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聚氨酯乳液在纸张涂布中的应用研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-05-15  来源:中国造纸机械网  浏览次数:1009

  中国造纸学报聚氨酯乳液在纸张涂布中的应用研究孟晓敏1尚尉1涂强1谢益民2(1.东北电力大学化学工程学院,吉林省吉林市,132012;2.湖北工业大学化学与环境工程学院,湖北武汉,430068)布,研究其对纸张物理强度的影响。结果表明,当聚氨酯乳液的涂布量为7g/m2时,纸张的耐折度、撕裂度、抗张强度等物理性能均有明显改善,涂布后滤纸的湿抗张指数、干抗张指数分别为滤纸原纸的19.6倍和1.7倍,耐折度为滤纸原纸的47.0倍。扫描电镜观察显示,聚氨酯乳液的加入使纸张纤维间连接了许多丝状和薄膜状物质,这些物质在纤维之间尤其是纤维与纤维交叉的区域形成架桥,从而使纤维间的连接更紧密。

  (修改稿)目前,国内有部分造纸企业生产高强度的特种涂布纸,而采用传统工艺生产的特种涂布纸很难达到要求,这就需要开发出新型助剂,以提高纸张强度。异氰酸酯类物质中的一NCO基团能够与纤维素的羟基反应,起到桥连作用,从而增强纸张强度m.水性聚氨酯的诸多优点致使其近年来发展迅速。研究发现,水性聚氨酯可作为涂布剂用于特种涂布纸的生产12'4.用水性聚氨酯作为胶黏剂制备的涂料最突出的特点就是可以有效改善纸张印刷表面强度,解决掉毛掉粉问题,提高印刷质量。

  涂布量/gnr2不同涂布ft对撕裂度和耐折度的影响由和可知,滤纸经聚氨酯预聚体乳液涂布处理后,在涂布量小于7g/m2时,随涂布量的加大,滤纸的湿抗张指数和干抗张指数都有大幅度提高;当涂布量为7g/m2时,滤纸的湿抗张指数和干抗张指数达到最大值,分别为空白样的19.6倍和1.7倍。滤纸撕裂度随涂布量的加大也有明显变化,当聚氨酯预聚体乳液涂布量为3g/m2时,滤纸撕裂度提高近9.0%;耐折度则是先缓慢增加,当涂布量~7g/m2时有飞跃式增加,当涂布量为7g/m2时,滤纸的耐折度为空白样的47.0倍;当涂布量大于g/m2时,滤纸强度指标都开始呈现下降趋势,这主要是由于涂布量的加大增加了涂布滤纸的脆性,从而导致纸张强度性能下降。

  由此可见,聚氨酯涂布处理可以大幅度提高纸张强度,尤其是湿抗张强度;当聚氨酯预聚体乳液涂布量为7g/m2时,聚氨酯涂布滤纸的湿强度为其干强2.2纸张表面的电子显微镜(SEM)观察对滤纸原纸和聚氨酯预聚体乳液涂布处理后的滤纸进行SEM观测,结果如和所示。

  滤纸原纸表面微观结构的SEM阁涂布滤纸表面微观结构的SEM图从和可知,滤纸原纸的纤维间几乎没有其他物质,纤维之间只是通过机械交织缠绕在一起,但滤纸经聚氨酯预聚体乳液涂布处理之后,纤维间连接了许多丝状和薄膜状物质,这些物质在纤维之间尤其是纤维与纤维交叉的区域形成架桥,致使纤维间的连接更紧密。

  2.3红外光谱分析对经聚氨酯聚体乳液涂布处理后的滤纸进行红外分析,结果见。为聚氨酯的傅里叶变换红外光谱图。

  聚氨酯的傅里叶变换红外光谱图从可以看出,N―H的吸收峰在3387cm―1处有较宽的吸收,在2881cm― 1处出现了CH3和CH2的伸展振动峰,在1715cm―1处有C=0的振动吸收峰,而在聚氨酯的红外光谱图中却没有出现这样的吸收峰。和中,涂布滤纸和聚氨酯在1537cm―1处均出现一NH吸收,说明聚氨酯与纤维素中的羟基有可能反应生成了氨基甲酸酯结构。从可以看出,1062cm―1和1218cm―1处为C―0键的伸缩振动吸收峰。

  由于滤纸中纤维素含量比较高,纤维素含有大量醇羟基,醇羟基与异氰酸酯的反应性能比较好,所以滤纸经聚氨酯预聚体乳液涂布处理后纸张强度会大幅提高。

  3结论3.1将用咪唑、甲苯~2,4-二异氰酸酯和聚乙二醇(相对分子质量600)合成的水性聚氨酯预聚体乳液用于纸张表面处理,可以大幅度提高纸张的物理强度;当涂布量为7g/m2时,滤纸的抗张强度、耐折度等明显改善,涂布处理后滤纸的湿抗张指数、干抗张指数分别为滤纸原纸的19.6倍和1.7倍,耐折度为滤纸原纸的47.0倍。

  3.2从红外光谱分析和扫描电镜观察可以看出,滤纸经聚氨酯预聚体乳液表面涂布处理之后,纤维间连接了许多丝状和薄膜状物质,这些物质在纤维间尤其是在纤维与纤维交叉的区域形成架桥,从而使纤维间的连接更紧密。

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