氰乙基淀粉糊化接枝丙烯酸酯共聚物的合成、表征及在表面施膠中的應用.pdf

1、本課題以淀粉為原料，制備一種氰乙基淀粉糊化接枝丙烯酸酯共聚物表面施膠劑，以提高紙張的防水性和強度性能。首先，選用堿性條件下的過氧化氫為氧化試劑，在氧化降解的同時加入丙烯腈(AN)，得到經(jīng)過氧化降解、醚化改性的氰乙基淀粉，然后采用糊化接枝方式，選用H2O2/FeSO4雙組分氧化還原體系，以苯乙烯(St)和丙烯酸丁酯(BA)為單體，在酸性條件下引發(fā)淀粉接枝共聚反應。通過對接枝共聚參數(shù)的測定及其應用于紙張表面施膠中紙張施膠度、表面強度、環(huán)壓指

2、數(shù)和耐破指數(shù)的測定，探討了淀粉接枝共聚物乳液的較佳合成工藝參數(shù)。通過紅外光譜(FT-IR)、核磁共振(NMR)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、熱失重(TGA)、X射線衍射分析（XRD）、動態(tài)激光光散射(DLLS)、原子力顯微鏡(AFM)以及流變分析等手段，對聚合物乳液及其乳膠膜性能進行分析。研究結(jié)果表明：
　　 (1)最佳合成工藝條件為：10g淀粉，氧化劑H2O2用量8％，NaOH濃度為5％，AN濃度為30％，單體濃度

3、120％，n(St)/n(BA)=1/1，F(xiàn)eSO4為0.5％，引發(fā)劑H2O2濃度為12％，反應溫度65℃，反應時間3h，淀粉接枝共聚效果最好，PC、GP、GE和GY分別為82.31％、51.78％、30.02％和139.5％;
　　 (2)通過對原淀粉、AN糊化淀粉和淀粉接枝共聚物的FT-IR的對比分析，證明了各反應基團的存在，-CN發(fā)生了皂化水解，生成-COO-，-CONH2;1HNMR、13CNMR更加證明了接枝共聚反應的

4、發(fā)生：SEM觀察可知，淀粉顆粒經(jīng)糊化接枝受到完全破壞，結(jié)晶相受到破壞；TGA-DTG曲線分析可知，淀粉接枝共聚物相對于純淀粉的熱穩(wěn)定性增強；XRD分析得到，淀粉接枝反應破壞了淀粉的結(jié)晶相；DLLS分析可知，乳液粒徑隨著n(St)/n(BA)的增大先減小后增大，當n(St)/n(BA)為1/1時粒徑最小且分布最窄，為32.62nm;乳液TEM可觀察到，乳液粒子呈規(guī)整的球形，表面光滑，粒子大小均勻，有利于乳液成膜致密均勻，可提高強度指標；<

5、br>　　 (3)流變分析可知，淀粉接枝共聚物乳液為非牛頓假塑性流體，呈現(xiàn)剪切稀變行為，在討論比例范圍內(nèi)，乳液表觀黏度隨著n(St)/n(BA)比例的增大而減小，利于乳液在紙張表面延展成膜；
　　 (4)AFM分析可知，與淀粉糊液相比，接枝共聚物乳液薄膜縱斷面輪廓起伏比較大，表面光滑度大幅度下降，并呈現(xiàn)出納米尺度的凹凸及溝槽結(jié)構(gòu)，有助于增強膠膜防水性能，提高紙張施膠度；
　　 (5)NaOH用量為3％時，紙張防水性最佳

6、，NaOH用量為5％，H2O2氧化劑用量為8％，AN用量為30％時，紙張強度性能達到最優(yōu)；引發(fā)劑H2O2用量為12％，單體總量為120％時，紙張性能達到最佳值，隨著單體總量超過120％后繼續(xù)增加，表面強度下降較為明顯，施膠度下降趨勢較為緩和；當n(St)/n(BA)為1/1時，紙張強度性能達到最優(yōu)，當n(St)/n(BA)為2/1時，強度性能下降，此時施膠度達到最大值，n(St)/n(BA)對施膠度的影響相對紙張強度性能影響較??；

7、>　　 (6)當將采用最優(yōu)工藝合成的接枝共聚物乳液與氧化淀粉復配，最佳施膠工藝為：施膠濃度為1.8％，硫酸鋁用量為6％，此時，施膠度、表面強度、環(huán)壓指數(shù)和耐破指數(shù)分別為61s、3.6m·s-1、7.24kN·m/g和2.43kPa.m2/g;
　　 (7)通過對原紙、氧化淀粉糊化液施膠紙張及共聚物乳液復配液施膠紙張的SEM對比分析，可以觀察到經(jīng)過復配液施膠的紙張表面覆蓋一層較為連續(xù)的薄層，纖維之間結(jié)合緊密，單根纖維較少，此時紙