陽(yáng)離子型無(wú)機(jī)物/苯丙共聚物的共混物對(duì)陽(yáng)離子分散松香施膠劑的增效作用

陳燕紅，鄭清皇，吳宗華

（福建師范大學(xué) 化學(xué)與材料學(xué)院，福建 福州 350007）

陽(yáng)離子型無(wú)機(jī)物/苯丙共聚物的共混物對(duì)陽(yáng)離子分散松香施膠劑的增效作用

陳燕紅，鄭清皇，吳宗華

（福建師范大學(xué) 化學(xué)與材料學(xué)院，福建 福州 350007）

用陽(yáng)離子型無(wú)機(jī)物與苯丙共聚物組成的WBH混合物作為陽(yáng)離子分散松香膠（YSR）的增效劑，組成WBH-YSR混合施膠劑，研究了混合施膠劑中WBH的含量、混合施膠劑的用量、以及CaCO3填料對(duì)紙張施膠度的影響。結(jié)果表明：m（YSR）∶m（WBH)=8∶2的混合施膠劑的施膠度最大，比單一的YSR提高了92.6%；其后繼續(xù)增大施膠劑中的WBH質(zhì)量比，施膠度減小。WBH的應(yīng)用可大幅降低YSR的施膠成本，且混合施膠劑容忍CaCO3的用量程度大。

苯丙乳液；無(wú)機(jī)物；陽(yáng)離子分散松香膠；增效劑；施膠

造紙松香施膠劑自1807年發(fā)明以來(lái)，盡管經(jīng)歷了皂化松香膠、強(qiáng)化松香膠、陰離子分散松香膠和陽(yáng)離子分散松香膠等幾個(gè)發(fā)展階段，但一直是造紙漿內(nèi)施膠的主要施膠劑之一[1-2]，且在一些紙種生產(chǎn)中具有不可替代性。近年來(lái)松香價(jià)格大幅提高和波動(dòng)，生產(chǎn)以及使用松香施膠劑的企業(yè)面臨重大的生產(chǎn)成本壓力。如何提高陽(yáng)離子分散松香膠施膠劑施膠效率，降低生產(chǎn)成本是亟待解決的一大技術(shù)問(wèn)題。

漿內(nèi)施膠劑須從漿懸浮液中留著于纖維表面才能發(fā)揮作用。由于纖維表面存在帶有陰電荷的基團(tuán)，帶有陽(yáng)電荷的松香膠粒可通過(guò)靜電作用留著在纖維表面[3-4]。但近年由于生產(chǎn)用水高度循環(huán)使用，積累的陰離子垃圾等嚴(yán)重地影響松香膠粒留著。因此提高松香膠粒的表面陽(yáng)電荷密度是提高陽(yáng)離子分散松香施膠劑（YSR）施膠效果的有效途徑之一。本研究前期工作結(jié)果表明，陽(yáng)離子苯丙共聚對(duì)YSR具有顯著的增效作用。陳梅燕等也系統(tǒng)地研究了無(wú)機(jī)物等物質(zhì)對(duì)松香膠的增效作用。本研究系統(tǒng)地考察了陽(yáng)離子型無(wú)機(jī)物/苯丙共聚物共混物對(duì)YSR的增效作用。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 原料

YSR，由企業(yè)提供，固含量為35%；廢紙漿，由廢紙箱自制，23°SR；陽(yáng)離子型無(wú)機(jī)物，為工業(yè)品；陽(yáng)離子型苯丙共聚物，根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)由實(shí)驗(yàn)室自制[5]；陽(yáng)離子型無(wú)機(jī)物與陽(yáng)離子型苯丙共聚物，按設(shè)計(jì)的質(zhì)量比共混配制成固含量為35%的混合物（WBH）；YSR與 WBH按設(shè)計(jì)的質(zhì)量比攪拌共混，靜置12 h后供抄紙。其他化學(xué)品均為化學(xué)純。

