隨著中堿性施膠的發(fā)展,AKD施膠劑的應(yīng)用也越來越廣泛。但是采用AKD施膠，添加助劑不論在漿內(nèi) 施膠還是表面施膠中，都存在施膠效果滯后，熟化期長(zhǎng)等主要問題。施膠效果在紙張干后尚未完 成,AKD與纖維素的反應(yīng)在一定時(shí)間內(nèi)持續(xù)進(jìn)行，隨著存放時(shí)間的延長(zhǎng)，紙頁施膠度上升，完全熟 化通常需要約2周時(shí)間m，故紙卷下機(jī)一段時(shí)間后才能達(dá)到最佳施膠效果。因此，尋求一種相應(yīng) 的施膠增效劑使其縮短AKD的熟化時(shí)間，盡快獲得更好的施膠效果，進(jìn)一步適合生產(chǎn)需求是目前 急需解決的問題。國內(nèi)目前主要對(duì)帶胺基的堿性高分子合成聚合物的增效劑如PVA、PAE、PAM 等進(jìn)行了相關(guān)的研究，但其施膠效果并非很理想，使用均具有一定的局限性。
瓜爾膠具有與纖維極為相似的結(jié)構(gòu)，對(duì)纖維有較強(qiáng)的親和力，且瓜爾膠本身含有許多羥基，易 與纖維的輕基形成氫鍵;陽離子高分子因其自身帶高密度的陽離子電荷，容易固著在帶負(fù)電的纖維上。由于上述二者皆有加快與纖維之間反應(yīng)，提高AKD施膠效果的性能[3<，從理論上對(duì)于縮 短AKD熟化時(shí)間有很大的促進(jìn)作用，本文對(duì)此考慮在AKD施膠中添加瓜爾膠和陽離子髙分子，以 考察其對(duì)AKD的施膠增效作用。
1實(shí)驗(yàn)部分
1,1原料和儀器
廢紙漿(打漿度35°SR);氧化淀粉;陽離子高分子;陽離子瓜爾膠粉;非離子瓜爾膠粉;硫酸 鋁:分析純(A. R) ;AKD:固含量為15%.;交聯(lián)劑A;交聯(lián)劑B。
小型涂布機(jī):上海奉賢照相器材廠;ZQJ -1 - B - n型紙樣抄取器:陜西科技大學(xué)機(jī)械廠。
1.2抄紙
以全廢箱板紙為原料，采用標(biāo)準(zhǔn)紙頁或形器抄造定量為l〇5g/m2的紙樣，漿內(nèi)未添加任何助 劑，備用〇 1.3瓜爾肢交聯(lián)體的制備
在三口燒瓶中加人去離子水，并將稱好的瓜爾膠粉分散于水中，升溫，待瓜爾膠完全溶解后， 滴加適量的交聯(lián)劑，進(jìn)行攪拌，調(diào)節(jié)pH值，反應(yīng)一定時(shí)間，保溫，冷卻至室溫，即得交聯(lián)體。
1.4表面施膠
1.4.1施膠膠液配制
施膠用氧化淀粉加水?dāng)嚢韬笈渲瞥?%溶液，升溫至90 - 95^，通過60目的篩網(wǎng)，保溫糊化 30分鐘后降至65尤恒溫，備用。
1.4.2紙張施膠
原紙水分8 -12%，使用上述氧化淀粉液與AKD配制成施膠液，配比為淀粉：AKD =20:丨，淀 粉溶液濃度為5%，AKD用量為0• 15% (相對(duì)絕干量），施膠液中AKD的濃度不大于0.2%。分別 添加增效劑瓜爾膠或瓜爾膠交聯(lián)體、陽離子高分子與Al2(S04)3，使用上述膠料，在實(shí)驗(yàn)室小型涂 布機(jī)上，以相同施膠量3.5g/m2對(duì)紙張進(jìn)行表面施膠。
1.5施膠度的測(cè)定
