合成膠乳性能剖析及涂布紙性能的影響

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1、膠黏劑及其在紙張涂料中的應用——合成膠乳性能剖析及涂布紙性能的影響1合成膠乳性能剖析根據(jù)膠乳對紙張涂布性能的影響以及涂布紙對膠乳特性的要求，膠乳幾個最重要的性能指標是：機械、化學穩(wěn)趙性，黏彈性（黏彈性模量等），成膜性能（玻璃化溫度），結(jié)構(gòu)凝膠含量，粒子大小與形狀，以及乳液聚合時單體的種類和方式等。1.1膠乳的機械和化學穩(wěn)定性膠乳的機械穩(wěn)定性一般通過調(diào)整攪拌后膠乳的殘渣含量及起泡倍數(shù)來表征。由于涂料在制備、涂布過程屮，不斷受到較強的機械攪拌或水力剪切的作用，機械穩(wěn)定性差的膠乳在使用過程屮可能發(fā)生破乳現(xiàn)象，或者產(chǎn)生較多泡沫，導致涂層表而有微細針孔及在壓光機上出現(xiàn)黏餛等問題

2、。膠乳的化學穩(wěn)定性主要是指對電解質(zhì)鹽的穩(wěn)定性以及與涂料中其他組分的相容性。對于一價鹽類，一般膠乳的穩(wěn)定性都很好，但對于二價鹽類，有些膠乳屮加入少量電解質(zhì)會有絮凝物出現(xiàn)。因而可以判定，如果膠乳的機械與化學穩(wěn)定性較差，將會限制其使用范圍，從而影響其應用效果。1.2膠乳的黏彈性聚合物膠乳具有高分子的黏彈特性，在一定溫度和外力作用的環(huán)境中，膠乳不僅會像固體一樣發(fā)生有形的變化，而且也會像液體一樣具有黏滯性。因此，膠乳的黏彈性對紙張涂層的結(jié)構(gòu)和機械力學性質(zhì)有較大的影響。通常，紙張涂層的表面性能是通過壓光來實現(xiàn)的，而壓光主要是使涂層和原紙產(chǎn)生形變，從而使紙張達到一定要求的光澤度和平

3、滑度。壓光過程中涂層與原紙的形變?nèi)Q于膠乳的黏彈性能。研究表明。膠乳的黏彈性對涂層在壓光過程中的形變有影響，尤其在高溫狀態(tài)下的影響更大。涂層的壓縮性與膠乳的熱軟化有關(guān)。具有較高軟化溫度和較高彈性的膠乳能降低顏料粒子的聚集性，使涂層孔隙減少，粒子間填充緊密、分布均勻。而壓光黏轆和掉粉與膠乳的熱流動性有關(guān)。1.3膠乳的成膜溫度膠乳的玻璃化溫度是表征膠乳從硬的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變橡膠態(tài)的臨界溫度，是膠乳應用屮的一個最重要的特性指標。對于丁苯類膠乳來說。通過乳液聚合單體的比例不同來調(diào)節(jié)膠乳的玻璃化溫度。玻璃化溫度影響膠乳的成膜性能。從而影響到涂布紙表面機械力學性能及卬刷適應性能，膠乳的

4、玻璃化溫度低，膠乳聚合物鏈移動容易，那么涂層干燥時的變形也容易，能使顏料粒子進行重排取向。而且膠乳粒子以其自身的體積充滿顏料間的空隙。涂層表面強度人，卬刷光澤度高。1.4膠乳的凝膠含量凝膠含量是表征聚合物膠乳分子質(zhì)量的特征指標，一般指甲苯不溶物，靠分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑的類型及添加量來控制。涂布紙用丁苯膠乳中的凝膠質(zhì)量分數(shù)宜控制在50%—70%，凝膠含量過高、過低，涂布紙的黏轆性和耐水性都不好。而凝膠含量更重要的作用是，如果膠乳的凝膠含雖高。表明聚合物膠乳結(jié)構(gòu)的交聯(lián)程度大。容易形成空隙少的致密涂層，涂層表面強度大，但涂層透氣性差，導致印刷后干燥時，因水分蒸發(fā)使紙而起泡，涂層抗

5、起泡性差；反Z,低凝膠膠乳能形成空隙多的涂布層，耐起泡性良好，但印刷表而強度下降。因此，通過調(diào)節(jié)膠乳的凝膠質(zhì)量分數(shù)，平衡涂布紙張表面的強度和抗起泡性能是很有現(xiàn)實意義的。1.5膠乳粒徑大小與分布膠乳微粒近似球形，紙張涂布用膠乳的粒徑一般分布在100?250mnZ間。為了適應高速涂布及高速印刷的需耍。紙張涂布趨向于采用小粒徑膠乳或摻有小粒了群(50?100nm)和大粒了群(200?350nin)的粒徑雙峰分布膠乳。如果膠乳的粒徑小，填充在涂層表面顏料粒子間隙的膠粒數(shù)就多。能形成致密和平整性好的涂層表面。印刷光澤度高。此外。盡管小粒徑膠乳本身的黏滯性會提高，但在涂料懸浮中卻

6、能改善涂料的流動性能。制備流變性良好的高固含量涂料，并提高涂層抗干拉毛強度和油墨保持性。2?1膠乳用量對涂料性能的影響2?1?1膠乳用量對涂料黏度的影響膠乳用量對涂料黏度的影響見圖1,2o咽膠乳)％1膠乳用量對低剪切黏度的影響*倣乳)％圖2膠乳用童對■高剪切黏度的影響由圖1,2可見，增加膠乳用量，涂料的低剪切黏度(60r/min)上升，而高剪切黏度(4400r/min)下降。這是因為造紙涂料是分散粒子(顏料和膠乳)、水溶性聚合物(PVA和CMC等)以及具他添加劑的復雜混合體，這些涂料組分相互作用，形成一個濕涂料結(jié)構(gòu)；膠乳粒子和具他組分及膠乳自身相互作用，形成了締合型的

7、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增加膠乳用量，也就強化了網(wǎng)狀交織的能力，從而引起涂料低剪切黏度的上升；而這種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)很容易被高剪切力破壞，因而隨著膠乳用量的增加,涂料的高剪切黏度并沒有增加；同時，由于膠乳粒子比顏料粒子小，膠乳粒子填滿顏料粒子之間的卒隙，小粒子起到潤滑大粒子流動的“滾動軸承”作用。小粒子有較好粒子堆積效率，因而隨著膠乳用量的增加，涂料的高剪切黏度降低。2.1.2膠乳用量對涂料保水值的影響膠乳用量對涂料保水值的影響見圖3。“;(膠乳)％3膠乳用量對保水值的影響由圖3可見，增加膠乳用量，涂料的保水值降低。眾所周知，連續(xù)相的黏度影響涂料的保水性。隨著膠乳用量的增