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蒙脱石类纳米粒子稳定的反应型造纸施胶剂乳液

刘宗印  
【摘要】:与传统的乳化技术相比,微粒乳化技术具有很多优势,如利用固体颗粒稳定的乳液具有内相体积分数大、乳液稳定性好等优点,并可减少甚至杜绝表面活性剂的引入,这对实施绿色造纸至关重要。本文以片状蒙脱石类纳米粒子及球状纳米二氧化钛为固体颗粒乳化剂,以造纸施胶剂为油相,探究固体颗粒单独、联合及界面改性后对施胶剂的乳化与稳定作用,同时根据Pickering乳化理论,研究了各种纳米粒子对造纸施胶剂的乳化规律。 研究结果表明,单独使用钠基膨润土或者单独使用丁胺改性锂皂石均不能完全有效的乳化AKD,而钠基膨润土和丁胺改性锂皂石复配后对AKD进行乳化,可得到较稳定的AKD乳液。最佳的乳化条件为:丁胺相对锂皂石的用量为6%,膨润土及锂皂石相对AKD的用量为4%、2.5%,锂皂石和膨润土总用量为2%(相对AKD)。并且所制备的稳定AKD乳液具有较好的施胶效果。 膨润土经丁胺改性后用于乳化ASA,可制备稳定的ASA乳液。本研究依据膨润土初始分散于水相还是油相以及是否除去丁胺,设计了三种膨润土分散及改性方式:分散于水相中未除去游离胺、分散在水相中除去游离胺和分散于ASA中。三种方式获得稳定ASA乳液的最佳条件为:丁胺的最佳用量依次为0.205mmol/g、0.342mmol/g、0.479mmol/g(对膨润土),并且膨润土的最佳用量依次为5%,4%,4%(对ASA)。将以上三种膨润土分散及改性方式下制备的稳定ASA乳液用于浆内施胶,纸张的施胶度均随着乳液用量的增加而增大,与除去游离胺后制备的乳液相比,未除去游离胺制备的乳液施胶时纸张施胶度更高,说明游离胺的存在促进了ASA乳液的施胶。 如果纳米二氧化钛作为稳定剂单独乳化ASA,当水相体积分数大于50%时,可同时得到两种不同类型的乳液:上部为w/o型,下部为o/w型。当水相体积分数低于50%时,制备的乳液为100%的w/o型乳液,尽管w/o乳液在放置24h后有水相析出。此外,固体颗粒分散于水相还是油相中对乳液稳定性、乳液液滴大小、乳液类型影响很大。锂皂石、二氧化钛在油水界面处可被ASA或其水解产物改性,改性后的锂皂石和二氧化钛疏水性增强。当锂皂石与二氧化钛联合乳化ASA时,与锂皂石预先分散在水相中、二氧化钛分散在ASA中相比,当锂皂石预先分散在ASA中、二氧化钛分散在水中时,乳液在较高的ASA体积分数下由o/w型转变为w/o型。锂皂石和二氧化钛联合乳化的o/w型ASA乳液用于浆内施胶时,显示出良好的施胶效果。


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