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印刷紙張用苯丙水性上光油的研制(1)

2007/8/10 15:04:24 人評(píng)論

      [摘要] 采用苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯等為單體,吸取微乳液聚合和無(wú)皂乳液聚合的一些特點(diǎn),以非預(yù)乳化的半連續(xù)加料方式加料,合成出苯丙共聚物乳液。研究了PH調(diào)節(jié)劑、后續(xù)單體滴加時(shí)間以及保溫反應(yīng)時(shí)間等工藝條件對(duì)乳液及乳膠膜性能的影響。結(jié)果表明,所制得的乳液的單體轉(zhuǎn)化率、乳液固含量和凝膠率分別為95.31%、42.66%和0.41%;乳膠膜的光澤度達(dá)到94.8%,吸水率為19.2%,乳膠膜的硬度、柔韌性和附著力俱佳。    關(guān)鍵詞:半連續(xù)加料;微乳液聚合;無(wú)皂乳液聚合;苯丙乳液;乳膠膜性能    以合成樹(shù)脂代替油脂,以水代替有機(jī)溶劑,已經(jīng)成為涂料工業(yè)的主要發(fā)展方向之一。紙張水性上光油正是隨著包裝材料上光要求的提高和人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)而出現(xiàn)的一種新型上光涂料,它的技術(shù)先進(jìn)、使用方便、經(jīng)濟(jì)合理的優(yōu)勢(shì)使其具有很大的發(fā)展前途,已逐步替代溶劑型上光油和油性上光油,在印刷及包裝工業(yè)中將占據(jù)主導(dǎo)地位。    目前,水性上光油一般以水乳液型居多,按照聚合方法它主要包括普通乳液聚合、微乳液聚合、核殼乳液聚合和無(wú)皂乳液聚合等。前3種聚合方法,特別是微乳液聚合在制備過(guò)程中使用了較多的乳化劑,殘留的乳化劑會(huì)影響乳膠膜的透明性、耐水性和光澤度等性能,同時(shí)還會(huì)造成環(huán)境污染,限制了其使用范圍。而不加乳化劑的無(wú)皂乳液聚合雖然克服了由于加入乳化劑所帶來(lái)的弊端,但是其反應(yīng)體系不穩(wěn)定,形成的乳膠粒子尺寸大,分布不均勻,使其乳膠膜光澤度差,也限制了它在紙張上光方面的應(yīng)用。本工作采用非預(yù)乳化的半連續(xù)加料方式加料,并吸取了微乳液聚合和無(wú)皂乳液聚合的一些優(yōu)點(diǎn),在聚合初期加入適量乳化劑,在聚合后期加入適量親水性單體,這樣既減少了乳化劑的總用量,也保證了反應(yīng)體系的穩(wěn)定,達(dá)到了較好的效果。1 實(shí)驗(yàn)部分    1.1 原材料    苯乙烯(St):化學(xué)純,天津市東麗區(qū)東大化工廠;甲基丙烯酸甲酯(MMA):分析純,上海盈元化工有限公司;丙烯酸丁酯(BA):化學(xué)純,天津市化學(xué)試劑研究所;雙官能單體(簡(jiǎn)稱(chēng)S單體):工業(yè)聚合級(jí),市售;酸-1:化學(xué)純,上海試劑一廠;酸-2:化學(xué)純,天津市化學(xué)試劑研究所;十二烷基苯磺酸鈉(SDBS):化學(xué)純,上海試劑站中心化工廠;聚乙二醇辛基苯基醚(OP):化學(xué)純,上海試劑一廠;過(guò)硫酸銨(APS):分析純,北京化學(xué)試劑三廠;氨水:分析純,鄭州化學(xué)試劑二廠;三乙胺:分析純,北京化工廠;碳酸氫鈉:分析純,市售;磷酸氫二鈉,分析純,市售。    1.2 苯丙乳液的制備    在裝有攪拌器 溫度計(jì) 回流冷凝器和分液漏斗的四口反應(yīng)器中,先加入乳化劑和蒸餾水,攪拌,升溫至一定溫度,加入少量單體(St、MMA、BA等),乳化后加入引發(fā)劑,然后,采用半連續(xù)法加入后續(xù)單體、引發(fā)劑,于一定pH值和一定溫度下保溫反應(yīng)一定時(shí)間,調(diào)節(jié)pH值至7~8,降溫,出料,即得苯丙乳液。    1.3 乳液性能的測(cè)試    凝膠含量聚合反應(yīng)結(jié)束后,收集反應(yīng)體系中攪拌軸 葉片 反應(yīng)器內(nèi)壁及乳液中的凝膠,烘干至恒重(Wg),按下式計(jì)算凝膠含量(σ):    式中:Wm為投入反應(yīng)體系中的單體總質(zhì)量。    單體轉(zhuǎn)化率按GB1725-79(88)測(cè)定。即將一定量的試樣加入到干燥潔凈已稱(chēng)重W的培養(yǎng)皿內(nèi),稱(chēng)出試樣的質(zhì)量W0,于105℃鼓風(fēng)烘箱中烘至恒重,稱(chēng)出培養(yǎng)皿與乳膠膜的質(zhì)量W′,單體轉(zhuǎn)化率P按下式計(jì)算:    式中:Wp為乳液總產(chǎn)量;m1、m2為反應(yīng)體系中引發(fā)劑及乳化劑投料量。    乳液固含量按GB1725-79(88)測(cè)定。將一定量的試樣加入到干燥潔凈已稱(chēng)重W的培養(yǎng)皿內(nèi),稱(chēng)出試樣的質(zhì)量W0,于105℃鼓風(fēng)烘箱中烘至恒重W′,則固含量X按下式計(jì)算:    粘稠度采用NDJ-79型旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)(同濟(jì)大學(xué)機(jī)電廠制造),在室溫下進(jìn)行測(cè)定。    1.4 乳膠膜性能的測(cè)試    光澤度按GB9754-88測(cè)定。KGZ-1型智能化光澤度儀(天津市科器高新技術(shù)公司制造)    硬度按GB6739-86測(cè)定。耐水性按GB/T1733-93測(cè)定。將干燥(50℃)成膜的試樣稱(chēng)重F1,浸泡于蒸餾水中,靜置24h后取出,小心用濾紙快速拭干膜面水跡,立即稱(chēng)重F2,膠膜吸水率A按下式計(jì)算:(待續(xù))

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