新型丙烯酸酯聚合物的制備及其在紙張表面改性方面的應(yīng)用.pdf

1、隨著造紙和包裝工業(yè)的發(fā)展，人們對紙張性能的要求也越來越高。因此高性能紙張生產(chǎn)過程中紙張表面處理的作用也越來越大。本論文從苯丙乳液表面施膠劑和碳納米管接枝含氟聚合物兩個(gè)角度對紙張進(jìn)行表面改性處理，研究工作主要集中于以下四個(gè)方面:
　　1、首先進(jìn)行了環(huán)氧丙基三甲基氯化銨中間體的合成、馬來酸單酯的合成和馬來酸酐型反應(yīng)型乳化劑的合成三步工藝的優(yōu)化，合成了陽離子馬來酸酐型反應(yīng)型乳化劑。優(yōu)化了反應(yīng)條件對產(chǎn)物乳化能力和臨界膠束濃度(CMC)的影

2、響。
　　2、其次采用自制的反應(yīng)型乳化劑，研究了其對苯丙乳液聚合體系的影響，通過曲線擬合獲得了各工藝參數(shù)的聚合動(dòng)力學(xué)方程。與采用其它類型乳化劑合成的聚合物乳液進(jìn)行成膜性能對比。研究了通過自制反應(yīng)型乳化劑制備的聚合物乳液粒子的成核機(jī)理。
　　3、然后通過半連續(xù)核殼乳液聚合的方法，合成了含氟苯丙表面施膠劑。研究了聚合工藝參數(shù)對聚合產(chǎn)物表面施膠效果的影響，獲得了最佳合成條件。對采用自制反應(yīng)型乳化劑與傳統(tǒng)乳化劑制備的表面施膠劑乳液的

3、粒子結(jié)構(gòu)和表面施膠效果進(jìn)行了對比。提出了自制反應(yīng)型乳化劑存在下的核殼乳液聚合和表面施膠作用機(jī)理。
　　4、最后采用磁控濺射的方法在硅基體上制備了連續(xù)鎳薄膜，然后通過高溫氨氣對硅基鎳薄膜進(jìn)行預(yù)處理，使得薄膜由連續(xù)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米粒子。以此為催化劑，通過化學(xué)氣相沉積(CVD)法制備了具有良好定向性的碳納米管。通過對碳納米管進(jìn)行功能化處理，采用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)的方法在其表面成功接枝含氟聚合物，并涂布于紙張表面成膜，經(jīng)刻蝕處理制

4、備出具有優(yōu)異流體減阻性能的超疏水紙。
　　通過以上方法，完成了紙張的表面改性，實(shí)現(xiàn)了紙張的功能化。本論文的主要研究結(jié)果如下:
　　1、合成的陽離子馬來酸酐型反應(yīng)型乳化劑具有良好的乳化能力和較低的CMC，避免了乳化劑過度參與水相聚合而導(dǎo)致的架橋凝膠。反應(yīng)產(chǎn)物馬來酸酐部分主要以順式結(jié)構(gòu)存在，產(chǎn)物未出現(xiàn)異構(gòu)化。
　　2、通過半連續(xù)乳液聚合工藝在反應(yīng)型乳化劑存在的條件下，合成了聚合物乳液。乳液聚合過程中反應(yīng)型乳化劑用量、溫度、

5、引發(fā)劑用量對聚合過程的動(dòng)力學(xué)影響可以通過相應(yīng)的擬合公式來描述。采用自制反應(yīng)型乳化劑合成的聚合物乳液具有許多優(yōu)異的性能。同時(shí)提出了一種基于大分子鏈纏結(jié)和電荷鏈段“包埋”的聚合物乳液粒子成核機(jī)理。
　　3、以自制的反應(yīng)型乳化劑為基礎(chǔ)，通過核殼乳液聚合工藝合成了含氟苯丙表面施膠劑。在施膠體系中加入極少量的表面施膠劑就可以顯著提高紙張性能。采用反應(yīng)型乳化劑能夠合成出具有特殊結(jié)粒子結(jié)構(gòu)的聚合物乳液，在降低成膜溫度和減少乳化劑用量以及提高紙張

6、的疏水性和機(jī)械強(qiáng)度方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢，而且可以制備許多具有特種功能的化學(xué)品。
　　4、氨氣在高溫下可以對硅基連續(xù)的鎳薄膜進(jìn)行刻蝕，細(xì)化鎳薄膜并使其轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂懈咝Т呋阅艿募{米粒子，以此為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)了碳納米管的定向生長。含氟聚合物通過ATRP反應(yīng)成功接枝到碳納米管表面，并且聚合過程中單體配比對疏水紙表面特性有重要影響。流體在超疏水紙表面流動(dòng)的過程中，固液接觸面可以保持在穩(wěn)定的Cassie狀態(tài)。
　　本文從反應(yīng)型乳化劑、乳液聚合、

7、表面施膠劑和碳納米管接枝含氟聚合物四個(gè)層次研究紙張的表面改性方法和作用機(jī)理。合成的陽離子馬來酸酐型反應(yīng)型乳化劑具有低CMC，克服了常規(guī)乳化劑在實(shí)際應(yīng)用中殘留、解析、遷移、凍融穩(wěn)定性差等缺陷，豐富了乳化劑的品種。采用反應(yīng)型乳化劑合成的核殼含氟苯丙表面施膠劑以極少的用量添加于表面施膠體系中就可以顯著提高紙張的性能，這對于生產(chǎn)高性能、高附加值的紙張具有重要意義。超疏水紙?zhí)厥獾奈⒔Y(jié)構(gòu)表面提高了其抗?jié)?、防污和自清潔能力。流體在其表面流動(dòng)過程中固液