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1、苯乙烯-丙烯酸（SAE）聚合物表面施膠劑與AKD表面施膠劑的區(qū)別2010年4月19日一、前言：在生產(chǎn)、儲(chǔ)存和使用的過(guò)程中，紙張纖維都會(huì)吸收空氣和環(huán)境中的水蒸氣因而導(dǎo)致紙張水分增加、強(qiáng)度降低，進(jìn)而影響紙張的使用性能。尤其是包裝紙箱所用的牛皮紙、瓦楞紙和箱板紙，吸潮后會(huì)導(dǎo)致紙板、紙箱變軟；在貯存、使用和運(yùn)輸過(guò)程中，紙箱變形，影響包裝箱的外觀質(zhì)量、影響包裝物的儲(chǔ)存和碼垛；甚至還會(huì)損壞包裝箱內(nèi)的商品。為了解決紙張吸水和返潮的問(wèn)題，通常要在造紙過(guò)程中添加抗水性能的化學(xué)品，即術(shù)語(yǔ)所稱(chēng)“施膠劑”。最初的施膠工藝，主要是在紙漿的制漿過(guò)程
2、中，直接在漿內(nèi)添加膠體材料，即“漿內(nèi)施膠”，這樣可以提高紙張的抗水性，避免包裝紙吸潮后影響其使用性能。但是，經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐后發(fā)現(xiàn)，“漿內(nèi)施膠”存在兩個(gè)問(wèn)題，一是漿內(nèi)施膠會(huì)影響紙張纖維之間的結(jié)合力，會(huì)降低包裝紙的強(qiáng)度；二是漿內(nèi)施膠量較大，額外增加了過(guò)多的成本。另外，包裝紙?jiān)谟∷⑦^(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)掉粉、掉渣（纖維脫落）以及油墨吸收不均勻和滲透等現(xiàn)象，影響包裝紙的印刷質(zhì)量，漿內(nèi)施膠無(wú)法改善這種現(xiàn)象。為此，開(kāi)始嘗試在紙張的表面涂覆一層膠體材料，可以起到防止掉粉、掉渣以及提高紙張印刷質(zhì)量的作用，同時(shí)還能阻止水蒸氣滲透到紙張內(nèi)部，起
3、到了漿內(nèi)施膠的作用，因此，“表面施膠劑”應(yīng)運(yùn)而生。表面施膠劑（簡(jiǎn)稱(chēng)表膠）是指在紙張表面涂加的旨在增加紙張抗水性的一種化學(xué)膠劑，既可以提高紙張的印刷性能，同時(shí)還可以防止紙張吸水返潮而導(dǎo)致強(qiáng)度降低。相對(duì)于漿內(nèi)施膠，表面施膠劑的成本只是漿內(nèi)施膠的15-30%，具有很好的性?xún)r(jià)比，自2002年以后，發(fā)展迅速。長(zhǎng)期以來(lái)，低檔包裝紙例如普通瓦楞紙、箱板紙均不施膠，隨著越來(lái)越多的大型紙機(jī)投產(chǎn)，產(chǎn)能相對(duì)過(guò)剩，大型紙機(jī)生產(chǎn)的低克重表膠紙能夠取代小廠生產(chǎn)的高克重?zé)o表膠的普通紙，例如75克表膠高強(qiáng)瓦楞紙可以取代90-100克的無(wú)表膠普通瓦楞紙。
4、因此從金融危機(jī)之后，低速紙機(jī)生產(chǎn)的未表膠的低檔紙正陸續(xù)被替代，一些小廠在先進(jìn)產(chǎn)能淘汰落后產(chǎn)能的客觀規(guī)律作用下而相繼倒閉。近年來(lái)新上的中速紙機(jī)大多增加了表面施膠的裝置，因此表面施膠是包裝紙施膠的發(fā)展趨勢(shì)。同時(shí)，由于漿內(nèi)施膠量大成本高，正在逐步被表面施膠劑取代?？傮w而言，表面施膠劑市場(chǎng)前景廣闊。二、表面施膠劑的簡(jiǎn)要介紹：表面施膠劑的種類(lèi)很多，大體可分為天然高分子和化學(xué)合成高分子兩大類(lèi)。淀粉及改性淀粉是典型的天然高分子，但其性能有很大的局限性；目前將淀粉及改性淀粉與化學(xué)合成高分子配合起來(lái)使用，已取得了良好的效果。從離子型方面，
