新型纳米表面施胶剂的合成与应用

表面施胶可明显改善纸张的表面性能，增加挺度、平滑度，改进印刷适性。因此，选择好的表面施胶剂对生产表面施胶纸至关重要。SAE(苯乙烯-丙烯酸聚合物表面施胶剂)具有较好的抗水性、良好的吸墨性和极强的成膜性能，其分子结构中含有多功能活性基团，它与纤维的亲和力比聚乙烯醇与纤维的亲和力高100倍以上，因而能较好的解决传统表面施胶剂因亲和力差而导致覆盖在纸页表面的膜在干燥过程中随水分的不断蒸发和膜层的不断收缩而容易破裂的问题。实验在传统苯丙乳液合成方法的基础上，采用乳液聚合添加功能性单体进行改性，合成了新型的纳米表面施胶剂DS-SS610，并进行了表面施胶应用性能的研究。

1 纳米表面施胶剂DS-SS610的合成

1.1 原料

苯乙烯，甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸丁酯，丙烯酸，N-羟甲基丙烯酸胺，甲基丙烯酸，OP-10，过硫酸铵，过硫酸钠，十二烷基硫酸钠，以上化学药品均为分析纯。

1.2 合成工艺

单体组成：50%～80%苯乙烯，0～30%甲基丙烯酸甲酯，10%～40%丙烯酸丁酯，5%～20% N-羟甲基丙烯酸胺或丙烯酰胺，1%～5%丙烯酸或甲基丙烯酸。

乳化剂：十二烷基硫酸钠用量为单体的1%～3%;OP-10用量为单体的0～3%。

引发剂：过硫酸铵或过硫酸钠用量为单体含量的1%～3%。

预乳液制备 将蒸馏水、十二烷基硫酸钠、OP-10和引发剂加入装有回流冷凝器、电动搅拌器的烧瓶内，开动搅拌器，待乳化剂分散均匀后倒出1/2混合液，再将全部单体倒入反应烧瓶中进行乳化。

表面施胶剂DS-SS610合成 在反应烧瓶中接入部分蒸馏水，搅拌情况下，加入5%～20%的预乳液，升温至80℃，保温10min后滴加剩余的预乳液和1/2混合液，反应3～4h。升温至90～95℃，保温1h。降温至45℃以下，用氨水中和pH值至8～9.得到粒径约为10mm的泛蓝光的乳液即为DS-SS610产品。

2 纳米表面施胶剂的应用

2.1 实验原料与仪器

原纸为泰山纸业生产的书写纸(65g/m2),浆料配比为草浆与木浆比例为4:6，原纸表面强度：0.73m/s(正面)，1.00m/s(反面)。

木薯氧化淀粉、马铃薯氧化淀粉、阳离子木薯淀粉及普通淀粉(未改性木薯淀粉)均为明旭公司生产。

纳米表面剂DS-SS610，自制，固含量25.1%，pH值7.0，黏度(25℃)9mPa•s;表面施胶剂AE-A6，日本产。

NDJ-1型旋转式黏度计;LBT-50型立式挺度测定仪;YQ-Z-100型表面吸收测试仪;JSM-6490LV扫描电子显微镜;IGT全自动印刷适性仪;施胶机(自制)。

2.2 检测

Cobb值(45 s)、表面强度及挺度均按国家标准方法测定。

2.3 实验方法

氧化淀粉(100份)糊化后加入食盐(2份)及一定量的表面施胶剂配制成表面施胶。在实验室2上进行表面施胶，干燥后进行检测。

2.4 结果与讨论

纳米表施胶剂DS-SS610涂布于纸张表面时羧基离解，与纸中的Al3+、Ca2+等阳离子组分相互作用，而疏水基团苯环则在纤维表面定向分布，从而获得施胶效果。与一般表面施胶剂相比，纳米表面施胶剂DS-SS610能有效提高纸张表面强度、挺度，增强纸张的抗水性，消除纸张的表面强度两面差。其性能已经达到甚至超过国外进口同类产品的水平。

3 结论

3.1 采用自制的纳米表面施胶剂DS-SS610与氧化淀粉配制成表面施胶液进行表面施胶，DS-SS610与氧化淀粉的质量比为2%时，应用效果最好，性价比高。

3.2 在阴离子环境、中性环境、弱阳离子环境下，DS-SS610应用效果较好，在强阳离子环境下应用效果较差。

3.3 DS-SS610与阳离子淀粉匹配进行表面施胶时效果最好，与马铃薯氧化淀粉匹配及与木薯氧化淀粉匹配应用效果较好，与普通淀粉匹配应用效果差。

3.4 采用DS-SS610进行表面施胶，可以明显提高纸张的印刷适性。