淀粉接枝涂布紙膠乳的合成及表征

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1、淀粉接枝涂布紙膠乳的合成及表征學(xué)位論文完成日期：2Q!壘：魚：三指導(dǎo)教師簽字：答辯委員會成員簽字：青島科技大學(xué)研究生學(xué)位論文淀粉接枝涂布紙膠乳的合成及表征摘要J[111IIIiifrllrIIIIrIllIHIMIllfirIIIfY2552962本論文圍繞淀粉接枝涂布紙膠乳的合成及應(yīng)用展開研究。首先將木薯淀粉酶解或氧化改性，然后與苯乙烯、丙烯酸正丁酯接枝共聚，合成了酶解淀粉接枝聚苯乙烯．丙烯酸丁酯(EDS-g-P(St．BA))膠乳和氧化淀粉接枝聚苯乙烯．丙烯酸丁酯(OS．g-P(St．BA))膠乳，通過傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)、核磁共振(NMR)、熱重(TG)、差示

2、掃描量熱分析(DSC)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、凝膠滲透色譜(GPC)、動態(tài)光散射等方法對產(chǎn)物進行表征，并研究了兩種膠乳的涂布應(yīng)用性能。．(1)使用Q．淀粉酶將木薯淀粉催化水解，以過硫酸銨為引發(fā)劑，Ⅳ'Ⅳ，-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑，采用無皂乳液聚合方法制備EDS-g．P(St．BA)膠乳。實驗結(jié)果表明，經(jīng)過降解的酶解淀粉的分子量和糊化液粘度明顯降低，還原糖含量增加。酶解淀粉除了可以代替部分單體，還具有很好的分散穩(wěn)定作用，在不加入乳化劑的情況下制備的EDS-g-P(St．BA)膠乳具有較好的膠體穩(wěn)定性。淀粉的降解程度越大，接枝水平越低，乳液粒徑越大。通過TG和D

3、SC表征發(fā)現(xiàn)，酶解淀粉的加入可以提高共聚物熱穩(wěn)定性，EDS-g-P(St．BA)共聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(強)較不含淀粉的苯丙共聚物升高。EDS-g-P(St．BA)膠乳的最佳合成條件為：淀粉糊化液濃度1mold_,，a．淀粉酶用量5U／g，酶作用時間10min，單體濃度3．6mol／L，單體比例St：BA=3：7，引發(fā)劑濃度7×10一mol／L，反應(yīng)溫度80℃、反應(yīng)時間4h時，單體轉(zhuǎn)化率98％、接枝率238％、接枝效率72％，淀粉在共聚物中的比例35％，接枝水平和聚合物中淀粉比例均得到較大提高。(2)以H202為氧化劑、Cu2+為催化劑制備氧化淀粉并進行表征，發(fā)現(xiàn)氧化可以有效降

4、低淀粉糊化液粘度，提高固含量。以氧化淀粉為接枝主鏈，過硫酸銨為引發(fā)劑，Tween80為乳化劑，采用乳液聚合方法合成OS-g-P(St．BA)膠乳。通過對反應(yīng)產(chǎn)物進行表征發(fā)現(xiàn)，氧化淀粉濃度除對接枝水平有較大影響外，對膠乳粒徑和Zeta電位也存在影響。氧化淀粉濃度增加，膠乳粒徑變小，Zeta電位變大。氧化淀粉的羧基電離使乳膠粒帶負電荷，因此接枝的氧化淀粉可以結(jié)合靜電排斥和空間位阻效應(yīng)提高OS-g-P(St．BA)膠乳的穩(wěn)定性。通過TG冪I：IDSC表征發(fā)現(xiàn)氧化淀粉的加入同樣可以提高膠乳的強和熱穩(wěn)定性。基于響應(yīng)面法設(shè)計四因子三水平的BBD實驗對反應(yīng)條件進行優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)氧化淀粉濃度、單體

5、濃度、引發(fā)劑濃度和反應(yīng)溫度均對接枝率、接枝效率存在顯著影響，最佳合成條件為：氧化淀粉濃度中文摘要6．82％、引發(fā)劑濃度0．31％，苯乙烯和丙烯酸丁酯濃度均為20％，反應(yīng)溫度70℃時，最大接枝率為293％；當氧化淀粉濃度為10％、引發(fā)劑濃度0．27％、單體濃度18．09％、反應(yīng)溫度70℃時，最大接枝效率為40％。經(jīng)實驗驗證，實際值與預(yù)測值較為接近，證明所建立模型的準確度較高。(3)將EDS-g—P(St．BA)膠乳以不同比例與傳統(tǒng)苯丙膠乳混合，用作涂料黏合劑并進行涂布應(yīng)用實驗，通過對涂料及涂布紙性能進行表征發(fā)現(xiàn)：隨著EDS．g-P(St．BA)膠乳在混合膠乳中的比例增加，涂布紙的

6、白度、光澤度和Cobb值變化不大，紙張表面干強度得到改善，紙張平滑度、印刷光澤度、油墨吸收性和濕強度性能出現(xiàn)下降，但當EDS-g-P(St—BA)膠乳在混合膠乳中的tLffIJd,于70％時，性能下降不顯著。在膠乳中添加交聯(lián)劑有助于改善紙張性能，當交聯(lián)劑用量從1％增加至3％時，對涂布紙性能的改善作用明顯。涂布紙性能下降并未影響到紙張印刷性能，完全使用EDS-g-P(St．BA)膠乳作為黏合劑生產(chǎn)的涂布紙也表現(xiàn)出良好的印刷效果。(4)將OS-g-P(St．BA)膠乳按不同比例與傳統(tǒng)苯丙膠乳混合，用作涂料黏合劑并進行涂布應(yīng)用實驗，通過對涂料及涂布紙性能進行表征發(fā)現(xiàn)：隨著OS-g．P

7、(St．BA)膠乳在混合膠乳中的比例增加，除紙張白度變化不大外，光澤度、印刷光澤度、平滑度、油墨吸收性、Cobb值和表面強度均出現(xiàn)下降，當OS-g-P(St．BA)膠乳在混合膠乳中的比例小于50％時，紙張平滑度、印刷光澤度、油墨吸收性和濕強度變化不大。當OS-g．P(St．BA)膠乳在混合膠乳中的比例小于70％時，生產(chǎn)出的涂布紙可以獲得較好的打樣效果。關(guān)鍵詞：淀粉接枝膠乳涂布紙無皂乳液聚合STARCHGRAFTCOPOLYMERSLATEXFORCOATEDPAPERABSTRACTThis