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本论文从松香的分子结构和官能团出发,以松香为基本原料,一定温度条件下分别与三甲胺和三乙胺反应,再与环氧氯丙烷反应,合成了两种阳离子松香。探讨了反应物配比、反应时间、反应温度、溶剂对阳离子松香酯化率的影响。采用IR、元素分析等对阳离子松香的结构和性能进行了分析。再将阳离子化的松香配合助乳化剂制备分散松香胶,讨论了影响胶料质量的主要因素。通过施胶实验分析了两种乳液的施胶性能,并且对其应用条件作了详细的阐述。
通过正交实验得出制备阳离子松香的最佳工艺条件为:松香:环氧氯丙烷:三甲胺(三乙胺)=1.1:1:1(物质的量之比),反应温度为100℃,反应时间为3.5h。该条件下阳离子松香酯化率为83.4%。
IR和元素分析确定了松香酰氧羟丙基三甲基氯化铵的结构为RCOOCH<,2>CH(OH)CH<,2>N<+>(CH<,3>)<,3>Cl<->,松香酰氧羟丙基三乙基氯化铵的结构为RCOOCH<,2>CH(OH)CH<,2>N<+>(C<,2>H<,5>)<,3>Cl<->。
合成阳离子松香时,分子上引入了较强的亲水基团,三乙胺改性松香的HLB值大于三甲胺改性松香,其乳液的疏水性能大于三甲胺改性松性乳液,因而松香酰氧羟丙基三乙基氯化铵的施胶性能相对好。
三甲胺改性松香在水溶液中的临界胶束浓度为4.2×10<-3>mol/L;三乙胺改性松香在水溶液中的临界胶束浓度为4.93×10<-3>mol/L。二者性能与其他同类产品相比活性物含量高,乳化能力强,临界胶束浓度低,泡沫力强且稳定。
松香酰氧羟丙基三甲基氯化铵的Zeta电位为+37mv,松香酰氧羟丙基三乙基氯化铵的Zeta.电位为+32mv。乳化松香的最佳工艺条件为:松香熔化时温度1 60℃左右,乳化剂加入后温度120℃,转相温度100℃;助乳化剂(n(Tween80):n(Span80)=4:1)用量为松香质量的2%。两种分散松香胶乳液颗粒分散均匀,粘度低,固含量高,游离松香量大,稳定性好。
施胶实验表明,阳离子松香的加入量过高,会降低松香胶乳液的施胶效果,获得稳定松香胶乳液的最低加入量为13%时,施胶效果最好。阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)的使用对松香.硫酸铝体系的施胶效果影响很大,中、高相对分子量的CPAM对于纸浆中细小纤维和填料具有很好的助留作用,但如果CPAM用量过大,也会形成絮聚现象,形成纸页不匀。分散松香胶的最佳施胶条件是:逆向施胶,胶料1%,硫酸铝1.5%,CPAM 0.1%,pH值6.5左右。在同种施胶条件下,三乙胺改性松香乳液的施胶性能高于三甲胺改性松香乳液。