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丁苯胶乳是造纸工业应用最为广泛的乳液之一,但由于易返黄、粘结力低、有异味等问题,限制了其在高档纸张涂料中的应用,苯丙微乳液由于粒子尺寸效应,具有特殊的性能。本文以丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、苯乙烯(St)、N-羟甲基丙烯酰胺(NMA)为主要原料,采用自由基聚合法制备苯丙微乳液。研究了聚合方法、乳化剂种类及用量、引发剂用量及加入方式、种子单体用量、软硬单体配比、功能性单体种类及用量对苯丙微乳液聚合性能的影响,用粒径分析仪、透射电镜、差示量热扫描仪等对乳液结构和性能进行表征。研究结果表明,种子聚合方法得到产物粒径小且分布均匀,制备苯丙微乳液的工艺条件是:乳化剂用量为单体总量的1.0%,引发剂为单体总量的0.3%,功能单体丙烯酸用量为单体总量的3%,N-羟甲基丙烯酰胺用量为单体总量的0.75%,软硬单体配比为1/1时,乳液较适合作为纸张涂料的胶粘剂。
本文以含有不同功能单体的苯丙乳液、苯丙微乳液作为涂料胶黏剂配制固含量60%的涂料,研究了其对涂料保水性及流变性能的影响,用Cross模型本构方程对所得的表观粘度与剪切速率关系曲线进行拟合,通过应变扫描振荡剪切实验,确定了不同配方涂料的线性粘弹区域;通过振荡频率扫描实验,确定了涂料的粘弹性参数。结果表明,以苯丙微乳液为黏合剂的涂料,其涂料的保水性明显好于含大粒径乳液的涂料的保水性,弹性模量高于含大粒径乳液的涂料的弹性模量,说明涂料体系网络结构明显增强,具有更好的加工性能。研究了以不同苯丙微乳液为黏合剂的涂料对涂布纸表面强度、油墨吸收性、表面吸水重量、光泽度等性能的影响,比较了不同粒径的乳液、功能单体对纸张性能的影响。研究结果表明,涂料中含苯丙微乳液时纸张表面强度明显增强,由0.64m/s提高到1.26m/s,提高了96.8%;油墨吸收性能略有下降。当苯丙微乳液用量为7.5%时,涂布纸表面强度与大粒径苯丙乳液用量12.5%时相当。