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基于植物胶粉的反相乳液接枝共聚的研究及应用

林胜任  
【摘要】: 本实验通过微波辐射对天然植物胶粉F691进行羧甲基化改性为CC-Na,以提高其水溶性,然后再反相乳液体系中与丙烯酰胺进行乳液聚合成CC-Na-g-PAM,最后将产品应用于废报纸脱墨浆中作增强剂。结果表明改性产品对ONP脱墨浆有较好的增强作用。 通过微波辐射研究天然植物胶粉F691的羧甲基化改性,以提高其水溶性。考察了影响羧甲基化取代度(DS)的主要因素,如氯乙酸和氢氧化钠的用量、微波功率、反应时间等。红外光谱表明产物中接枝了羧甲基基团。在原料3g的条件下,最佳制备工艺条件为:氯乙酸用量1.0g,氢氧化钠1.4 g,辐射功率500 W,微波辐射时间50 min,此时产物的阴离子浓度可以达到3.523 mmol/g。还发现碱化和醚化阶段均采用微波辐射技术有利于提高产物取代度,此时阴离子浓度可以达到3.817 mmol/g。 在研究含有固相羧甲基化植物胶粉的反相乳液的稳定性中,乳液制备以span-80和op-10为复合乳化剂,液体石蜡为连续相,水溶性单体丙烯酰胺和羧甲基化植物胶粉为水相,考察乳化剂HLB值、乳化剂浓度、水相比、植物胶粉含量、pH值、温度等对乳液稳定性的影响。结果表明固相羧甲基化植物胶粉CC-Na的存在对反相乳液稳定性的不利影响很大,在胶粉用量不大的情况下,乳液体系温度和pH值影响较小,而最佳的稳定条件为:HLB为7.36,乳化剂浓度为0.045g/mL油相,水相比小于60%,温度低于60℃。 聚合反应是以Ce4+-K2S2O8催化体系来引发CC-Na植物胶粉和AM的接枝共聚反应,制备高分子共聚物。考察了反应时间、单体与胶粉质量比、单体用量、反应温度和引发剂用量等条件对接枝共聚的影响。在最佳工艺条件下,反应的转化率、接枝率和接枝效率能分别达到97.7%、576.2%和98.2%。FTIR表征单体已经成功接枝到胶粉骨架,且对接枝共聚物的分子量和热稳定性进行了探讨,接枝率为452.0时,数均分子量达到最大值5.802×105;热重分析表明,接枝后的产物热稳定性下降。 对植物胶粉接枝共聚物(CC-Na-g-PAM)在纸浆中的增强性能进行了研究,研究了聚合物的接枝率、聚合物用量等对废报纸脱墨浆所抄造纸张的抗张指数、撕裂指数和耐破指数的影响。结果表明,CC-Na-g-PAM对纸浆具有较好的增强效果,优于生产所用阳离子淀粉和阳离子瓜尔胶。对于废报脱墨纸浆的最佳增强条件为:聚合物接枝率为452.0%,聚合物用量1.0%,抗张指数、撕裂指数和耐破指数可以分别提高30.30%、16.69%和28.12%。


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