阳离子型无机物/苯丙共聚物的共混物对阳离子分散松香施胶剂的增效作用

陈燕红，郑清皇，吴宗华

（福建师范大学 化学与材料学院，福建 福州 350007）

阳离子型无机物/苯丙共聚物的共混物对阳离子分散松香施胶剂的增效作用

陈燕红，郑清皇，吴宗华

（福建师范大学 化学与材料学院，福建 福州 350007）

用阳离子型无机物与苯丙共聚物组成的WBH混合物作为阳离子分散松香胶（YSR）的增效剂，组成WBH-YSR混合施胶剂，研究了混合施胶剂中WBH的含量、混合施胶剂的用量、以及CaCO3填料对纸张施胶度的影响。结果表明：m（YSR）∶m（WBH)=8∶2的混合施胶剂的施胶度最大，比单一的YSR提高了92.6%；其后继续增大施胶剂中的WBH质量比，施胶度减小。WBH的应用可大幅降低YSR的施胶成本，且混合施胶剂容忍CaCO3的用量程度大。

苯丙乳液；无机物；阳离子分散松香胶；增效剂；施胶

造纸松香施胶剂自1807年发明以来，尽管经历了皂化松香胶、强化松香胶、阴离子分散松香胶和阳离子分散松香胶等几个发展阶段，但一直是造纸浆内施胶的主要施胶剂之一[1-2]，且在一些纸种生产中具有不可替代性。近年来松香价格大幅提高和波动，生产以及使用松香施胶剂的企业面临重大的生产成本压力。如何提高阳离子分散松香胶施胶剂施胶效率，降低生产成本是亟待解决的一大技术问题。

浆内施胶剂须从浆悬浮液中留着于纤维表面才能发挥作用。由于纤维表面存在带有阴电荷的基团，带有阳电荷的松香胶粒可通过静电作用留着在纤维表面[3-4]。但近年由于生产用水高度循环使用，积累的阴离子垃圾等严重地影响松香胶粒留着。因此提高松香胶粒的表面阳电荷密度是提高阳离子分散松香施胶剂（YSR）施胶效果的有效途径之一。本研究前期工作结果表明，阳离子苯丙共聚对YSR具有显著的增效作用。陈梅燕等也系统地研究了无机物等物质对松香胶的增效作用。本研究系统地考察了阳离子型无机物/苯丙共聚物共混物对YSR的增效作用。

1 实验

1.1 原料

YSR，由企业提供，固含量为35%；废纸浆，由废纸箱自制，23°SR；阳离子型无机物，为工业品；阳离子型苯丙共聚物，根据有关文献由实验室自制[5]；阳离子型无机物与阳离子型苯丙共聚物，按设计的质量比共混配制成固含量为35%的混合物（WBH）；YSR与 WBH按设计的质量比搅拌共混，静置12 h后供抄纸。其他化学品均为化学纯。

1.2 纸张的抄取

称取一定量的湿纸浆，置于高速搅拌机中，加入250 mL的自来水，疏解90 s后，在200 r/min的搅拌下间隔2 min，依次加入定量的硫酸铝、混合施胶剂，用自来水稀释后在抄片器上抄造定量为120 g/m2的纸片。湿纸片在105℃下烘干10 min。

1.3 施胶度的测定

按照国家标准GB/T 5405—2002，采用液体渗透法测定纸张施胶度。

2 结果与讨论

2.1 增效剂WBH的作用

分别固定硫酸铝和施胶剂用量为绝干浆的1.0%和0.25%（下同），改变YSR与WBH的质量比，考察其施胶效果，结果如图1所示。

由图1可见，未添加WBH时，YSR的施胶度只有85 s，随着混合施胶剂中WBH的质量比逐渐增大至20%，纸页的施胶度达到最大，比YSR的施胶度增大了92.6%；但继续增大WBH的质量比，纸页的施胶度逐渐下降。当m（YSR）∶m（WBH）=65∶35时，纸页的施胶度为80 s，小于YSR的85 s。这可能是由于WBH与YSR共混时，松香胶粒表面的羧基与阳离子聚合物结合，增大了胶粒表面的阳电荷密度，使胶粒在纤维上的留着增加，施胶度增大。另一方面，未与胶粒结合的WBH分子可与浆料中的阴电荷密度高的微细纤维等结合，增加它的留着率，进而也增大了松香胶粒的留着。但是随着WBH的量不断增大，起疏水作用的YSR不断减少，导致施胶度下降，因此当WBH的质量比达到35%时，YSR与WBH混合液的施胶剂的施胶效果小于YSR的。

