论文摘要
烯基琥珀酸酐（Alkenyl Succinic Anhydride，ASA）是一种重要的造纸用施胶剂。现有的ASA乳化剂存在使用成本高或乳化性能差等不足。本文以二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）聚合物为基础，设计合成了一种兼具表面活性的疏水缔合型DMDAAC聚合物，并成功地将其作为ASA的乳化剂应用于造纸施胶过程，弥补了现有ASA乳化剂的不足，并拓宽了疏水缔合水溶性聚合物的应用领域。选择马来酸双酯型Gemini表面活性剂（MDE）代替常规的表面活性剂增溶疏水性单体甲基丙烯酸丁酯（MBA）或甲基丙烯酸辛酯（MOA），并与DMDAAC、丙烯酰胺（AM）共聚，合成了DMDAAC-AM-MDE-MBA（或MOA）聚合物（PDAMM）。采用适宜的分析手段对PDAMM进行了结构表征。PDAMM具有两个玻璃化转变温度（Tg），例如198．57℃和120．98℃，说明具有嵌段结构。研究了反应条件对聚合反应的影响规律。转化率随着引发剂的起始浓度和聚合反应温度的升高而增加，随着DMDAAC、MDE以及MBA（或MOA）的起始浓度增加而降低；阳离子度随着引发剂的起始浓度、聚合反应温度以及DMDAAC的起始浓度的升高而增加，随着MDE和MBA（或MOA）的起始浓度增加而降低；特性粘度随着引发剂起始浓度的升高出现先升高后降低的趋势，并随着聚合反应温度以及DMDAAC、MDE和MBA（或MOA）的起始浓度增加而降低。研究了PDAMM结构对疏水缔合性能及表面活性的影响规律。疏水性基团的疏水性越强，则疏水缔合性能越强；在疏水性基团含量低于饱和增溶量，得到的PDAMM水溶性好的条件下，疏水性基团含量越高，聚合物的特性粘度越高，疏水缔合性能也越强。PDAMM具有显著的表面活性，受疏水缔合性能的影响，其溶液表观表面张力在临界缔合浓度附近具有最低值，例如45．04mN／m（25℃）。研究了PDAMM结构对其乳化ASA能力的影响规律。PDAM（DMDAAC．AM-MDE共聚物）乳化得到的ASA乳状液在浓度为0．50％、25℃时的稳定时间低于30min，而相同条件下MBA含量为2．00％的PDAMM乳化得到的ASA乳状液稳定时间可达到15h。实验证明疏水性基团能促使PDAMM亲水性主链向ASA颗粒表面迁移并吸附包裹在颗粒表面，从而提高了乳状液的稳定性。根据乳化性能及施胶性能进行优化，得到ASA乳化剂PDAMM-4N。PDAMM-4N符合如下条件：DMDAAC=70．00％，AM=18．00％，MDE=10．00％，MBA=2．00％，特性粘度为0．40dL/g左右。采用PDAMM-4N乳化得到的ASA乳状液的粒径、粒径分布以及稳定性均能满足施胶的要求。研究了ASA／PDAMM-4N乳状液的应用技术。较佳的施胶条件是：ASA与PDAMM-4N按质量比1／1进行乳化，采用1％阳离子淀粉和0．02％阳离子聚丙烯酰胺双元助留，碳酸钙的加填量不高于25％，干燥温度为100-105℃，抄纸pH值是6-8。另外，ASA／PDAMM-4N乳状液在较强的剪切力和较宽的水质硬度范围均可使用。ASA／PDAMM-4N乳状液能满足工业应用要求，其直接施胶成本为39．14元／吨纸，略低于另一种常用中性施胶剂AKD在相同条件下的施胶成本。建立了ASA施胶数学模型。仅考虑ASA添加量w变化时的模型简化式为t=1/a-b·w，该模型拟合的相关系数为0．9788，平均绝对偏差为13．48％。仅考虑纸张定量G变化时的模型简化式为t=G2/m-2·G，模型拟合的相关系数为0．9932，平均绝对偏差为11．12％。
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标签：疏水缔合水溶性聚合物论文; 表面活性论文; 乳化论文; 施胶论文;