AKD乳液制备实验方案

AKD乳液制备实验方案

本人拟采取无皂乳液聚合的方式，合成苯乙烯-丙烯酸酯类高分子AKD乳化剂。若AKD乳液浆内施胶剂制备成功，将随之探讨交联剂存在时苯乙烯-丙烯酸酯类/AKD复合乳液在表面施胶上的应用。预研步骤如下：

1 乳化剂的合成

1.1 单体的选择

采用苯乙烯、丙烯酰胺、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵为基本的合成单体。随着实验的进行，可在过程中通过熟悉其他类型的单体并探讨其对乳液乳化性能的影响。

1.2 引发剂的选择

采用过硫酸铵/偶氮二异丁腈/过硫酸铵-亚硫酸氢钠三种引发体系，并探讨其对乳液粒径、稳定性、以及乳液耐水性的影响。

1.3 反应性乳化剂以及分散剂的选择

用乙烯基磺酸钠做反应性乳化剂，改性聚丙烯酸盐做分散剂，烯丙基醚羟丙基烷磺酸钠做功能单体。并探讨以上对乳液稳定性以及聚合物作为AKD乳化剂时乳化性能的影响。

1.4 交联单体的选择

交联单体的加入到反应体系中，是在乳化剂成功制备后，将其应用在AKD乳液表面施胶领域中的一项工作，探讨交联剂对施胶剂强度、耐水性能的影响。拟采用的交联剂预研种类有：N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，双丙酮丙烯酰胺配合己二酸二酰肼，N-羟甲基丙烯酰胺；若有时间，亦可对AAEM、DEGDA、EDGMA这三种交联单体予以研究。

2 体系中的其他组分

在研究高分子乳化剂乳化AKD时的其他组分的添加种类以及使用量时，AKD乳液的乳化工艺为：向乳化剂中加入一定量的水后再缓慢加入熔融AKD，使得体系直接乳化为O/W乳液。不经过W/O向O/W的转型过程，这样可以更直观的描述乳化剂以及其他组分对制取AKD乳液的体系适合程度。

乳液中其他组分包括有：稳定剂，可选择聚乙烯亚胺或低分子量乳化剂如脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚等，稳定剂做助乳化剂使用，增强AKD乳液的稳定性；增效剂，可选择PAE，以提高AKD乳液在应用时的纸张熟化速度，使用时按一定比例直接与丙烯酸酯类乳化剂混合；阳离子电荷增强剂：PAC溶液。

3 AKD乳液乳化工艺的选择

事实上，AKD乳液乳化工艺的选择与探讨乳化AKD时添加的其他组分的研究穿插进行，选择

一种更有效地AKD乳液乳化工艺。探讨的两种乳化工艺为：○1将乳化剂缓慢加入到熔融的AKD中，然后将水慢慢地加入到混合物中，使体系发生W/O向O/W型转化，然后再加入大量水；○2向乳化剂中加入一定量的水后再缓慢加入熔融AKD，使得体系直接乳化为O/W乳液，而不经过W/O向O/W 的转型过程。研究两种乳化工艺对AKD乳液粒径、稳定性、水解速率的影响。并研究两种乳化工艺对AKD乳液粒径、稳定性、水解速率的影响。

在中试研究时，需要将制得的AKD乳液通过高压均质机两次均质。

4 AKD乳液性能的检测

AKD乳液性能的检测包括AKD乳液中AKD的水解速率、电荷密度以及乳液粒径三部分内容。

4.1 AKD乳液中AKD的水解速率

采用AKD碘值法测定[1]。测定原理是在一定条件下，过量的氯化碘可与AKD分子的碳碳双键发生定量加成，未反应的游离氯化碘与过量碘化钾作用产生的单质碘用硫代硫酸钠标准滴定溶液滴定，从而可计算出AKD的碘值。