1.2 紙張的抄取

稱取一定量的濕紙漿，置于高速攪拌機(jī)中，加入250 mL的自來(lái)水，疏解90 s后，在200 r/min的攪拌下間隔2 min，依次加入定量的硫酸鋁、混合施膠劑，用自來(lái)水稀釋后在抄片器上抄造定量為120 g/m2的紙片。濕紙片在105℃下烘干10 min。

1.3 施膠度的測(cè)定

按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5405—2002，采用液體滲透法測(cè)定紙張施膠度。

2 結(jié)果與討論

2.1 增效劑WBH的作用

分別固定硫酸鋁和施膠劑用量為絕干漿的1.0%和0.25%（下同），改變YSR與WBH的質(zhì)量比，考察其施膠效果，結(jié)果如圖1所示。

由圖1可見(jiàn)，未添加WBH時(shí)，YSR的施膠度只有85 s，隨著混合施膠劑中WBH的質(zhì)量比逐漸增大至20%，紙頁(yè)的施膠度達(dá)到最大，比YSR的施膠度增大了92.6%；但繼續(xù)增大WBH的質(zhì)量比，紙頁(yè)的施膠度逐漸下降。當(dāng)m（YSR）∶m（WBH）=65∶35時(shí)，紙頁(yè)的施膠度為80 s，小于YSR的85 s。這可能是由于WBH與YSR共混時(shí)，松香膠粒表面的羧基與陽(yáng)離子聚合物結(jié)合，增大了膠粒表面的陽(yáng)電荷密度，使膠粒在纖維上的留著增加，施膠度增大。另一方面，未與膠粒結(jié)合的WBH分子可與漿料中的陰電荷密度高的微細(xì)纖維等結(jié)合，增加它的留著率，進(jìn)而也增大了松香膠粒的留著。但是隨著WBH的量不斷增大，起疏水作用的YSR不斷減少，導(dǎo)致施膠度下降，因此當(dāng)WBH的質(zhì)量比達(dá)到35%時(shí)，YSR與WBH混合液的施膠劑的施膠效果小于YSR的。

2.2 施膠劑用量的影響

固定 m（YSR）∶m（WBH）=7.0∶3.0的條件下，考察YSR/WBH混合施膠劑的用量對(duì)施膠度的影響。結(jié)果如圖2所示。

由圖2可見(jiàn)，混合施膠劑的用量對(duì)施膠效果的影響大。當(dāng)混合施膠劑的用量為0.1%時(shí)，幾乎沒(méi)有施膠效果；當(dāng)用量增大至0.25%時(shí)，紙張的施膠度達(dá)到148 s，繼續(xù)增大用量，施膠度隨之而增大。這是因?yàn)楫?dāng)混合施膠劑用量小于0.1%時(shí)，膠料粒子少，留著的松香膠粒不足以覆蓋紙張纖維表面，因此紙張抗水性能差。隨著混合施膠劑用量的提高，松香膠粒增加，且WBH對(duì)微細(xì)纖維的留著作用也增大，留著松香膠粒逐漸增多，紙張抗水效果增大。

2.3 CaCO3對(duì)YSR/WBH混合施膠劑的施膠效果的影響

在固定 m（YSR）∶m（WBH）=7.0∶3.0條件下，考察填料CaCO3用量對(duì)YSR/WBH混合施膠劑作用效果的影響，結(jié)果如圖3所示。

圖3 CaCO3用量對(duì)施膠度的影響

由圖3可見(jiàn)，YSR/WBH混合施膠劑容忍CaCO3用量最大為10%。當(dāng)CaCO3用量大于10%時(shí)，紙頁(yè)施膠度開(kāi)始急劇降低。其原因是填料比表面積大于纖維，且對(duì)膠料的吸附能力更強(qiáng)，而吸附在填料上的膠料對(duì)纖維疏水作用增幅小，且這些被填料吸附的膠料易隨著填料的未被留著而流失，從而影響紙張的施膠度。

2.4 WBH的經(jīng)濟(jì)效益

在固定硫酸鋁和混合施膠劑的用量分別為1.0%和0.25%的條件下，綜合考察YSR/WBH的質(zhì)量比與其施膠效果和經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)系，如表1所示。