采用紙張表面吸水能力（可勃值)測(cè)定法，按國標(biāo)(GB/Ti540 - 2002)規(guī)定的方法進(jìn)行紙張表 面吸水性的測(cè)定。熟化率S的簡(jiǎn)單測(cè)定:剛下機(jī)的幾張平行樣品，其中一半樣品立刻檢測(cè)其Cobb 值，為X;另一半樣品經(jīng)105T烘箱烘lOmin后，檢測(cè)其Cobb值，為H。S =H/X xl00%，S值越 大，說明其熟化越快[5]。
2結(jié)果與討論
2.1非離子瓜爾肢用量對(duì)AKD施肢 增效作用的影響
瓜爾膠為天然高分子聚合物，易 與纖維結(jié)合，而非離子瓜爾膠相對(duì)粘 度低，具有良好的流變性和成膜性。
因此，對(duì)非離子瓜爾膠的不同用量對(duì) 施膠效果的影響進(jìn)行了探討，結(jié)果如 圖1所示。
由圖1可以看出，Cobb值隨著瓜爾膠的用量增加而下降，施膠效果提高，當(dāng)瓜爾膠用量由 0.01%至〇• 02%時(shí)，Cobb值發(fā)生顯著的變化，下降了36%，而隨著瓜爾膠用量的增加,Cobb值不再 有明顯的改變,因此瓜爾膠作AKD施膠增效劑的最佳用量為(X 02%。
2.2瓜爾膠和瓜爾膠交聯(lián)體對(duì)AKD施肢增效作用的影響
瓜爾膠及衍生物的水溶液在室溫下大約1周時(shí)間就會(huì)水樣化W，失去原有的功能，而經(jīng)交聯(lián) 過的瓜爾膠水溶液，其保存期可以大大提高。
表1瓜爾膠和瓜爾肢交聯(lián)體對(duì)AKD施肢紙張的影響
AKD用量瓜爾膠交聯(lián)劑剛下機(jī)Cobb值g/m2
0非離子0144
0.15%0040
0.15%非離子029
0.15%非離子交聯(lián)劑A21
0.15%陽離子交聯(lián)劑A22
0.15%陽離子交聯(lián)劑B21
0.15%非離子交聯(lián)劑B23
0.15%0交聯(lián)劑A39
注：均作60s吸水
采用AKD施過膠的紙樣經(jīng)105丈烘箱烘lOmin后，其最終的Cobb值(H)為19g/m2，由表1可 知，單獨(dú)使用AKD施膠的紙樣,測(cè)其剛下機(jī)的Cobb值(X)為40g/in2,則熟化率(S)為47. 5%p單 獨(dú)使用瓜爾膠的紙樣Cobb值與未施膠的空白樣相同，基本沒有施膠度。在AKD中添加瓜爾膠，紙 張下機(jī)后的Cobb值明顯下降，剛下機(jī)的熟化率為63%。而在AKD中只添加交聯(lián)劑不加瓜爾膠紙 樣的Cobb值沒有較大的變化，與單獨(dú)使用AKD的紙樣施膠效果相當(dāng)。對(duì)在AKD中添加瓜爾膠交 聯(lián)體，紙頁的Cobb值和熟化率皆變化顯著，剛下機(jī)的熟化率最髙可達(dá)86.4%，而交聯(lián)體中非離子 瓜爾膠與交聯(lián)劑A的交聯(lián)對(duì)AKD的施膠增效較為理想，且交聯(lián)體不易變質(zhì)。
2.3陽離子高分子對(duì)AKD施肢增效作用的影響
采用陽離子高分子與A12(S04)3 —起加人AKD中，能形成網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)，更好地促進(jìn)AKD同纖 維之間的結(jié)合，且有效地提髙施膠劑的穩(wěn)定性及限制AKD的水解和遷移傾向，對(duì)AKD乳膠起保護(hù) 的作用，并加速AKD的熟化，使紙張具有良好的疏水性能，不同陽離子高分子用量對(duì)AKD施膠效 果會(huì)產(chǎn)生一定的影響。
