精宏对苯丙乳液表面施胶剂改性的研究

苯乙烯丙烯酸酯聚合物合成工艺简单、施胶效果 明显，是目前发展最快、应用最广的合成聚合物表面施 胶剂。通过在苯丙乳液中添加功能单体，合成得到新 型的苯丙乳液有更加优异的施胶效果。 壳聚糖（C S）与植物纤维素的分子结构相近、有极 佳的成膜性能，同时C S上具有阳离子型的氨基，这些特 点在纸张施胶应用中能提高纸张表面强度和效果。 但C S用于表面施胶用胶量大，生产成本较高，与S A E 类或其他施胶剂混合改性后再用于施胶，可达到较好 的施胶效果。 交联剂可以使聚合物改性，交联剂在线型分子间 起架桥作用，使多个线型分子相互键合交联成网络结 构的物质，进而显著地提高聚合物的耐热性、力学强 度等性能。传统S A E类表面施胶剂在微观上是直链型 大分子，添加甲基丙烯酸缩水甘油酯、水溶性环氧树脂 、Ｎ－羟甲基丙烯酰胺等交联剂后，可以制得交联网 状结构的聚合物乳液，用于纸张表面施胶时与纤维的结 合更加紧密牢固。 本研究以实验室制备S A E溶液为基体，添加 C S、环氧氯丙烷（E CH）对其进行改性。并通过表征和 分析改性前后聚合物乳液的红外光谱、电荷强度、表面 张力、玻璃化温度等性能，研究CS、ECH对SAE改性的 效果。

1 实验部分

1.1 材料与仪器

SAE溶液，实验室制备；壳聚糖，阿拉丁；冰醋酸， 分析纯，杭州市高晶精细化工有限公司；环氧氯丙烷， 分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司；蒸馏水，实 验室制备。

电热恒温鼓风干燥箱，DHG-9140A，上海精宏仪器设备有限公司；精密增力电动搅拌器，J J-1，常州普天仪器制造有限公司；恒温电热套，TC-15，海宁市华星仪器厂；电子天平：德国赛多利斯；pH计，PHS-2F，上海精密科学仪器有限 公司；旋转式黏度计，N D J-79，上海精晖仪器设备有限 公司；全自动界面张力仪，X J Z-200，承德市金建检测 仪器有限公司；差示扫描量热仪D S C，Q20，美国TA公 司；傅立叶变换红外光谱仪，Va ri a n 640-I R，美国瓦 里技术中国有限公司；粒子电荷侦测分析仪，C A S德国 AFG集团；分液漏斗，四口烧瓶，烧杯等。

SAE溶液原液的固含量为31.75%，每次实验均使 用绝干质量为10g的S A E，即溶液质量31.50g。分别配 制不同质量百分比的C S和不同摩尔质量比的E C H与 S A E反应制得改性施胶剂，C S质量均为S A E溶液绝干 质量的3%、6%、10%，C S与E C H的摩尔质量分数比分 别为1∶2、1∶3、1∶5。具体方案设计如表1所示。

称取一定质量的S A E溶液，并按一定质量比称取 一定质量的C S，将C S加入至调配好的p H值=4的冰醋 酸溶液中，搅拌至C S完全溶解、溶液透明均一；将溶解 后的C S倒入S A E溶液中，将混合后的溶液倒入三口烧 瓶中，使混合溶液一直处于匀速搅拌状态，同时将烧瓶 放置在加热器皿中以固定的速率加热至50℃并保持这 一温度；根据加入的C S的摩尔质量，按一定的摩尔质量 比称取E CH，使用分液漏斗将E CH缓慢均匀滴入上述 S A E和C S的混合液中；待E CH滴加完毕，保温1h使烧 瓶中原料充分反应，待乳液温度降至30℃后出料，便可 制得改性表面施胶剂。

乳液固含量测定；乳液红外光谱表征；乳液 p H值；乳液黏度。 乳液的表面张力：使用X J Z-20 0全自动界面张力 仪进行表征。 样品玻璃化温度：使用Q20型D S C差示扫描量热 仪进行表征。升温范围为10～120℃，升温速率为10℃/ min。 乳液电荷密度：使用C A S粒子电荷测定仪进行表 征。取1. 0 g乳液稀释到10 0. 0 g，用 0. 2 %硫酸或 0. 2 % N a O H溶液调节其p H值，用移液枪移取3.0m l稀释液 和6.0m l去离子水到滴定槽中，然后使用0.0025m o l/l 的聚乙烯醇硫酸钾溶液滴定，根据滴定液用量计算。

图 1中 分 别 是 添 加 C S 量 为 0 % 、3 % 、1 0 % ， 并且添加 E C H为 0、m o l (C S)∶m o l (E C H )=1∶2、 mol(CS)∶mol(ECH)=1∶3的红外图谱。无CS和ECH添 加的样品，即改性前实验室制备的S A E乳液。通过对比 分析，改性前后的聚合物红外图谱基本一致，即改性前 后的聚合物功能基团一致。C S中含有胺基（-N H2）， S A E中含有叔胺，E C H作为交联剂易与胺基（-N H2） 和叔胺发生交联反应、季胺化反应，生成了叔胺和季铵 盐。改性后的聚合物图谱中没有出现C S的-N H2振动 峰，环氧基团也不存在振动峰。图谱结果基本能表明 CS、ECH都和基体SAE发生了交联反应。 2.2 乳液的基本物性 改性后乳液固含量测定后，通过计算，使用蒸馏水 将所有乳液的固含量统一调制成为31.75%，对调制后 的乳液进行pH值、黏度检测，结果如表2所示。 与原S A E相比，改性后表面施胶剂的p H值、黏度 稍有增加。这与聚合物改性引入胺基、生成叔胺和季 胺，生成网状聚合物有关。结果表明改性后的乳液p H 值、黏度变化不显著。