用于紙張表面干法處理粉末涂料的制備與表征
傳統的紙張表面是將固含量為30 ~7O 的水性涂料直接涂布到原紙表面,再經干燥除去水分,耗水耗能,同時,水性涂料中的水分滲入原紙,對纖維產生回濕、潤脹作用,使紙張質量惡化。
隨著反應溫度的升高,單體PMMA 的轉化率不斷增大,當溫度升高到70℃以上,轉化率可達到8O 以上,而溫度高于75uC以后,轉化率開始降低,而在添加未改性的CaCO。的反應體系中,單體PMMA的轉化率隨著溫度的升高而增大。這是由于改性CaC0。使用的偶聯劑KH一570帶有不飽和碳碳雙鍵,使得體系中的單體PMMA 除了發生均聚反應以外,還有部分與偶聯劑KH一570發生了共聚反應,導致PMMA轉化合成PMMA 的概率降低。當反應溫度超過一定值后,單體PMMA 的鏈轉移共聚反應的影響變得顯著,發生均聚反應的概率相對減小,因此,添加改性CaC0。的均聚反應的轉化率比添加未改性碳酸鈣的反應體系有所降低。
改性碳酸鈣用量對聚合反應的影響
隨著改性CaC0。的用量增加,單體德國德固賽 Plexiglas zk6HC PMMA發生均聚反應的轉化率逐漸降低。這主要由于隨著改性CaCO。的用量增加,使得體系中偶聯劑KH一570的含量增加,其與PMMA發生共聚反應的概率增大。隨著聚合物中接入硅烷偶聯劑鏈段的增加,使得聚合物鏈段末端位阻效應變大,自由基活性降低,PMMA發生均聚反應變得困難,使聚合反應轉化率降低。同時,由于偶聯劑與碳酸鈣以化學鍵形式結合,當聚合物鏈段接枝上硅烷偶聯劑鏈段后,必然受到碳酸鈣的固定化作用,使活性鏈段間的碰撞幾率降低,導致聚合反應的轉化率有所下降。
未改性的碳酸鈣加入到德國德固賽 Plexiglas zk6HC PMMA 的超臨界CO 體系中時,其粉末涂料粒徑較大,并且顆粒較為分散,而PMMA/改性碳酸鈣粉末涂料的粒徑較小,同時其表面顯得比較光滑。這主要由于未改性碳酸鈣表面能較高,在超臨界反應體系中易于絮聚,導致粉末涂料的粒徑相對較大,不適用于紙張涂布后熱機械壓光處理。
納米CaCO。可作為顏料用于紙張表面處理粉末涂料的制備 ,可以提高紙張表面強度和平滑性,改善涂層的油墨吸收性,但應用納米CaCO。也存在問題:(1)其粒徑是納米級,在應用時存在能否均勻分散的問題;(2)其作為無機材料,與有機高分子材料復合使用時存在界面之間能否良好結合的問題;(3)對其表面改性后,能否提高其功能化和專用化的問題 。目前,用于納米CaCO。表面改性的試劑根據其結構與特性主要分為表面活性劑、偶聯劑、聚合物和無機物等 ,其中偶聯劑表面改性是利用其端基與納米Ca—CO。表面發生化學反應,形成化學鍵,另外一端與高分子基體發生化學反應或者物理纏繞,把表面差異較大的納米CaCO。與高分子基質緊密聯系在一起,從而提高了粉末涂料的綜合性能,而在偶聯劑中,硅烷偶聯劑含有有機硅鏈段,因此能很好地溶解于sc-CO中。
水溶性聚氧化乙烯相對分子質量對電荷穩定的PMMA膠體分散體系相行為的影響
