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烯基琥珀酸酐(alkenylsuccinicanhydride,简称ASA),属于典型的反应型中碱性施胶剂。与AKD相比,ASA具有反应活性高、对抄纸体系pH和抄造纸种适应性强的优势,尤其是与硫酸铝相容性好,特别适于含有高得率浆和二次纤维的抄纸体系,并可获得满意的机上施胶。但乳液中的ASA易水解,水解后不仅使其施胶性能丧失,还引起纸机运转问题和造成纸病。
工业中多采用阳离子淀粉与少量分散剂在造纸车间现场乳化ASA,阳离子淀粉加入量高达ASA的2至6倍。淀粉溶液黏度大,不得不降低乳化过程中ASA的有效含量,这不仅提高了乳液的制备成本,也降低了乳液制备的生产效率。除表面活性剂和聚合物外,固体颗粒通过吸附于油水界面形成固体颗粒膜也可以稳定乳液,形成所谓的Pickering乳液。
近年来,我们就利用固体颗粒稳定ASA乳液做了大量的工作,所用固体颗粒包括蒙脱石、锂皂石、纳米二氧化钛和淀粉纳米晶等,制备了ASA有效含量高达25%~40%的乳液。其中利用改性锂皂石做稳定剂时,不仅可以获得粒径小、稳定性好的ASA乳液,还可以大幅度提高ASA的施胶效率,而锂皂石相对ASA的加入量仅为1%~2%。不同改性剂对ASA乳液的性质和施胶性能的影响也有所不同,如尿素和聚合物硫酸铝可以大幅度提高锂皂石稳定的ASA乳液的贮存稳定性,减少ASA的水解;季铵盐则促进ASA施胶的发展,其改性锂皂石稳定的ASA乳液可以获得较高的施胶效率,但也促进了ASA的水解;非离子的玉米原淀粉与锂皂石联合,则可在加入少量淀粉和锂皂石的情况下,获得具有良好稳定性和施胶效果的ASA乳液,且非离子原玉米淀粉的存在减少了ASA的水解,但淀粉需要加热糊化和冷却之后才能使用,使得ASA的乳化工艺较为复杂。
利用聚乙烯吡咯烷酮与锂皂石联合稳定ASA乳液。聚乙烯吡咯烷酮为非离子的极性高分子化合物,常温下易溶于水中,与带有负电荷的锂皂石之间既具有适当的作用,促进锂皂石在ASA—水界面上吸附,又不至于引起锂皂石的大规模絮聚,从而提高锂皂石对ASA乳液的稳定作用。同时,聚乙烯吡咯烷酮又不会促进ASA的水解,有望与锂皂石联合提高ASA乳液稳定性和施胶效果,简化ASA的乳化过程,并减少ASA的水解。
ASA(美国Dixie化学品公司),常温下呈淡琥珀色,由25%的十八烯基琥珀酸酐(C22H38O3)、75%的十六烯基琥珀酸酐(C20H34O3)和微量残余烯烃组成。合成锂皂石(英国Rockwood助剂公司)为圆盘状晶体,直径25~30nm,厚度小于1nm,分子式为Na0.7[(Si8Mg5.5Li0.4)O4(OH)20],商品名为LaponiteRD。聚乙烯吡咯烷酮(PVP)(上海阿拉丁生化科技股份有限公司),平均相对分子质量8000。APMP浆板(山东申远纸业股份有限公司)先经撕碎、浸泡、疏解和实验室的PFI磨打浆至40°SR备用。阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)(原汽巴特种化学品公司)相对分子质量800万。硫酸铝(Al2(SO4)3·18H2O,>99.0%)为分析纯试剂。实验稀释、乳化用水均为去离子水。
通过测定PVP/锂皂石水分散液的浊度和ASA与PVP/锂皂石水分散液界面张力随PVP加入量的变化来表征PVP与锂皂石之间的作用。浊度测定:将PVP水溶液和锂皂石水分散液按不同比例混合,并用去离子水将锂皂石浓度稀释到1%和2%,利用WGZ-800散射光浊度仪(上海昕瑞)测定水分散液浊度。
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