高固低氯涂布抗水剂聚酰胺聚脲环氧氯丙烷树脂的制备与表征

摘要

聚酰胺聚脲环氧氯丙烷树脂（PAPU）是一种新型的环保型抗水剂，其不含游离甲醛，在造纸中作为抗水助剂具有良好的应用价值。PAPU具有白度高、中性固化、留着率高等优点。但它也有固含量不高，产品中含有有机氯等缺点，特别是含有的有机氯具有诱变性。随着卫生标准的提高，对其含量要求越来越严格。国外已有研究都是从后处理的角度来降低有机氯的含量，因其具有各自的缺点，如产品损失、降低抗水性、增加新设备等。 本研究以己二酸、二乙烯三胺、尿素和环氧氯丙烷为原料，采用三步合成法制备了聚酰胺聚脲环氧氯丙烷。针对其固含量不高的缺点，本研究通过在酰胺化反应中添加助剂来提高产物的固含量，结果表明固含量从原来的60％增加到72％，而表观粘度基本没变化。考察了反应温度、反应时间、原料配比对产物固含量和表观粘度的影响，得出了最佳反应条件。最佳反应条件为：酰胺化反应己二酸：二乙烯三胺为1：1，反应温度为190～200℃，反应时间为150 min；脱氨化反应尿素为12 g（己二酸用量为0.2 mol），反应温度为125℃，反应时间为10 h；交联化反应环氧氯丙烷为7 g（己二酸用量为0.2 mol），反应温度为70～80℃，反应时间为70 min；加水量为己二酸量的12倍。在此条件下得到的产物固含量为72％，表观粘度为765 mPa.s。 本研究针对产物中的有机氯，改进了有机氯的分析方法，从理论上分析了产生有机氯副产物的原因，希望从源头上减少有机氯副产物的产生。并以此为理论依据将交联化反应改在低温下进行，实验证明低温能大幅度的降低有机氯的含量，还进一步通过正交实验确定了有机氯含量的影响因素和较适宜的制备条件。在交联化反应后，本研究采用乙醇胺处理产物脱除残余的有机氯，经乙醇胺处理后，产物中有机氯含量可达到0.1％欧洲环境标准（EU Drective9/155/EEC）以下。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 实验背景和文献综述

1.1引言

1.2抗水剂及其特征

1.3抗水剂的抗水机理

1.4常用抗水剂的分类及其制备

1.4.1脲醛树脂(UF)

1.4.2三聚氰胺甲醛树脂(ME树脂)

1.4.3碳酸锆铵(AZC)抗水剂

1.4.4聚酰胺多胺环氧氯丙烷(PAE)

1.4.5聚脲改性聚酰胺多胺树脂(PAPU)

1.5常用抗水剂的性能比较

1.5.1分子结构的比较

1.5.2抗水机理的比较

1.5.3抗水剂物理指标对比

1.6聚脲改性聚酰胺多胺环氧氯丙烷树脂的传统制备方法极其缺点

1.7减少PAPU树脂中有机氯的途径

1.7.1生物法

1.7.2离子交换法

1.7.3物理法

1.7.4化学法

1.7.5在合成过程中去除有机氯

1.8环境友好型高固含量PAPU的发展趋势和课题的研究目标

第二章实验部分

2.1主要实验试剂和仪器

2.1.1主要实验试剂

2.1.2主要实验仪器

2.2 PAPU的合成

2.2.1合成原理

2.2.2合成实验步骤

2.2.3分析与测试

第三章 结果与讨论

3.1高固含量PAPU的合成

3.1.1合成PAPU树脂原料配比对产物粘度的影响

3.1.2酰胺化反应条件对产物性能的影响

3.1.3脱氨化反应条件对产物性能的影响

3.1.4交联化反应条件对产物性能的影响

3.1.5加水量对树脂固含量和表观粘度的影响

3.2低氯PAPU的合成

3.2.1筛选适宜的交联化反应条件

3.2.2环氧氯丙烷的用量对有机氯含量的影响

3.2.3产品的后处理

3.3数均分子量的测定

3.4产物的红外光谱

第四章结论

参考文献

致谢

攻读学位期间主要研究成果