聚乙烯亚胺乳化型AKD乳液的制备及施胶性能的研究

AKD Em ulsified w ith Po ly ethylen ei m ine and Its S izing Perfor m an ce CH EN Fu shan
1, *
WANG Shang lin g
1
WANG Song lin
1
S H I Sh i yan
2
TI AN Cheng jie
[ 2 4] [ 1]
率高。聚乙烯亚胺 ( PE I) 是一种高阳电荷聚合物 , 在造纸中可作为增强剂、阴离子垃圾捕捉剂和助 留 助滤剂
[ 5 6]
。但是以 PE I 为乳化剂乳化 AKD 的研 究
未见报道, PE I具有亲水 亲油基团 , 而且含 有的高 阳电荷密 度有 助于 增进 乳液 的 稳定 性 和乳 液 粒子 在纤维 上的 留 着。本 研究 主 要探 讨 利用 PE I 乳化 AKD 的 工 艺 , 并 将 乳 化 产 品 与 其 他 施 胶 剂 进 行 对比。
表 1 不同 PE I用量乳化 AKD 乳液的性能表征
m ( PE I) m ( AK D 蜡粉 ) 1 10 1 8 1 6 1 5 1 4 黏度 /m Pa s 19 17 12 10 11 粒径 /n m 1574 1145 1184 1160 1188 Zeta电位 /mV 58 5 54 4 52 1 54 4 57 6 分散性 三级 三级 二级 二级 二级 贮存稳定性 /d 30 34 79 85 90
研究论文
AKD 乳液
聚乙烯亚胺乳化型 AKD 乳液的 制备及施胶性能的研究
陈夫山
湖北武汉 , 作者 简介 : 陈 夫山 先 生 , 教授 ; 主要从事造纸助 剂 合成和造纸湿部化学原 理 的研究 。
摘
1
王尚玲
1
王松林
266042;
1
施士焱
2
田成杰
3
( 1 青岛科技大学化工学院 , 山东青岛 ,
2 武汉市强龙化工新材料有限责任公司 ,
3
(1 . C ollege of Chem ical E ngineer ing, Q ingdao University of Science and T echnology, Q ingdao , Shandong Province, 266042 ; 2. W uhan Q ianglong N ew Che m icalM ater ials C o . , L td. , W uhan, H ubei Province, 430023; 3. T ianjin A odong Che m ical Co. , L td. , T ianjin, 300350 ) ( * E m ai:l chen fushan@ 263. net) A bstrac t : In th is paper , the e m ulsify ing techn ique using polyethy lene i m ine( PE I) as emu ls ifier to emu ls ify AK D wax w as studied . T he ob ta ined opti m um emu ls ify ing cond itions were m ( PE I) m ( AKD ) = 1 6, pH value 3, e m ulsify ing te mperature 70! and e m ulsify ing ti m e 10 m in. T he particle size and Zeta potentia l of AKD e m ulsion w as 1184 nm and 52. 1 mV respec tive ly . W hen adding amount o fAKD emu ls ion w as 0 . 2 % , the siz ing degree o f paper sized w ith the AKD e m ulsion w as up to 68 s . Compared w ith the AKD e mu lsion emu ls ified w ith cation ic starch, the AKD e m ulsion emu ls ified w ith PE I has h igher s izing e fficiency . K ey wo rds : a lky l ketene d i mm er ( AKD ); po lye thy lenei m ine ( PE I); sizing agent ; e m ulsifie r
1 3 5 乳液分散性测定 以乳液滴入水中产生的现象, 将乳液分散性分为 5 个等级。一级 , 将乳液滴入水中 , 能迅速地分散成 蓝色荧光雾状分散液 , 稍加搅拌后呈蓝色或苍白色透 明溶液 ; 二级, 将乳液滴入水中, 能迅速分散成蓝白 色带荧光的分散液, 稍加搅拌后呈蓝色半透明溶液; 三级, 将乳液滴 入水中, 呈白 色云雾状或条 状分散 液 , 搅动后得到 乳白色稍带荧光 的不透明乳液 ; 四 级 , 将乳液滴入水中 , 呈大颗粒浮在水面 , 搅动后仍 呈乳白色不透明的乳液; 五级 , 将乳液滴入水中, 呈 大颗粒浮在水面 , 搅动后虽能乳 化, 但立即 发生分 ∋中国造纸 ( 2010 年第 29卷第 2 期
