聚酰胺-胺树形大分子的合成及其在造纸湿部中的应用

摘要

造纸湿部助留助滤体系对抄纸过程及成纸质量有着重要的影响。随着湿部抄造体系由酸性转变为中、碱性，白水封闭系统循环程度的提高，纸机车速的提高以及二次纤维的大量使用，对助留助滤技术提出了更高的要求，开发新型高效的助留助滤剂成为当前研究的热点。 论文采用发散法，以乙二胺为核心，甲醇为溶剂，通过交替进行Michael加成反应和酰胺化反应，在适宜的工艺条件下合成了0.5～9.5代端酯基的半代聚酰胺-胺树形大分子（Gn.5 PAMAM）和1.0～10.0代端胺基的整代聚酰胺，胺树形大分子（Gn.0 PAMAM）。通过红外光谱、核磁共振波谱、元素分析、端基滴定等分析技术对其结构进行了表征。通过胶体滴定对整代PAMAM的电荷密度进行了分析，表明高代数的整代PAMAM具有较高的阳电荷密度，且随着pH值的降低，其阳电荷密度逐渐升高。 采用3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵（CTA）对端胺基的整代PAMAM进行季铵化改性，制得阳离子聚酰胺-胺树形大分子（CPAMAM），由红外光谱分析得以证实，并通过测得其端胺基数量分析季铵化水平。电荷胶体滴定分析表明，CPAMAM的阳电荷密度受pH值的影响相对较小。 采用氢氧化钠对端酯基的半代PAMAM进行阴离子化改性，得到阴离子的聚酰胺－胺树形大分子（APAMAM），并通过红外光谱分析得以证实。电荷胶体滴定分析表明，APAMAM在中碱性溶液中呈现阴离子性，并且随着代数的增加和溶液pH的升高，其阴电荷密度逐渐升高。 研究了树形大分子PAMAM、CPAMAM对漂白废新闻纸浆的助留助滤作用。结果表明，随着代数的增加，PAMAM和CPAMAM的助留助滤作用提高；随着pH值的升高，剪切作用的增强及作用时间的延长，二者的助留助滤作用均降低。但相对于未改性的整代PAMAM、CPAMAM在相同条件下的助留助滤效果更好。 研究了CPAMAM与阴离子聚丙烯酰胺（APAM）以及阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）组成的双元助留助滤体系的作用效果。CPAMAM与APAM组成的双元助留助滤体系的作用好于单独使用CPAMAM，但不如CPAMAM与CPAM组成的双元助留助滤体系。后者在中、碱性和高剪切力的条件下依然具有良好的助留助滤作用。为了取得较好的成纸匀度，将CPAMAM与CPAM及无机阴离子微粒（膨润土或二氧化硅）组成微粒助留助滤体系，研究了其助留助滤作用效果。发现微粒体系对高pH值和高剪切作用不敏感，并且在保证纸料良好的助留助滤效果的同时，可改善成纸物理性能。 将高代数的APAMAM作为阴离子微粒与CPAM组成有机微粒体系，研究了其对漂白废新闻纸浆的助留助滤作用。结果表明，该有机微粒在中、碱性条件下具有较好的助留助滤作用效果，且抵抗高剪切作用的能力较强。研究了APAMAM与无机微粒的协同作用，结果表明，两者协同使用时的助留助滤效果更好，成纸的物理性能更好。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1助留助滤的作用机理

1.1.1电中和机理

1.1.2补丁机理

1.1.3桥连机理

1.2助留助滤体系的发展历程

1.2.1单元助留助滤剂

1.2.2双元助留助滤体系

1.2.3微粒助留助滤体系

1.3 PAMAM树形大分子

1.3.1 PAMAM树形大分子的合成

1.3.2 PAMAM树形大分子的表征

1.3.3PAMAM树形大分子的应用

1.4论文的研究目的、意义及内容

1.4.1研究目的和意义

1.4.2研究内容

第2章聚酰胺-胺树形大分子的合成、改性及其表征

2.1实验部分

2.1.1实验原料

2.1.2实验仪器

2.1.3实验方法

2.2结果与讨论

2.2.1 PAMAM的合成与改性

2.2.2 PAMAM的表征

2.3结论

第3章聚酰胺-胺树形大分子的助留助滤作用

3.1实验部分

3.1.1实验原料

3.1.2实验仪器

3.1.3实验方法

3.2结果与讨论

3.2.1树形大分子单元组分的助留助滤性能

3.2.2与阴离子聚合物组成的双元助留助滤体系

3.2.3与阳离子聚合物组成的双元助留助滤体系

3.2.4与阳离子聚合物及无机阴离子微粒组成微粒助留助滤体系

3.2.5不同助留助滤体系助留助滤效果的比较

3.2.6不同助留助滤体系对成纸性能的影响

3.3结论

第4章阴离子聚酰胺-胺树形大分子的助留助滤作用

4.1实验部分

4.1.1实验原料

4.1.2实验仪器

4.1.3实验方法

4.2结果与讨论

4.2.1 APAMAM作为有机阴离子微粒的作用效果

4.2.2 APAMAM与无机阴离子微粒的协同作用

4.2.3不同助留助滤体系助留助滤效果的比较

4.2.4不同助留助滤体系对成纸性能的影响

4.3结论

第5章结论

5.1结论

5.2论文创新之处及对为未来工作的建议

5.2.1创新之处

5.2.2对未来工作的建议

参考文献

致谢

在学期间主要研究成果