高效低成本湿强剂之形成及用途的探讨

第1章绪论

1.1湿强剂、湿强标签纸的应用现状

大大提高了纸的湿强效果，被广泛用于特种纸的生产中。湿强标签纸具有湿强高，透碱性、耐水性好，同时具有良好的脱标性能。回收酒瓶清洗时，标签能在碱液中能整张脱落，标签在水力作用下不碎、不破。同时，洗瓶水可重复回收利用，节约用水，有利于节能减排[4]。湿强标签纸在啤酒、饮品、食品等的商标标签上被广泛使用，目前 80%以上的啤酒标签使用湿强标签纸。

1.2湿强度、湿强剂与湿强纸的关系

普通纸在水中湿润饱和后，原有的抗张强度绝大部分会损失。在湿润现实下检测的纸张抗张强度称为湿强度。纸张的湿强度可分为初始湿强度和再湿湿强度。初始湿强度是指纸机上未烘干的湿纸的抗张强度。而再湿湿强度是指干燥后的纸张经水润湿后的抗张强度。习惯上湿强度指的是再湿湿强度。在纸张抄造中加入湿强剂能提高成纸的湿抗张强度，其湿抗张强度可达到干抗张强度的15-40% 。湿强剂就是用来增加湿纸页抗张强度的功能助剂。

如果纸张的湿抗张强度达到了其干抗张强度的15%以上，该纸即为湿强纸[6]。湿强纸分为瞬时性湿强纸和永久性湿强纸。纸被水浸饱和后几秒钟就失去强度的为瞬时性湿强纸，如擦手纸。有些纸张的湿强度不会消失，永久保持，如钞票纸，为永久性湿强纸。另外，根据湿强度的大小可分为高、中、低湿强纸。

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第2章 高效能低成本湿强剂PAE的合成

2.1 实验

反应由己二酸和二乙烯三胺缩合而成。将35.0g二乙烯三胺及适量水加入到装有回流冷凝管、温度计、搅拌器的三口烧瓶（250mL）中，开启搅拌装置，在搅拌下加入少量催化剂和45.0g己二酸。系统开始放热，待放热结束以后，进行加热升温，达到135±5℃开始回流；半小时后进行馏出，馏出液速度为1d／(2～3)s。继续加热，升温至180℃，在此温度（180±1.5℃）下保温2h，停止加热。等待温度冷却至140℃以下，滴入热水70.0g，搅拌均匀；温度降至常温，放出产物，即为聚己二酰二乙烯三胺水溶液，固体含量50％(w)。产物外观颜色为亮黄色粘状液体。按一定的比例取上述聚合物的水溶液及水置于 250mL 三口烧瓶中搅拌，在室温下滴入环氧氯丙烷，10min 滴完。反应 30min 后温度升至一定温度。保温搅拌，当用 ND 旋转粘度计 1#转子，60rpm 检测粘度为 35mPa.S，反应结束，立即用 10%盐酸中止反应，并调节 pH 值为 3～4。产物呈淡棕黄色，固体含量 25％，加入一定量的水以减小其浓度使产物易于保存，固含量 12.5％。

2.2 结果与讨论

合成聚酰胺中间体PPC的影响因素较多，如摩尔比、催化剂用量、反应温度、聚合时间等均对其分子量有不同程度的影响[32]。PPC的合成关键是控制好聚合度，聚合度的大小受两个关键因素影响，一是反应温度，二是反应时间。反应温度高和时间长均可使聚合度增大，继而影响产品的水溶性。试验操作中是通过观察水溶性和测粘度进行控制的。要使反应平稳进行以及控制好分子量的分布合理，必须先进行已二酸和二乙烯三胺在水中成盐的反应。为了缩短反应时间，在第一步己二酸与二乙烯三胺的缩聚反应过程中加入了一定量的反应催化剂磺酸类化合物。在相同反应条件下，达到同样的产物粘度，可缩短40%的反应时间，终产物的稳定性也得到一定程度的改善。一般不使用催化剂得到产品的颜色比加催化剂得到的产品的颜色要深。确定催化剂与二乙烯三胺的摩尔比为：催化剂：二乙烯三胺＝（0.023～0.027）：1。

第 3 章 高效能低成本湿强剂 PAE 的应用研究..........................................19

3.1 实验原料与仪器........................................19

3.2 纸页的抄造............................................................19

第 4 章 高效能低成本湿强剂 PAE 在防水原纸中的应用研究..............29

4.1 生产用原料与设备 ............................................. 29

4.2 生产技术指标控制 ........................................................................ 29

第 5 章 PAE 对防水原纸湿强提高的机理探讨...........................................37

5.1 湿部化学理论 ................................................................ 37

5.1.1 湿部化学助剂的分类 .......................................................................... 37

5.1.2 湿部化学对纸张性能和纸机运行性的影响 ........................................ 37

第5章 PAE对防水原纸湿强提高的机理探讨

5.1 湿部化学理论

造纸化学品的用量少，但其对纸张产品的质量以及生产操作的改善十分重要。各种造纸化学品的有效使用已经成为现代造纸工业不可分割的一部分。以降低生产成本、提高功效、发挥不同造纸化学品的特性为目的，对造纸化学品的作用机理需有更深的理解和认识[49]。湿部化学对纸张性能的影响主要有以下几个方面：结构性能、机械性能、表面性能、防护与阻力性能：施胶度、抗水性。耐久性能湿部化学影响纸机运行性：有利因素提高纤维滤水性，提高细小纤维和填料的保留率，提高系统的清洁程度，提高纸机运行效率；不利的方面，系统电荷失调，保留率降低，纤维絮聚，纸面有洞眼、浆团纸病，纸机断纸，运行不良。

5.2 湿强剂 PAE 在防水原纸中的作用

纸张是由纤维与纤维间的网络结构构成。纸张的强度来自于纤维本身强度以及纤维与纤维之间的结合强度。纤维之间的结合强度（氢键结合力）是在纸张的成形、烘干、固化中形成的。氢键结合力是一种比较弱的结合力，它们的作用靠分子间紧密接触，距离较远时就不起作用了。氢键的结合力遇到水时将快速减弱，必然会造成纸张的强度消弱，纸的剩余湿强度减少至干纸原有强度的5%以下。

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第6章 全文总结

合成改性聚酰胺聚胺环氧氯丙烷湿强剂（PAE）树脂。通过实验得出的最佳合成条件为酸与胺的摩尔质量比是 1.05：1.0；酰胺化反应温度为 180℃；反应时间 120min；产物粘度 1320mPa•S；外观呈深黄色。改性反应温度为 90°C，反应时间为 30min。合成新型 PAE 时，交联反应温度确定为 60℃，反应 40min。因常温下的自交联反应，产物 PAE 有一定的保质期，在生产时一定要注意不要超过保质期，在保质期内使用完毕，防止产物自交联后发生凝胶现象，使得产品报废。

能发挥最佳湿强效果且稳定性较好的 PAE 的合成反应条件为：酰胺化反应温度 180℃；改性反应温度 90℃，改性反应时间 40min，改性剂用量 25％；EPI 与中间体（摩尔比）为 0.85：1。PAE 在不同浆料中的增湿强效果不同，PAE 在漂白针叶木、阔叶木混合浆中的最佳应用条件为：PAE 用量为 1.5%（绝干），AD 用量为 2.0%（绝干），PAE树脂有效发挥作用的 pH 值范围约为 7~8，打浆度控制在 35~45oSR。PAE 与 CMC、APAM 等共用可以提高湿强度，达到一些对湿强要求较高的纸种的要求。

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参考文献（略）