纖維素羥基之間的化學反應,使干燥 后的紙張水分含量理想,施膠劑反應完全[9]。
    由圖3可知,無論AKD施膠劑中添加陽離子醚化劑 增效劑與否,隨著烘干溫度的上升,紙頁的Cobb值在不 斷下降,在80"C到100’C之間,紙張抗水效果較差,當溫 度增加到110’C時,Cobb值顯著下降,對于AKD空白樣 來說,溫度再升高,Cobb值變化不大,而加入增效劑的 A KD在溫度為120C時獲得較好的Cobb值,此后,溫 度再升高,Cobb值減少已經不太明顯,且越高溫度將意 味著耗能越大,所以添加增效劑的A K D最優干燥溫度 為120C。因此,加入增效劑的AKD應盡快提高干燥溫 度,以獲得最佳施膠效果。
    從圖4可看出,施膠時AKD中添加陽離子醚化劑增 效劑和未添加增效劑,其紙頁的Cobb值隨干燥時間的 增加而降低,在3~4.5min時,Cobb值減少得最快,但 添加增效劑的AKD施膠效果都明顯要好于未加增效劑 的AKD,當干燥時間為5min時,Cobb值已經下降到最 低,再延長干燥時間,Cobb值下降的幅度并不大,因而 最佳的干燥時間為5min。
    2.7紙頁下機后不同熟化時間Cobb值的比較
    由圖5可見,加入增效劑的紙張下機后都有良好的 施膠效果和較短的熟化時間。瓜爾膠交聯體作AKD 增效劑紙張下機熟化率為70°%,0.5h后熟化率可達 85.7%, 2h基本熟化;陽離子醚化劑作A KD增效劑紙 張下機熟化率為63%,0.5h后熟化率87.5%,2h基本 熟化;瓜爾膠交聯體與陽離子醚化劑一起加入作AKD 增效劑,則紙張下機熟化率為64%,但0.5h后熟化率為 87.6%, 2h基本熟化,且最終施膠度提高了44.7%,施 膠效果明顯要優于單獨添加的效果。與陽離子醚化劑相 比,瓜爾膠交聯體的施膠效果稍微差些,但是相對單獨 添加AKD的組分,熟化時間無疑大大減少了。
    3結論
    瓜爾膠交聯體與陽離子醚化劑一起作AKD施膠增 效劑,瓜爾膠和陽離子醚化劑對表面施膠增效作用研究,施膠效果顯著。其最佳工藝條件為:瓜爾膠交聯 體總體最佳用量為0.02%,陽離子醚化劑最佳用量為 0.03%,陽離子醚化劑:Al2(S〇4)3最佳配比為3:1,干燥 溫度和干燥時間分別為120"C和5min。成紙下機的施膠 率提高了64%,最終施膠度提高了44.7%,熟化時間縮 短至2h。增效劑的加入可降低62.5%的AKD用量,減少 了施膠成本。
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