圖2表明，紙頁的Cobb值隨陽離子高分子用量的增加而下降，當(dāng)用量為0.03%的時(shí)候，可以 取得較好的施膠效果，但是再增加陽離子高分子用量，施膠度沒有太明顯的變化，由此可知，陽離 子高分子作AKD的增效劑最佳用量為0.03%。
當(dāng)AKD用量為0.15%時(shí)加人增效劑陽離子高分子，產(chǎn)生的施膠效果甚至超過了0.4%的AKD 用量產(chǎn)生的效果(見表2),下機(jī)熟化率可達(dá)70% ,這說明了施膠增效劑不僅.能起增效作用，還可降 低施膠劑的用量62.5%。下機(jī)后的紙樣，通過105=0烘干10min后測(cè)試，測(cè)得的施膠度與AKD半 個(gè)月后的最終施膠度相當(dāng)。從表2可知，在相同的AKD用量的施膠中，加入陽離子高分子增效劑 的紙張最終施膠度提高了 15.8%。
表2陽離子高分子對(duì)AKD用量的影響
下機(jī)Cobb值g/m2最終Cobb值g/m2
AKD0.4%35.718
AKD0.15%4019
AKD0.15% +陽離子髙分子2316
當(dāng)陽離子高分子用量不變時(shí)，從(504)3的用量對(duì)AKD施膠作用也有較大的影響，如表3所 示，通過一系列相關(guān)實(shí)驗(yàn)可得到:陽離子髙分子與從(S〇4) 3的最佳配比為3:1。
表3陽離子高分子與A12(S04)3不同比例對(duì)AKD施膠作用的影響 陽離子高分子:缽(3〇4>,4:13:12:11:11:2
Cobb 值 g/m22721252628
2.4施肢增效劑的添加順序?qū)KD施膠增效作用的影響
干燥溢度T：
施膠反應(yīng)仍不能發(fā)生，因此紙頁要獲得比 較好的施膠效果，在干燥時(shí)，就需要控制 干燥溫度并且需要提供足夠的干燥熱量， 以盡快降低紙頁水分，破壞AKD的靜電 吸附作用，促使施膠劑分子重排,加快施 膠劑與纖維素羥基之間的化學(xué)反應(yīng)，使干 燥后的紙張水分含量理想，施膠劑反應(yīng)完 全[7-93。
2.5溫度對(duì)AKD施膠增效作用的影響
AKD是反應(yīng)型施膠劑，溫度對(duì)其影 響非常重要，當(dāng)溫度達(dá)不到反應(yīng)要求時(shí),
一般來說，施膠劑或填料的添加順序?qū)KD施膠會(huì)有比較大的影響。但是，如表4所示，陽離 子高分子與瓜爾膠的添加順序?qū)KD施膠增效作用影響很小，這可能跟表面施膠有關(guān)，與漿內(nèi)施 膠相比，它少了系統(tǒng)的陰離子垃圾千擾和抄紙系統(tǒng)的pH值等顧慮。
表4增效劑的添加順序?qū)KD施膠度的影響
增效劑添加順序剛下機(jī)lh1.5h2h4hId
陽離子髙分子與瓜爾膠一同添加16.612.712.512.11212
先加陽離子髙分子后加瓜爾膠1714.313.913.21313
先加瓜爾膠后加陽離子高分子16.514.113.3131313
-»-AKD
由圖3可知，無論AKD施膠劑中添加陽離子高分子增效劑與否，隨著烘干溫度的上升，紙頁 的Cobb值在不斷下降，在801到100丈之間，紙張抗水效果較差，當(dāng)溫度增加到11〇尤時(shí)，Cobb值 顯著下降，對(duì)于AKD空白樣來說，溫度再升高，Cobb值變化不大，而加入增效劑的AKD在溫度為 12〇尤時(shí)獲得較好的Cobb值，此后,溫度再升高，Cobb值減少已經(jīng)不太明顯，且越高溫度將意味著 耗能越大，所以添加增效劑的AKD最優(yōu)干燥溫度為12〇^。因此，加入增效劑的AKD應(yīng)盡快提高 干燥溫度，以獲得最佳施膠效果。
