衣康酸酯类共聚物表面活性剂的制备及在废纸脱墨中的应用

摘要

如今，世界环境不断恶化，我们的用纸需求量却仍在不断增加，为缓解木材原料供应不足，减少环境污染，因此需要我们加大对二次纤维的利用力度。废纸的二次利用就是通过废纸脱墨这一过程来实现的，而脱墨剂的研制和开发是废纸脱墨的关键技术。
　　目前国内的市售脱墨剂多为低分子表面活性剂的复配或国外进口，但随着纸的种类及新型油墨的不断发展，亟需扩大脱墨剂的种类以及提高脱墨剂的性能。高分子表面活性剂分子量大，亲水基与疏水基之间的位置可变，能合成多种类型的表面活性剂，更重要的是其乳化性能和分散性能突出，更有利于油墨的脱除。本研究制备了月桂醇聚氧乙烯醚衣康酸单酯(IAEO)单体及两种衣康酸酯类共聚物表面活性剂，对其合成反应条件及脱墨性能进行了研究，具体研究内容及结果如下:
　　(1)以月桂醇聚氧乙烯醚(AEO-9)和衣康酸(IA)为原料进行酯化反应制备月桂醇聚氧乙烯醚衣康酸单酯(IAEO)单体，通过单因素及正交试验确定IAEO的最佳酯化条件。
　　结果表明：最佳酯化条件为n(AEO-9):n(IA)=1:1.06，酯化温度为125℃，催化剂用量为衣康酸质量的6.5％，酯化时间为4h，阻聚剂用量为衣康酸质量的0.6%，在此条件下IAEO酯化率可达96.85%。
　　(2)以月桂醇聚氧乙烯醚衣康酸单酯(IAEO)、丙烯酸(AA)、甲基丙烯磺酸钠(SMAS)为原料通过共聚反应制备出一系列 IAS型（IAEO-AA-SMAS）三元共聚物表面活性剂并将其用于浮选法废纸脱墨。考察了最佳合成工艺及复配条件，对产物进行结构表征，并测定了其表面化学性能，最后通过 SEM对脱墨后手抄片的纤维形态及表面残余油墨情况进行分析。
　　结果表明：当n(IAEO):n(AA):n(SMAS)=1:2:1，聚合时间为5.5h，聚合温度为85℃，引发剂用量为单体总质量的1.5%时有较佳的脱墨效果；将该IAS型共聚物表面活性剂与TX-10按质量比为1:2复配时（复配表面活性剂总质量占绝干纸质量的0.2%），脱墨效果进一步提高；合成产物数均分子量Mn=7714，分散系数为Mw/Mn=2.121，且乳化性能及分散性能均优于AEO-9；通过SEM分析结果表明脱墨后纤维表面光滑平整且油墨粒子减少。
　　(3)以月桂醇聚氧乙烯醚衣康酸单酯(IAEO)、丙烯酸羟乙酯(HEA)、烯丙基磺酸钠(SAS)为原料通过共聚反应制备出一系列 IHS型(IAEO-HEA-SAS)三元共聚物表面活性剂并将其用于浮选法废纸脱墨。考察了其最佳合成工艺及复配条件，对产物进行结构表征，并测定了其表面化学性能，最后通过SEM对脱墨后手抄片的纤维形态及表面残余油墨进行分析。
　　结果表明：当n(IAEO):n(AA):n(SMAS)=1:1:1，聚合时间为4.5h，聚合温度为85℃，引发剂用量为单体总质量的1.0%时有较佳的脱墨效果；将该IHS型共聚物表面活性剂与TX-10及AES按质量比为1:2:1复配时（复配表面活性剂总质量占绝干纸质量的0.2%），脱墨效果进一步提高；合成产物数均分子量Mn=6319，分散系数Mw/Mn=1.987，且乳化性能优异；SEM分析结果表明脱墨后纤维表面光滑平整且油墨粒子减少。
　　(4)研究了浮选法脱墨工艺对IHS型共聚物表面活性剂脱墨效果的影响，并以再生纸的白度对脱墨效果作最终评定。
　　结果表明最佳的脱墨工艺为：IHS型共聚物表面活性剂加入量为0.3%， Na2SiO3用量为2%，NaOH用量为1%，碎浆温度为60℃，碎浆时间为30min，熟化温度为60℃，熟化时间为40min，浮选温度40℃，浮选时间6min，在此条件下再生纸白度可达67.2%ISO，白度提高了10.5%ISO，较工艺优化前白度提高0.7%ISO。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 废纸回收意义及国内外利用情况

1.2 废纸脱墨剂

1.3 废纸脱墨技术

1.4表面活性剂

1.5 高分子表面活性剂

1.6 衣康酸及其应用

1.7目的意义及研究内容

2月桂醇聚氧乙烯醚衣康酸单酯的制备

2.1实验部分

2.2结果与讨论

2.3本章小结

3 IAS型共聚物表面活性剂的制备及应用

3.1实验部分

3.2 结果与讨论

3.3 本章小结

4 IHS型共聚物表面活性剂的制备及应用

4.1 实验部分

4.2 结果与讨论

4.3本章小结

5脱墨工艺优化

5.1实验部分

5.2结果与讨论

5.3 本章小结

6结论与展望

6.1结论

6.2 创新点

6.3 展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文目录

声明