表1 增效劑WBH的經(jīng)濟(jì)效益

由表1可見(jiàn)，用WBH代替部分YSR不僅可提高紙頁(yè)的施膠度，而且可大幅降低施膠成本。當(dāng)m（YSR）∶m（WBH）為 8∶2時(shí)，紙頁(yè)的施膠度達(dá)到最高，為164 s，遠(yuǎn)大于YSR的85 s，且施膠劑成本比 YSR的下降 16.25%。 當(dāng)m（YSR）∶m（WBH）為7∶3時(shí)，其施膠度為148 s，雖較最高值有所降低，但仍大于YSR的，且其施膠劑成本下降了24.38%。

3 結(jié)論

（1）增效劑（WBH）對(duì)陽(yáng)離子分散松香膠（YSR）有強(qiáng)增效作用，當(dāng) m（YSR）∶m（WBH）為 8∶2時(shí)，紙頁(yè)的施膠度達(dá)到最大，比YSR的施膠度增大了92.6%。

（2）隨著混合施膠劑用量的增加，紙頁(yè)的施膠度呈上升趨勢(shì)。

（3）混合施膠劑可容忍廉價(jià)填料CaCO3的用量最大為10%。

（4）WBH可大幅降低YSR的施膠成本。

［1］ 陳梅燕，劉溫霞，劉鵬.硫酸鋁在陽(yáng)離子分散松香膠施膠中的作用［J］.中國(guó)造紙學(xué)報(bào)，2008，23（4）：86-89.

［2］ 沈一丁.精細(xì)化工導(dǎo)論［M］.北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2008.

［3］ 沈靜，劉溫霞，蘇文強(qiáng).陽(yáng)離子分散松香膠的共混應(yīng)用技術(shù)［J］.造紙化學(xué)品，2006，18（1）：17-19.

［4］ 周小凡，毛春，伍忠萌.陰離子分散松香膠中性施膠的研究［J］.林產(chǎn)化工通訊，2001，35（6）：11-14.

［5］ 吳宗華，賴曉琳，陳少平，等.陽(yáng)離子型苯乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液的表面施膠性能［J］.造紙化學(xué)品，2008，20（3）：4-5，9.

Effects of Cationic Inorganics and Styrene-acrylic Copolymer Blends on Promoting the Sizing Performances of Cationic Rosin Emulsion

CHEN Yan-hong， ZHENG Qing-huang，WU Zong-hua
（College of Chemistry and Material Science，F(xiàn)ujian Normal University，F(xiàn)uzhou 350007，China）

Blends of styrene-acrylic copolymer and inorganic chemicals， abbreviated as WBH， were used as promoting agent for cationic rosin emulsion（YSR） sizing agent.The mass ratio of WBH to YSR in the blended sizing agent， the dosage of the blended sizing agent itself， and the dosages of calcium carbonate in the papermaking stock，were investigated to discover their effects on the sizing degree of handsheets.The result showed that when the blended sizing agent had the mass ratio ofm（YSR）∶m（WBH）=8∶2，the sizing effect was the best，and it was 92.6%higher than that by the YSR only， then the sizing effet decreased again with the further increasing of WBH to YSR mass ratio.The use of WBH prodigiously reduced the sizing costs of YSR， and the mixed YSR-WBH sizing agent exhibited good tolerance to the use of CaCO3.

styrene-acrylic emulsion； inorganic powder； cationic dispersed rosin size； promoting agent； sizing

TS727+.5

A

1007-2225（2011）06-0009-03

2011-08-27（修回）

陳燕紅女士（1987-），在讀研究生；研究方向：造紙化學(xué)品。

吳宗華先生，教授；研究領(lǐng)域：造紙濕部化學(xué)及化學(xué)品；E-mail：wuzonghua@fjnu.edu.cn。

本文文獻(xiàn)格式：陳燕紅，鄭清皇，吳宗華.陽(yáng)離子型無(wú)機(jī)物/苯丙共聚物的共混物對(duì)陽(yáng)離子分散松香施膠劑的增效作用[J].造紙化學(xué)品，2011，23（6）∶9-11.