同步輻射小角x射線散射技術,對不同相對分子質量的水溶性高分子聚氧化乙烯(PEO)與電荷穩定的德國德固賽 Plexiglas zk6HC PMMA乳膠的德國德固賽 Plexiglas zk6HC PMMA混合體系的相行為進行了研究。PEO與PMMA乳膠PMMA混合體系的相行為與體系中乳膠粒子的體積分數和PEO的濃度相關。在一定乳膠粒子體積分數下,在較低PEO濃度下,PMMA混合體系保持均勻分散性。而當PEO濃度高于某一臨界濃度時,PMMA混合體系將發生相分離,生成集團相或者形成面心立方(FCC)晶體結構。PEO相對分子質量的大小也是影響PMMA混合體系相行為的重要因素。當PEO的相對分子質量較高時,德國德固賽 Plexiglas zk6HC PMMA混合體系發生相分離所對應的臨界PEO濃度較低。除此,PEO相對分子質量對德國德固賽 Plexiglas zk6HC PMMA混合體系的結晶行為也有影響。在低乳膠粒子體積分數下,較高相對分子質量的PEO容易使乳膠粒子結晶。相反的,在較高乳膠粒子體積分數下,較低相對分子質量的PEO容易使乳膠粒子堆積形成結晶結構。加入非吸附性高分子的電荷穩定的PMMA乳膠體系。低的乳膠粒子體積分數下出現的平衡態集團相隨著乳膠粒子體積分數的增加形成了滲流連通的網絡狀,即凝膠結構。除了受內部相互作用的影響,混合乳膠體系的狀態還受到重力作用的影響。重力作用將促使體系發生分層甚至破壞體系的內部結構,并且重力作用是影響乳膠體系結晶行為的重要因素。
德國德固賽 Plexiglas zk6HC PMMA沉淀分層現象
配制完成的PMMA乳膠與PEO的混合樣品,當PEO濃度足夠高時,在幾分鐘后即可看到樣品出現分層現象。乳膠粒子聚集后在重力作用下沉淀,*終形成下層的白色沉淀物,而上層是透明的溶液或者是有部分乳膠粒子分散的半透明乳膠液。沉淀分層現象一般在1—2 h完成。觀察發現,實驗配制的混合樣品在很低的PEO濃度下就可以出現沉淀分層現象。對于相對分子質量為1.0×105的PEO與PMMA乳膠的混合溶液,當乳膠粒子的體積分數分別為3%和6.06%時,若PEO質量濃度大于0.4 g/L時,混合樣品中會出現沉淀分層現象。對于體積分數為9.20%和12.42%的系列混合樣品,出現沉淀分層對應的*低PEO濃度略有升高,PEO質量濃度大于0.8 g/L的混合樣品中有沉淀分層現象出現。對于相對分子質量為3.0×105的PEO與PMMA乳膠的混合溶液,乳膠粒子體積分數為2.85%、5.75%和8.74%時,混合樣品在PEO質量濃度大于0.4 g/L時出現沉淀分層現象。而對于乳膠粒子的體積分數為11.79%的混合樣品,PEO質量濃度大于0.8 g/L時出現沉淀分層現象。
結論
對電荷穩定的PMMA乳膠粒子與2種相對分子質量的PEO分別組成的PMMA混合體系的相行為進行了研究和比較。根據體系中是否出現沉淀可將體系分成了一相區和兩相區,其中兩相區中又包括集團相和結晶相。同步輻射SAXS實驗結果顯示,在一定PEO濃度下,PMMA乳膠粒子可以排列形成面心立方結構(FCC),使乳膠體系獲得更多的自由熵。2種相對分子質量的PEO與PMMA乳膠粒子PMMA混合體系的相行為的比較顯示,較高相對分子質量的PEO更容易引起乳膠粒子的聚集。而在較低乳膠粒子濃度下,高相對分子質量的PEO容易使乳膠粒子聚集結晶。相反的,在較高的乳膠粒子濃度下,低相對分子質量的PEO容易使乳膠粒子結晶。研究表明,電荷穩定的乳膠粒子與PEO組成的PMMA混合體系有豐富的相行為,是研究復雜體系很好的模型,值得做深入的研究。