阳离子聚合物合成及其对造纸胶粘物控制的研究

摘要

现代造纸工业发展迅速，随着大量废纸的回收利用，各种造纸化学品的广泛使用，以及造纸白水循环系统封闭程度的提高，使得进入纸机系统中胶粘物的种类和数量不断增加，也使得胶粘物问题在纸机系统中已变得越来越严重。这些胶粘物在生产过程中会污染造纸网、毛毯、烘缸、压光辊，也会使纸面产生针孔、黑色斑点等纸病，引起断纸，甚至导致后续加工和印刷作业“障碍”。因此，研制高效低耗、安全无害的新型造纸胶粘物控制剂已成为造纸水处理领域的研究热点。
　　 阳离子聚合物在采油、造纸、水处理等许多工业领域有着广泛的应用，其中季铵型阳离子聚合物是发展最快的一类。由于聚环氧氯丙烷铵聚合物的水溶性好，电荷密度高，且无毒、高效、价廉，在合成阳离子聚合物领域中占有很重要的地位，所以本文以环氧氯丙烷、二甲胺为原料，以二乙烯三胺或乙二胺为交联剂，通过溶液交联聚合合成一系列有机阳离子聚合物。重点讨论了原料投料比、多胺交联剂用量、反应时间、聚合温度等对合成产品的分子量和阳离子度的影响，确定了最佳的合成条件。运用红外光谱仪、核磁共振谱仪、透射电镜等仪器对聚环氧氯丙烷铵的结构及其表观形貌进行研究。
　　 采用聚环氧氯丙烷铵对无机膨润土进行插层改性，讨论了制备条件，确定了最佳制备工艺。运用红外光谱、扫描电镜、Zeta电位仪等仪器对聚环氧氯丙烷铵/膨润土的结构和性能进行测试和表征。结果表明，聚环氧氯丙烷铵的阳离子度、分子量、聚合物结构以及改性物的有机物负载量、比表面积是影响聚环氧氯丙烷铵及聚环氧氯丙烷铵/膨润土对胶粘物控制效果的重要因素。
　　 以广州某造纸厂的造纸白水为对象进行实验，研究了聚环氧氯丙烷铵及其膨润土改性物对造纸白水中的胶粘物的控制效果，并对造纸白水中胶粘物的稳定性和动电性进行分析。实验结果表明，聚环氧氯丙烷铵及其膨润土改性物对造纸胶粘物的去除率达到97.6％。

目录

摘要

Contents

第一章 绪论

1．2 造纸循环白水中胶粘物的来源、分类和危害

1．2．1 造纸循环白水中胶粘物的来源

1．2．2 造纸胶粘物的分类

1．2．3 造纸循环白水中胶粘物的危害

1．3 造纸循环白水中胶粘物的控制方法

1．3．1 物理方法

1．3．2 生物方法

1．3．3 化学方法

1．4 造纸循环白水中胶粘物的控制机理

1．4．1 电荷中和机理

1．4．2 补丁机理

1．4．3 桥联机理

1．4．4 凝聚理论

1．4．5 胶粘物沉积的其它原因

1．5 阳离子聚合物控制剂的研究进展

1．6 本论文的研究内容

第二章 实验部分

2．1 实验试剂与仪器

2．1．1 实验试剂

2．1．2 实验仪器

2．2 反应机理研究

2．3 聚环氧氯丙烷铵的制备及分析

2．3．1 实验装置图

2．3．2 聚环氧氯丙烷铵的制备

2．3．3 聚环氧氯丙烷铵分子量的测定

2．3．4 聚环氧氯丙烷铵阳离子度的测定

2．3．5 聚环氧氯丙烷铵的FTIR和NMR图谱的测定

2．3．6 聚环氧氯丙烷铵的TEM谱图的测定

2．4 聚环氧氯丙烷铵／膨润土颗粒制备及分析

2．4．1 聚环氧氯丙烷铵／膨润土颗粒制备

2．4．2 阳离子聚合物负载量的测定

2．4．3 聚环氧氯丙烷胺／膨润土颗粒比表面积的测定

2．4．4 聚环氧氯丙烷胺／膨润土颗粒Zeta电位的测定

2．4．5 聚环氧氯丙烷胺／膨润土颗粒IR测定

2．4．6 聚环氧氯丙烷胺／膨润土颗粒SEM测定

2．5 造纸循环白水中胶粘物控制的评价

2．5．1 阳离子聚合物对胶粘物稳定性和动电性的影响

2．5．2 阳离子聚合物对造纸循环水的浊度的影响

第三章 聚环氧氯丙烷铵的合成及其对膨润土改性的研究

3．1 聚环氧氯丙烷铵的合成研究

3．1．1 聚合时间

3．1．2 环氧氯丙烷与二甲胺的摩尔比

3．1．3 多胺交联剂的用量

3．1．4 聚合反应温度

3．1．5 正交实验

3．2 聚环氧氯丙烷铵的分析表征

3．2．1 红外谱图分析

3．2．2 核磁共振分析

3．2．3 透射电镜分析

3．3 聚环氧氯丙烷铵／膨润土制备的研究

3．4 聚环氧氯丙烷铵／膨润土的分析表征

3．4．1 比表面积分析

3．4．2 动电特性分析

3．4．3 红外谱图分析

3．4．4 扫描电镜分析

3．5 小结

第四章 聚环氧氯丙烷铵及其改性物对造纸胶粘物的控制研究

4．1 实验器材

4．1．1 主要实验材料

4．1．2 实验仪器

4．2 实验方法

4．2．1 废纸浆DCS水样的制备

4．2．2 Zeta电位的测定

4．2．3 浊度的测定

4．3 结果与讨论

4．3．1 DCS水样基本物化性质

4．3．2 聚环氧氯丙烷铵对DCS稳定性和动电性的影响

4．3．3 聚环氧氯丙烷铵／膨润土对DCS稳定性和动电性的影响

4．3．4 造纸胶粘物的去除效果

4．3．5 模拟控制效果分析

4．3．6 实际控制效果分析

4．4 小结

结论

展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文

声明

致谢