水分散性多异氰酸酯交联剂制备及其对特种纸表面施胶增强的作用研究

摘要

近年来，随着特种纸的需求日益见长，针对特种纸表面施胶剂的研究也备受关注。如航海地图纸由于长时间在海上使用，纸时常被雨淋后仍具备原有的状态和强度；证件纸在受水与汗渍等润湿后仍能具有一定强度，油墨脱落程度低,时效期长；钞票纸在长期重复使用过程中要具有良好的耐折、耐摩擦性能，减轻钞票纸在流通过程中的损耗。以聚乙烯醇为主的表面施胶剂虽然可以提高纸张的某些物理性能，但对提高纸张的湿抗张强度与油墨依附能力效果不佳。 本文分别以甲氧基聚乙二醇单甲醚（MPEG350）、HDI三聚体（HDIT）和甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯（MPEGMA350）、甲基丙烯酸丁酯（BMA）为原料合成了表面活性剂MPEG-HDIT和共聚物P(MPEGMA-BMA),并采用红外光谱仪，核磁共振氢谱仪，凝胶渗透色谱仪，热重分析仪，表面张力仪，荧光光谱仪对其结构，分子量分布，自组装行为和热性能进行了表征。表面活性剂MPEG-HDIT和共聚物P(MPEGMA-BMA)可用于乳化分散HDI三聚体，获得MPEG-HDIT/HDIT分散液和P(MPEGMA-BMA)/HDIT分散液，并对其进行乳液粒径、稳定性、微观形貌以及适用期的测试。将不同比例的分散液作为纸张表面施胶剂对纸张进行表面处理，通过测试对比施胶后的纸张性能参数，从而筛选出最佳比例与浓度的分散液。最后，将上述分散液与聚乙烯醇乳液（PVA）复合应用于特种纸表面施胶。主要工作及结果如下： 1.采用自乳化法制备MPEG-HDIT/HDIT分散液并将其应用在纸张表面施胶： 合成表面活性剂MPEG-HDIT并对其结构、热性能和自组装行为进行表征。当m（MPEG-HDIT）:m（HDIT）为1:1时，MPEG-HDIT/HDIT分散液的乳液粒径为106.4nm，PDI指数为0.193，TSI指数为0.47，适用期为7.0h。当MPEG-HDIT/HDIT质量分数为15%时，应用到纸张表面施胶，施胶度较大，纸张呈现的物理性能到达最佳。由于PVA粘度较大，过多的PVA无法渗透到纸纤维之间，当MPEG-HDIT/HDIT 与PVA的质量比为1:1时，对特种纸进行施胶，施胶度达到最大，耐折度能达到3575次，湿强保留率能达到32.98%，接触角为102.2°。 2.采用外乳化法制备P(MPEGMA-BMA)/HDIT分散液并将其应用在纸张表面施胶： 探讨合成聚合物P(MPEGMA-BMA)的最佳工艺条件：以0.4%的过氧化苯甲酰（BPO）为引发剂，以70%的丙二醇甲醚醋酸酯（PMA）为溶剂，聚合温度为90℃，单体滴加时间约为1.5h，合成聚合物综合性能最佳。并用多种分析仪器对其分子量分布、结构以及自组装行为进行表征。P(MPEGMA-BMA)与HDIT质量比为1：1时，P(MPEGMA-BMA)-3/HDIT（m(MPEGMA):m(BMA)=3:1）分散液的乳液粒径为147.7nm，PDI指数为0.143，TSI指数为0.58，分散液适用期为6.0h，此时聚合物乳化分散HDI三聚体的能力达到最佳。将10%的P(MPEGMA-BMA)-3/HDIT分散液应用到纸张表面施胶，纸张呈现较好的施胶性能与较强的物理性能。当P(MPEGMA-BMA)-3/HDIT与PVA的质量比为1:1时，纸张力学性能最佳。耐折度能达到3712次，湿强保留率能为34.02%，接触角为110.3°；明显提高纸张湿抗张强度，改善油墨脱离状况。

目录

1 绪论

1.1 异氰酸酯简介

1.2 表面施胶剂

1.3 纸张增强剂

1.4 本课题研究意义与内容

2自乳化多异氰酸酯交联剂合成及其表面施胶增强作用

2.1 试剂与仪器

2.2 实验部分

2.3 测试与表征

2.4 纸张应用性能测试

2.5 结果与讨论

2.6 本章小结

3外乳化多异氰酸酯交联剂合成及其表面施胶增强作用

3.1 试剂与仪器

3.2 实验部分

3.3 实验合成工艺参数的确定

3.4 测试与表征

3.5 纸张应用性能测试

3.6 结果与讨论

3.7本章小结

4结论与展望

4.1 结论

4.2 主要创新点

4.3 进一步工作

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

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