GPAM改进纸张挺度助剂的合成与应用研究

论文摘要

抗弯挺度是衡量纸和纸板性能的重要指标之一。由于国内造纸用木材原料短缺,大量使用二次纤维,造成纸张的挺度下降,纸张的挺度问题已经成了众多纸厂关心的问题,提高纸张的挺度无论对于纸还是板纸都具有很重要的意义。本文研究了新型纸张挺度助剂的合成与应用,并对其挺度改进的机理进行了初步探讨。具体工作及主要成果包括以下几个方面:1、首先研究了乙二醛聚酰胺树脂(GPAM)的合成。利用二步法,第一步聚合反应,以甲基丙烯酰氧乙基氯化铵为阳离子单体采用自由基聚合法合成阳离子聚丙烯酰胺,第二步乙二醛与阳离子聚丙烯酰胺接枝共聚反应得最终产物。试验分别就反应条件对产物性能及其挺度改进效果进行了探讨,得出了最佳合成条件:引发剂用量为0.3%、DMC用量为25%、聚合反应温度为45℃、聚合反应浓度为25%、引发时pH=5.0～6.0、合成时问为2h;接枝共聚反应pH=5.0、乙二醛用量25%、反应温度60℃、反应浓度10%、反应时间90min。2、将合成GPAM作为湿部添加剂、纤维改性剂以及表面施胶剂应用于纸页中,探讨了应用过程中的各种因素对纸张挺度和环压强度的影响。①浆内添加。对纸张抄造过程中助剂及使用条件等对成纸的挺度和环压强度的影响进行了探讨,得出GPAM树脂在白色瓦楞纸中的最佳应用条件为:2.0%硫酸铝,0.5%松香胶,GPAM有效发挥作用的pH值范围为5～6,打浆度40～45°SR,与浆料接触时间5min,当树脂用量为0.75%时,成纸挺度增加28%,环压强度指数增加17.5%,另外,挺度助剂对纸浆有一定的助留作用。②纤维改性。对于本色废瓦楞纸浆,通过纤维改性处理可以改善成纸的挺度,对处理工艺进行了正交试验探讨,结果如下:对PAE树脂处理纤维的较佳工艺条件为药品加入量1.0%,在80℃时处理30min;对于GPAM处理原料纤维的较佳工艺条件为药品加入量0.5%,在90℃时处理30min。③表面施胶。表面施胶可以改善纸张的挺度,采用GPAM、PAE、OST、硅酸钠等几种助剂分别对白色纸张和瓦楞原纸进行表面施胶处理。结果表明表面施胶可以提高纸张的挺度和环压强度,GPAM施胶的纸张抗张强度、耐折度和撕裂度亦能得到提高,并不会降低纸张的白度。3、对纸张挺度得到改进的机理进行了初步探讨。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 我国纸张的生产现状和特点
• 1.2 挺度的定义
• 1.2.1 纸和纸板的挺度
• 1.2.2 抗弯挺度的定义和基本关系
• 1.3 影响挺度的因素
• 1.3.1 挺度的影响因素
• 1.3.2 挺度与环压强度的关系
• 1.4 国内外常用挺度助剂的种类
• 1.4.1 常用的改善挺度的助剂
• 1.4.2 乙二醛聚酰胺树脂（GPAM）
• 1.5 挺度提高的方式
• 1.5.1 浆内添加提高成纸挺度
• 1.5.2 通过纤维改性改善成纸挺度
• 1.5.3 表面施胶改进纸张的挺度
• 1.6 本课题的研究目的及主要内容
• 第2章 GPAM的合成及浆内添加提高成纸挺度
• 2.1 引言
• 2.2 湿部作用机理
• 2.3 实验部分
• 2.3.1 化学药品与仪器
• 2.3.2 GPAM合成步骤
• 2.3.3 试验分析方法
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 聚合反应pH的确定
• 2.4.2 聚合反应时间的选择
• 2.4.3 引发剂用量对产物性能和纸张挺度的影响
• 2.4.4 聚合反应引发温度的确定