6
China P ulp & Pap er
Vol 29, N o 2, 2010
研究论文
1 实
验
层 , 蜡上浮。其中, 一级最好 , 五级最差。 1 3 6 乳液稳定性测定 将 AKD 乳液常温下放置进行稳定性实验, 记录 从开始放置至乳液分层的时间。 2 结果与讨论 2 1 PEI用量对 AKD 乳液的影响 在乳化温 度 70! , 乳 化 时 间 10 m in ,
收稿日期 : 2009 08 17 (修改稿 ) 本课题得到国家 ∀ 十一五 # 科技支撑 项目 ( 2006BAD 32B05) 、国 家自然科学基金项目 ( 20976087) 资助。
, 研 究较 多的有 高
分子型乳化剂 , 即采用乳液聚合将各软硬单体聚 合 成为对 AKD 具有 乳化 能力的 高分 子聚 合物 , 采 用 此类乳化剂乳 化后的 AKD 施胶剂 称为 高分 子聚 合 物型 AKD, 这种施胶剂施胶熟化时间短 , AKD 留着
乳化温度 70! , 乳化时间 10 m in时 , AKD 乳液的粒径和 Zeta电位分别为 1184 n m 和 52 1 mV。将该 AKD 乳液用于施胶 , 当用量为 0 2% 时, 成纸施 胶度可达 68 s 。 中试产品 自然风干 和下机后 施胶熟 化率分别为 12 % 和 87 % , 与阳离子淀粉型施胶产品相比 , 中图分类号 : TS727+ 5 文献标识码 : A PE I型 AKD 施胶剂熟化快、施胶度高。 文章编号 : 关键词 : 烷基烯酮二聚体 ( AKD ) ; 聚乙烯亚胺 ( PEI) ; 施胶剂 ; 乳化剂 0254 508X ( 2010 ) 02 0006 04
2
p H 值 4
时 , PE I用量对 AKD 乳液稳定性能和 施胶性能的影 响如表 1 和图 1所示。由表 1和图 1 可以看出 , 随着 乳化剂 PEI 用量的增加 , AKD 胶粒乳 化效果逐渐提 高 , 乳液的粒径 变小, 稳定性 增强。但是施 胶度在 m ( PE I) m ( AKD 蜡粉 ) = 1 6 时达到最大值, 这是因 为 PE I本身带有高密度的阳电荷 , 乳化后的 AKD 乳 胶粒也带有较高的 Zeta 电位。在电荷 不发生反转之 前 , AKD 乳胶粒所带阳电荷越高, 留着效果越好 , 施 胶度越高, 但是当电荷发生反转后 , 纤维所带负电荷 被体系过剩的阳电荷中和, 造成 AKD 胶粒与纤维的吸 附留着率下降, 施胶度下降。因此 m ( PE I) m ( AKD 蜡 粉 ) = 1 6 时, PE I乳化 AKD 的效果最佳。
表 2 不同乳化时间的 AKD 乳液的性能表征
乳化时间 /m in 3 5 6 8 10 12 15 黏度 /m Pa s 23 22 19 18 12 12 11 粒径 /n m 5637 3456 2235 1845 1184 1468 1484 Zeta电位 /mV 56 3 55 7 54 6 53 1 52 1 52 7 52 2 分散性 四级 四级 三级 三级 三级 二级 二级 贮存稳定性 /d 1 3 4 18 79 56 42
随着中碱性造纸技术的发展 , AKD 作为一种反 应型中碱性施胶剂因具有施胶效 率高, 用量 少等优 点 , 在造纸中得到广泛的应用。传统 AKD 乳液使用 阳离子淀粉作为乳化剂和稳定剂 , 但这种 乳液在 纤维上的留着率较低 , 与纤维的反应较慢 , 施胶熟化 时间长。 AKD 新型专用乳化剂的研制 和开发已经成 为造纸研究者关注的热点。 AKD 专用乳化剂 有多种
430023 ; 3 天津市奥东化工有限 公司 , 天 津 , 300350)
Байду номын сангаас
要 : 以聚乙烯亚胺 ( PE I) 为乳化剂乳化 AK D 蜡粉 , 制备 PE I型 AK D 施胶剂 , 优化了乳化工艺 p H 值为 3 ,
条件 , 并进行了施胶应用和中试生产。实验结果表明 , 当 m ( PE I) m ( AKD 蜡粉 ) = 1 6 ,
[ 7]
, 使得
7
小珠滴逐渐向大珠滴靠拢 , 珠滴越来越大 , 最终丧失
研究论文
稳定性而使乳液易分层。由于 AKD 在高温搅拌条件 下更容易水解, 因此乳化时间过长, 施胶的有效成分 减小, 使得施胶度下降。由表 2 和图 2 也可以看出, 当乳化时间为 10 m in 时, 乳液的粒径和 Z eta 电位都 达到最佳, 施胶效果最好。
图 1 不同 PE I用量乳化 AKD 乳液的施胶性能
2 2 乳化时间对 AKD 乳液的影响 在 m ( PE I) m ( AKD 蜡粉 ) = 1 6 , 乳化温度 70 ! , p H 值 4 时, 乳化时间对 AKD 乳液稳定性能和 施胶性能的影响如表 2 和图 2所示。由表 2 和图 2 可 以看出 , 反应开始时 , 随着乳化时间的延长, 乳液粒 径逐渐减小 , 分散性和贮存稳定性提高。这是因为乳 化时间太短, AKD 粒子没有完全转相 , 胶粒粒径分 布不均匀, 乳液受 Ostw ald 陈化作用的影响