5、表面施膠劑又分為陽(yáng)離子型、陰離子型和非離子型表面施膠劑。實(shí)踐表明，用于包裝紙的表面施膠劑，陽(yáng)離子型效果最好。目前最為普及的是陽(yáng)離子型苯乙烯丙烯酸酯聚合物乳液（簡(jiǎn)稱(chēng)苯丙乳液）；這類(lèi)產(chǎn)品合成工藝穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)便，在表面施膠后成膜性和抗水性好，是應(yīng)用和發(fā)展最快的品種。在表面施膠的機(jī)理方面，業(yè)內(nèi)人士已普遍達(dá)成了如下共識(shí)：1）陽(yáng)離子表面施膠劑，要與配合施膠的大量淀粉鏈狀分子進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，形成以聚合物高分子為核心節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)覆蓋在紙張的表面，并形成一個(gè)致密的抗水薄膜，從而阻止水蒸氣進(jìn)入與紙張內(nèi)部與纖維結(jié)合，防止紙張返潮；同時(shí)還可以防
6、止紙張掉粉掉渣提高印刷質(zhì)量。2）表面施膠劑的聚合物高分子還需要與紙張纖維有良好的結(jié)合，減少表面施膠劑向紙張內(nèi)部的滲透，減少表面施膠劑的用量，降低成本。3）根據(jù)以上兩個(gè)特性，苯乙烯丙烯酸類(lèi)的陽(yáng)離子聚合物，其高分子自帶的正電荷與淀粉鏈分子的負(fù)電荷以及纖維的負(fù)電荷結(jié)合，可以形成緊密的鏈接，起到了良好的表面施膠抗水作用。4）由于紙漿抄造過(guò)程中，會(huì)攜帶大量的負(fù)電荷的干擾離子，而這些干擾離子會(huì)與陽(yáng)離子表面施膠劑結(jié)合而降低施膠作用，因此，為了配合陽(yáng)離子表面施膠劑的使用，還需要添加硫酸鋁增加正電荷，來(lái)中和帶負(fù)電荷的干擾離子。因此硫酸鋁是
7、表面施膠的一個(gè)重要助劑。三、苯乙烯丙烯酸類(lèi)（SAE）表面施膠劑的特點(diǎn)：SAE類(lèi)表面施膠劑是當(dāng)前發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的聚合物表面施膠劑，主要由苯乙烯、丙烯酸酯和各種功能單體共聚而成，其合成工藝簡(jiǎn)單、黏度低、泡沫少、使用方便，抗水效果好，目前應(yīng)用最普及。根據(jù)其合成工藝，SAE類(lèi)又可分成兩種：第一種，微乳液聚合型（也稱(chēng)為納米乳液——是指粒徑在1-100nm的乳液）：典型代表：BK-532。我公司的PSC-330和PSC-430屬于同類(lèi)產(chǎn)品，通過(guò)儀器分析發(fā)現(xiàn)，微乳液聚合型表膠的性能特點(diǎn)表現(xiàn)如下：a）陽(yáng)離子性強(qiáng)，電荷強(qiáng)度（Zeta電
8、位）達(dá)到45以上；b）平均粒徑小于100納米；其中含有大量20-40納米的粒子；c）玻璃化溫度高，Tg值在40C°以上；第二種，普通乳液聚合型：代表產(chǎn)品為汽巴表膠；清正合成PSC-100；國(guó)內(nèi)大多數(shù)廠家均采用這種工藝，其物理性能如下：a）陽(yáng)離子性（Zeta電位）比微乳液聚合型的要弱，大約是25左右：b）沒(méi)有50納米以
