反应型施胶剂的微粒乳化和微囊化研究

论文摘要

利用固体微粒代替普通乳化剂稳定乳状液具有许多潜在优势,如可制备高固含量、高稳定性、低泡沫的乳液,减少表面活性剂的不利影响等。本文分别以锂皂土、聚合硫酸铝、阳离子无皂苯丙微球作为固体微粒乳化剂,研究其对反应型施胶剂的乳化与稳定作用,并尝试在ASA乳状液的基础上,借助热融交联、脲醛交联剂交联、壳聚糖吸附沉积、海藻酸钠复合成膜等囊化方法对单个ASA液滴进一步封闭隔离,研究微囊化保护技术用于减缓ASA水解速率的可行性。研究发现,锂皂土对AKD的微粒乳化效果受锂皂土自身的润湿性能控制。锂皂土单独使用时无法完全乳化AKD,通过壳聚糖或正丙胺改性后对AKD的可乳化性显著改善,以正丙胺改性效果最佳。当正丙胺用量为锂皂土质量的10%时,AKD/锂皂土水分散体系相界面张力最低,对应AKD乳液粒径最小、稳定性最好,丙胺改性锂皂土微粒吸附在AKD液滴表面起稳定作用。实验进一步优化其他乳化条件得出,当锂皂土用量为3~4%、水相pH值为6~7、乳化搅拌速度为8000 ~11000 r/min、乳化时间为3~5 min、AKD融熔温度为65℃、乳化用水温度为75℃时,正丙胺改性锂皂土稳定的AKD乳液稳定性最高,粒径分布在3~6μm之间,为典型的O/W型乳液。与传统阳离子淀粉稳定的AKD乳液相比,实验所获AKD乳液固含量可高达20~25%,且浆内施胶效果更好。利用聚合硫酸铝做乳化剂时,在其用量为0.25%、ASA与水质量之比为3:2~1:3的条件下可以将ASA乳化成O/W型乳液。提高乳化速度和延长乳化时间对乳化效果改善不大。增大微粒用量,乳液稳定性降低。利用无皂乳液聚合技术,可以在主单体St/BA/MBA质量之比为10/5/3,功能单体DMC和AM用量为15%和3%的条件下得到平均粒径小于200 nm的单分散阳离子苯丙微球。该阳离子苯丙微球可将十二烯基琥珀酸酐模型物乳化为平均粒径小于4μm的O/W型乳液,但却无法乳化商品ASA。对于苯丙微球稳定的ASA乳液,热融交联法和脲醛交联法不适合用于ASA的微囊化。酸溶壳聚糖可以吸附在膨润土稳定的ASA液滴表面形成聚电解质包裹层,其中分子量为24.68×104的壳聚糖在0.125%的加入量下可显著提高ASA乳液施胶效率和水解稳定性。用氨水进一步处理经酸溶壳聚糖处理的ASA乳液,将降低乳液稳定性,导致施胶效率迅速降低。聚合硫酸铝和低分子量壳聚糖可以吸附在海藻酸钠稳定的ASA乳液表面发生成膜反应,在加入量小于30%时不影响ASA乳液的稳定性,ASA水解速度减慢,但施胶效率迅速降低,表明ASA的水解反应很难通过常规的微囊化方法进行控制。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 反应型施胶剂
• 1.1.1 反应型施胶剂的定义和特点
• 1.1.2 反应型施胶剂AKD
• 1.1.3 反应型施胶剂ASA
• 1.2 微粒乳化技术
• 1.2.1 Pickering 乳液的定义和特点
• 1.2.2 微粒乳化技术的基本理论
• 1.2.3 影响微粒乳化效果的因素
• 1.2.4 微粒乳化技术的应用
• 1.3 常用微粒乳化剂
• 1.3.1 膨润土
• 1.3.2 锂皂土
• 1.3.3 聚合硫酸铝
• 1.3.4 无皂纳米微球
• 1.4 微囊化技术
• 1.4.1 微囊化技术的定义
• 1.4.2 微囊化工艺和方法
• 1.4.3 微囊化技术的特点和应用
• 1.4.4 壳聚糖微囊
• 1.4.5 海藻酸钠微囊
• 1.5 研究内容、目的及意义
• 1.5.1 研究内容
• 1.5.2 研究目的及意义
• 第2章 锂皂土对 AKD 的微粒乳化作用
• 2.1 实验原料与方法
• 2.1.1 原料与试剂
• 2.1.2 锂皂土的改性
• 2.1.3 AKD 乳液的制备
• 2.1.4 AKD 乳液的表征
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 锂皂土单独乳化AKD
• 2.2.2 壳聚糖改性锂皂土对AKD 的乳化作用
• 2.2.3 正丙胺对锂皂土的改性作用
• 2.2.4 正丙胺改性锂皂土乳化AKD 的条件优化
• 2.2.5 浆内施胶效果分析
• 2.3 结论
• 第3章 阳离子微粒对 ASA 的乳化作用
• 3.1 实验原理与方法
• 3.1.1 原料与试剂
• 3.1.2 聚合硫酸铝微粒的制备
• 3.1.3 阳离子无皂苯丙微球的合成
• 3.1.4 ASA 乳液的制备
• 3.1.5 ASA 乳液的表征
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 聚合硫酸铝对ASA 的微粒乳化作用
• 3.2.2 阳离子无皂苯丙微球的合成及其对ASA 的微粒乳化作用
• 3.2.3 ASA 微囊化初步尝试
• 3.3 结论
• 第4章 壳聚糖对 ASA 的微囊化作用
• 4.1 实验原料与方法
• 4.1.1 原料与试剂
• 4.1.2 壳聚糖的降解及分子量的测定
• 4.1.3 壳聚糖的荧光标记
• 4.1.4 ASA 微囊化方法
• 4.1.5 微囊化效果评价
• 4.1.6 纸样抄纸及施胶度测定
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 壳聚糖分子量对ASA 乳液稳定性的影响
• 4.2.2 酸溶壳聚糖对ASA 的涂覆囊化作用
• 4.2.3 氨固化壳聚糖对ASA 的涂覆囊化作用
• 4.2.4 ASA 乳液施胶性能对比与分析
• 4.3 结论
• 第5章 海藻酸钠对 ASA 的微囊化作用
• 5.1 实验原料与方法
• 5.1.1 原料与试剂
• 5.1.2 海藻酸钠的降解及分子量的测定
• 5.1.3 海藻酸钠稳定的ASA 乳液的制备
• 5.1.4 ASA 微囊化方法
• 5.1.5 微囊化效果评价
• 5.1.6 纸样抄造及施胶度测定
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 硫酸铝对ASA 的涂覆囊化作用
• 5.2.2 壳聚糖对ASA 的涂覆囊化作用
• 5.3 结论
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 本论文的创新之处
• 6.3 需要进一步研究的工作
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 攻读硕士学位期间申请的专利