2.6干燥時(shí)間對(duì)AKD施股增效作用的影響’
AKD與纖維的反應(yīng)主要發(fā)生在干燥過程中，在適當(dāng)干燥溫度下，干燥時(shí)間顯得尤為重要，紙張 的水分蒸發(fā)到一定程度才能保證其良好的施膠度。本研究對(duì)表面施膠的紙頁進(jìn)行干燥，并探討不 同干燥時(shí)間對(duì)紙頁Cobb值的影響。
3D 354.04.55.0556.0
干燥時(shí)間nin
圖4干燥時(shí)間對(duì)對(duì)AKD施肢作用的影響
從圖4可看出，施膠時(shí)，AKD中添加陽離子高分子增效劑和未添加增效劑，其紙頁的Cobb值 隨干燥時(shí)間的增加而降低，在3 -4. 5miri時(shí)，Cobb值減少得最快，但添加增效劑的AKD施膠效果 都明顯要好于未加增效劑的AKD，當(dāng)干燥時(shí)間為5min時(shí)，Cobb值已經(jīng)下降到最低，再延長(zhǎng)干燥時(shí) 間，Cobb值下降的幅度并不大，因而最佳的干燥時(shí)間為5min。
2.7紙頁下機(jī)后不同熟化時(shí)間Cobb值的比較
紙張下機(jī)后，AKD與纖維的反應(yīng)并沒有停止，而是繼續(xù)進(jìn)行著。為此，促使AKD最快與纖維 反應(yīng)才能解決施膠滯后問題，添加增效劑的目的就是促進(jìn)AKD與纖維反應(yīng)，隨著紙張下機(jī)時(shí)間的 延長(zhǎng),施膠度也隨之上升。
由圖5可見，加人增效劑的紙張下機(jī)后都有良好的施膠效果和較短的熟化時(shí)間。瓜爾膠交聯(lián) 體作AKD增效劑紙張下機(jī)熟化率為70%，0• 5h后熟化率可達(dá)85. 7%，2h基本熟化;陽離子高分子 作AKD增效劑紙張下機(jī)熟化率為63%，0• 5h后熟化率87.5%，汍基本熟化;瓜爾膠交聯(lián)體與陽離 子高分子一起加人作AKD增效劑,則紙張下機(jī)熟化率為64%，但0. 5h后熟化率為87.6%，2h基 本熟化，且最終施膠度提高了44.7%，施膠效果明顯要優(yōu)于單獨(dú)添加的效果。與陽離子高分子相. 比，瓜爾膠交聯(lián)體的施膠效果稍微差些，但是相對(duì)單獨(dú)添加AKD的組分，熟化時(shí)閭無疑大大減少 了。
3結(jié)論
通過實(shí)驗(yàn)可知，采用瓜爾膠交聯(lián)體與陽離子高分子一起做AKD施膠增效劑，施膠效果顯著，其 最佳工藝條件為:瓜爾膠交聯(lián)體總體最佳用量為〇. 02% ,陽離子高分子最佳用量為〇. 03%，陽離 子高分子:處（304)3最佳配比為3:1，干燥溫度和干燥時(shí)間分別為120丈和5min。成紙下機(jī)的施 膠率提高了 64%，最終施膠度提高了 44.7%，熟化時(shí)間縮短至2h，此外，增效劑的加人可降低 62.5%的AKD用量，減少了施膠成本。
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