• 2.4.5 聚合反应单体配比对产物性能和纸张挺度的影响
• 2.4.6 聚合反应单体浓度对产物性能和纸张挺度的影响
• 2.4.7 接枝共聚反应pH的确定
• 2.4.8 乙二醛用量对产物性能和纸张挺度的影响
• 2.4.9 接枝共聚反应温度对产物性能和纸张挺度的影响
• 2.4.10 接枝共聚反应浓度对产物性能和纸张挺度的影响
• 2.4.11 接枝共聚反应时间对产物性能和纸张挺度的影响
• 2.5 产物稳定性的检测
• 2.6 产物的红外光谱图
• 2.6.1 中间体CPAM的IR测定
• 2.6.2 GPAM的IR测定
• 2.7 应用研究
• 2.7.1 硫酸铝用量的探讨
• 2.7.2 阳离子分散松香胶用量的探讨
• 2.7.3 浆料pH的确定
• 2.7.4 打浆度对成纸挺度和环压强度的影响
• 2.7.5 GPAM与浆料的接触时间的探讨
• 2.7.6 GPAM用量对成纸挺度和环压强度的影响
• 2.7.7 无机填料对成纸挺度和环压强度的影响
• 2.7.8 纸的定量对纸张挺度影响
• 2.7.9 厚度对纸张挺度的影响
• 2.7.10 GPAM对不同浆种的挺度改进作用
• 2.7.11 实验室现有挺度助剂与GPAM的比较
• 2.7.12 与其它挺度助剂复配对纸张挺度的影响
• 2.7.13 GPAM对纸张其它性能的影响
• 2.8 本章小结
• 第3章 通过 GPAM对纤维表面处理改进纸张挺度的初步探讨
• 3.1 引言
• 3.1.1 纤维改性的意义及发展
• 3.1.2 用于表面处理的树脂 PAE
• 3.2 试验部分
• 3.2.1 原料与试剂
• 3.2.2 仪器与设备
• 3.2.3 实验方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 PAE对纤维处理改进纸张挺度的探讨
• 3.3.2 GPAM对纤维处理改进纸张挺度的探讨
• 3.4 本章小结
• 第4章 通过 GPAM对成纸表面施胶处理改进纸张的挺度
• 4.1 引言
• 4.2 表面施胶的机理与方式
• 4.3 试验部分
• 4.3.1 原料与试剂
• 4.3.2 仪器与设备
• 4.3.3 试验方法
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 施胶浓度对白色纸张挺度的影响
• 4.4.2 施胶量对白色纸张挺度的影响
• 4.4.3 施胶温度对白色纸张挺度的影响
• 4.4.4 对纸张物理性能的作用比较
• 4.4.5 施胶浓度对瓦楞原纸挺度的影响
• 4.4.6 施胶量对瓦楞原纸挺度的影响
• 4.4.7 施胶温度对瓦楞原纸挺度的影响
• 4.5 本章小结
• 第5章 对纸张挺度改进机理的初步探讨
• 5.1 引言
• 5.2 浆内添加
• 5.2.1 GPAM对纤维本身强度的影响
• 5.2.2 GPAM对纤维间结合面积的影响
• 5.2.3 GPAM对纤维间化学键的影响
• 5.3 表面施胶
• 5.3.1 “三明治”结构特性与挺度的关系
• 5.3.2 胶液渗透与挺度、环压强度的关系
• 5.4 挺度与环压强度的关系
• 5.4.1 浆内添加
• 5.4.2 表面施胶
• 5.5 本章小结
• 第6章 全文总结
• 6.1 GPAM的合成及浆内添加提高成纸挺度
• 6.2 通过 GPAM对纤维表面处理改进纸张挺度的初步探讨
• 6.3 通过 GPAM对成纸表面施胶处理改进纸张的挺度
• 6.4 对纸张挺度改进机理的初步探讨
• 本文创新之处与进一步研究的问题
• 参考文献
• 致谢
• 发表的学术论文题录