测定的方法为：准确称取0.3 g AKD样品置于250 mL碘量瓶中，加入10 mL氯仿使样品完全溶解。用移液管移取25 mL韦氏液加入碘量瓶，塞严，控制碘化反应温度，于暗处放置一定时间。加入10%(W/W)碘化钾溶液10 mL、蒸馏水50 mL，用硫代硫酸钠标准溶液（约0.1 mol/L）滴定至黄色后，加入淀粉指示剂1 mL，继续滴定至蓝色刚消失且1 min内蓝色不再出现即为终点。

碘值=126.9C（V1-V2）/m

C：硫代硫酸钠标准溶液浓度（mol/L）；

V1：滴定空白用去的硫代硫酸钠标准溶液体积（mL）；

V2：滴定碘化后样品用去的硫代硫酸钠标准溶液体积（mL）；

M：样品克数（g）。

碘值越高，说明AKD乳液质量越好。

4.2电荷密度与乳液粒径的测定

采用PCD仪与粒径仪测定。

5 实验室AKD乳液施胶工艺

在工业化的抄纸工艺中，AKD乳液作为浆内施胶剂应用时，除了乳液质量之外，系统的pH值、各种添加顺序、助留剂种类、填料种类、AKD一次留着率、在长纤维上的留着率、干燥曲线等对成纸施胶效果均有较大的影响。那么在实验室也同样存在这些问题，在观察各种AKD制备条件下的应用效果时，应尽可能排除或者减少这方面的影响，提高测试数据对AKD乳液质量的反映程度。

实验室抄纸时，浆料采用易于施胶的漂白硫酸盐针叶木浆，打浆度为35°SR；助留剂采用CS/APAM 双元助留体系[2]，CS选用阳离子木薯淀粉，取代度为0.05， Zeta电位大于+17mV，用量1%左右（对绝干浆），APAM分子质量选用（3～6）×106，Zeta电位为-17～-23mV；用量为0.01%～0.015%范围

内。助留体系的优化、填料选择以及体系碱度调节可在后续研究--AKD乳液最佳施胶工艺中进行。

6 手抄片工艺的相关检测

为了确定达到某一施胶度纸张中有效地AKD的含量，可以通过测定AKD一次留着率以及细小组分留着率（有研究表明[3]，当细小组分留着率为45%时，AKD留着也可达到45%；细小组分留着为90%时，AKD留着也在90%以上。）来间接说明。另外，AKD一次留着率不仅与所选的助留体系有关，也与自身的电荷密度有关，那么在实验室中确定AKD一次留着率与电荷密度以及纸张施胶效果对于制备质量较好的AKD乳液是有益的。

6.1 纸料中AKD留着率的测定[4]

首先配制出不同浓度的胶料，用紫外分光光度计在238nln波长下测定其透光度T，并利用A=lg1/T 将T值换算成吸光度A，并进行线性回归，得出胶料浓度与吸光度A之间的标准拟合方程式，其中相关系数R2=0.9999。

再取5克实验所用浆料，加入500mL水，在纤维解离器中疏解30000转，按施胶顺序加入一定量胶料和各种助剂，混合均匀后，用水稀释至1000mL，用动态滤水仪在1400rpm转速下收集滤液，进行吸光度的测定，结合标准拟合方程式求得滤液中胶料浓度，再根据体系中总的胶料浓度便可求出纸页中的胶料留着率FPR。

胶料留着率FPR计算公式：FPR=（C0－C）×100%/C0

式中：C0---上网胶料浓度，g/L；C---滤液中胶料浓度，g/L。

6.2 细小组分留着率的测定[5]

将一定量的浆料、AKD乳液加到动态滤水仪中，先以1500rmp的搅拌力将其混合均匀，再在750rmp的速度下加入助留剂，搅拌10s左右后开始接取滤液（在接取之前先放出10ml），30s后停止接取，随后称重、过滤、烘干（105℃烘干4h），按照TAPPI标准方法计算细小组分的留着率。

细小组分留着率%=（1－500×W2/W×W1）×100

其中W---30s内收集的滤液重，g；

W1---500ml全部细小组分的量，g；

W2---30s内收集的滤液中细小组分的量，g。

7 纸张施胶效果

通过施胶度、热水施胶度、Cobb值来表述纸张施胶效果。