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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)、儲存和使用的過程中，紙張纖維都會吸收空氣和環(huán)境中的水蒸氣因而導致紙張水分增加、強度降低，進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，吸潮后會導致紙板、紙箱變軟；在貯存、使用和運輸過程中，紙箱變形，影響包裝箱的外觀質量、影響包裝物的儲存和碼垛；甚至還會損壞包裝箱內的商品。為了解決紙張吸水和返潮的問題，通常要在造紙過程中添加抗水性能的化學品，即術語所稱“施膠劑”。最初的施膠工藝，主要是在紙漿的制漿過程
2、中，直接在漿內添加膠體材料，即“漿內施膠”，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)過多年的實踐后發(fā)現(xiàn)，“漿內施膠”存在兩個問題，一是漿內施膠會影響紙張纖維之間的結合力，會降低包裝紙的強度；二是漿內施膠量較大，額外增加了過多的成本。另外，包裝紙在印刷過程中，經(jīng)常會出現(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量，漿內施膠無法改善這種現(xiàn)象。為此，開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量的作用，同時還能阻止水蒸氣滲透到紙張內部，起
3、到了漿內施膠的作用，因此，“表面施膠劑”應運而生。表面施膠劑（簡稱表膠）是指在紙張表面涂加的旨在增加紙張抗水性的一種化學膠劑，既可以提高紙張的印刷性能，同時還可以防止紙張吸水返潮而導致強度降低。相對于漿內施膠，表面施膠劑的成本只是漿內施膠的15-30%，具有很好的性價比，自2002年以后，發(fā)展迅速。長期以來，低檔包裝紙例如普通瓦楞紙、箱板紙均不施膠，隨著越來越多的大型紙機投產(chǎn)，產(chǎn)能相對過剩，大型紙機生產(chǎn)的低克重表膠紙能夠取代小廠生產(chǎn)的高克重無表膠的普通紙，例如75克表膠高強瓦楞紙可以取代90-100克的無表膠普通瓦楞紙。
4、因此從金融危機之后，低速紙機生產(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。近年來新上的中速紙機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。同時，由于漿內施膠量大成本高，正在逐步被表面施膠劑取代?？傮w而言，表面施膠劑市場前景廣闊。二、表面施膠劑的簡要介紹：表面施膠劑的種類很多，大體可分為天然高分子和化學合成高分子兩大類。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合成高分子配合起來使用，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離子型、陰離子型和非離子型表面施膠劑。實踐表明，用于包裝紙的表面施膠劑，陽離子型效果最好。目前最為普及的是陽離子型苯乙烯丙烯酸酯聚合物乳液（簡稱苯丙乳液）；這類產(chǎn)品合成工藝穩(wěn)定、操作簡便，在表面施膠后成膜性和抗水性好，是應用和發(fā)展最快的品種。在表面施膠的機理方面，業(yè)內人士已普遍達成了如下共識：1）陽離子表面施膠劑，要與配合施膠的大量淀粉鏈狀分子進行交聯(lián)反應，形成以聚合物高分子為核心節(jié)點的網(wǎng)狀結構覆蓋在紙張的表面，并形成一個致密的抗水薄膜，從而阻止水蒸氣進入與紙張內部與纖維結合，防止紙張返潮；同時還可以防
6、止紙張掉粉掉渣提高印刷質量。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合，減少表面施膠劑向紙張內部的滲透，減少表面施膠劑的用量，降低成本。3）根據(jù)以上兩個特性，苯乙烯丙烯酸類的陽離子聚合物，其高分子自帶的正電荷與淀粉鏈分子的負電荷以及纖維的負電荷結合，可以形成緊密的鏈接，起到了良好的表面施膠抗水作用。4）由于紙漿抄造過程中，會攜帶大量的負電荷的干擾離子，而這些干擾離子會與陽離子表面施膠劑結合而降低施膠作用，因此，為了配合陽離子表面施膠劑的使用，還需要添加硫酸鋁增加正電荷，來中和帶負電荷的干擾離子。因此硫酸鋁是
7、表面施膠的一個重要助劑。三、苯乙烯丙烯酸類（SAE）表面施膠劑的特點：SAE類表面施膠劑是當前發(fā)展最快、應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，其合成工藝簡單、黏度低、泡沫少、使用方便，抗水效果好，目前應用最普及。根據(jù)其合成工藝，SAE類又可分成兩種：第一種，微乳液聚合型（也稱為納米乳液——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屬于同類產(chǎn)品，通過儀器分析發(fā)現(xiàn)，微乳液聚合型表膠的性能特點表現(xiàn)如下：a）陽離子性強，電荷強度（Zeta電
8、位）達到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；國內大多數(shù)廠家均采用這種工藝，其物理性能如下：a）陽離子性（Zeta電位）比微乳液聚合型的要弱，大約是25左右：b）沒有50納米以