2.2 施胶剂用量的影响

固定 m（YSR）∶m（WBH）=7.0∶3.0的条件下，考察YSR/WBH混合施胶剂的用量对施胶度的影响。结果如图2所示。

由图2可见，混合施胶剂的用量对施胶效果的影响大。当混合施胶剂的用量为0.1%时，几乎没有施胶效果；当用量增大至0.25%时，纸张的施胶度达到148 s，继续增大用量，施胶度随之而增大。这是因为当混合施胶剂用量小于0.1%时，胶料粒子少，留着的松香胶粒不足以覆盖纸张纤维表面，因此纸张抗水性能差。随着混合施胶剂用量的提高，松香胶粒增加，且WBH对微细纤维的留着作用也增大，留着松香胶粒逐渐增多，纸张抗水效果增大。

2.3 CaCO3对YSR/WBH混合施胶剂的施胶效果的影响

在固定 m（YSR）∶m（WBH）=7.0∶3.0条件下，考察填料CaCO3用量对YSR/WBH混合施胶剂作用效果的影响，结果如图3所示。

图3 CaCO3用量对施胶度的影响

由图3可见，YSR/WBH混合施胶剂容忍CaCO3用量最大为10%。当CaCO3用量大于10%时，纸页施胶度开始急剧降低。其原因是填料比表面积大于纤维，且对胶料的吸附能力更强，而吸附在填料上的胶料对纤维疏水作用增幅小，且这些被填料吸附的胶料易随着填料的未被留着而流失，从而影响纸张的施胶度。

2.4 WBH的经济效益

在固定硫酸铝和混合施胶剂的用量分别为1.0%和0.25%的条件下，综合考察YSR/WBH的质量比与其施胶效果和经济效益的关系，如表1所示。

表1 增效剂WBH的经济效益

由表1可见，用WBH代替部分YSR不仅可提高纸页的施胶度，而且可大幅降低施胶成本。当m（YSR）∶m（WBH）为 8∶2时，纸页的施胶度达到最高，为164 s，远大于YSR的85 s，且施胶剂成本比 YSR的下降 16.25%。 当m（YSR）∶m（WBH）为7∶3时，其施胶度为148 s，虽较最高值有所降低，但仍大于YSR的，且其施胶剂成本下降了24.38%。

3 结论

（1）增效剂（WBH）对阳离子分散松香胶（YSR）有强增效作用，当 m（YSR）∶m（WBH）为 8∶2时，纸页的施胶度达到最大，比YSR的施胶度增大了92.6%。

（2）随着混合施胶剂用量的增加，纸页的施胶度呈上升趋势。

（3）混合施胶剂可容忍廉价填料CaCO3的用量最大为10%。

（4）WBH可大幅降低YSR的施胶成本。

［1］ 陈梅燕，刘温霞，刘鹏.硫酸铝在阳离子分散松香胶施胶中的作用［J］.中国造纸学报，2008，23（4）：86-89.

［2］ 沈一丁.精细化工导论［M］.北京：中国轻工业出版社，2008.

［3］ 沈静，刘温霞，苏文强.阳离子分散松香胶的共混应用技术［J］.造纸化学品，2006，18（1）：17-19.

［4］ 周小凡，毛春，伍忠萌.阴离子分散松香胶中性施胶的研究［J］.林产化工通讯，2001，35（6）：11-14.

［5］ 吴宗华，赖晓琳，陈少平，等.阳离子型苯乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液的表面施胶性能［J］.造纸化学品，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，Fujian Normal University，Fuzhou 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）

陈燕红女士（1987-），在读研究生；研究方向：造纸化学品。

吴宗华先生，教授；研究领域：造纸湿部化学及化学品；E-mail：wuzonghua@fjnu.edu.cn。

本文文献格式：陈燕红，郑清皇，吴宗华.阳离子型无机物/苯丙共聚物的共混物对阳离子分散松香施胶剂的增效作用[J].造纸化学品，2011，23（6）∶9-11.