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聚丙烯酸钠在纸张涂料中的应用

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【摘要】:
随着高速涂布纸机和高浓度涂料的出现,涂料制备中所用的分散剂的需求量越来越大,对分散剂的质量要求也越来越高。
       随着高速涂布纸机和高浓度涂料的出现,涂料制备中所用的分散剂的需求量越来越大,对分散剂的质量要求也越来越高。多磷酸盐过去一直是用于纸张涂料的主要分散剂,而分散剂聚丙烯酸钠是特殊类型中高分子表面活性剂的一种,因其具有更好的长期稳定性,特别是在高温的环境下所显出来的稳定性,所以在涂料制备中的应用越来越广泛。
       分散剂作用于颜料粒子是一化学过程。首先,分散剂溶解于水,在水中电离,且电离程度大,形成大的阴离子和等量异种电荷的小阳离子,正、负离子牢牢地吸附在颜料粒子表面,使离子带有相同的电荷;带相反电荷的离子自由扩散到周围液体介质中,形成一个带电离子的扩散层,即双电层;由于带相同电荷的离子互相排斥,形成静电斥力,可防止颜料在水性介质中絮凝,从而达到分散的目的。分散剂聚丙烯酸钠作为聚电解质,其特征是具有一个大离子的骨架和一个当量数小、且独立的电荷相反的平衡离子。在静电斥力的作用下,分散剂聚丙烯酸钠有很强的电离性能,电离程度越完全,颜料粒子表面吸附离子的亲合力越大,则分散作用越有效。所以从分散机理看,聚丙烯酸钠是最理想的涂布颜料分散剂。
       在涂料制备中,影响颜料分散效果的因素有很多,例如分散方法,分散盘的转速及分散时间,混合强度,分散液的浓度(固含量),分散液中的电解质及金属离子化合价等。其中,分散剂的作用是最关键的。涂料制备过程中,颜料分散过程的基本目的是使流体介质和颜料充分混合,使每个颜料粒子变成在稳定环境里为流体介质包围的分散单体,既不絮凝,也不沉淀。对纸张涂料来说,还有另外的目的,就是希望通过分散,获得最高的颜料体积浓度;配制流变性良好的涂料混合物;降低胶粘剂用量;并使颜料粒子在涂层表面有良好的定向性能。
       根据相对分子质量的不同,聚丙烯酸钠可作为分散剂、洗涤助剂、絮凝剂等。由于低分子聚丙烯酸钠具有相对分子质量可调性,可适应不同的需要。
       相对分子质量低,单个粒子表面可停留多个分子,这样吸附于粒子表面的聚合物多,分散效果好,粘度低。若相对分子质量成倍增长,一个聚合物分子的周围停留多个粒子,形成颗粒桥而难达分散效果。所以涂料制备选用其中低相对分子质量500~5000的聚丙烯酸钠作为分散剂。低相对分子质量聚丙烯酸钠与大多数颜料可制得低粘度和高固含量的涂料,能提高颜料的细度和分散体系的稳定性,且具有溶于水、不易水解、不易燃、无毒、无腐蚀等特点,因此,选用低相对分子质量聚丙烯酸钠作为造纸涂料分散剂越来越受到重视。
       XQ-5040分散剂是高效低成本分散剂,它用量少,在研磨过程中无需另加辅助分散剂。对多种颜料所作的分散剂用量试验的结果表明,XQ-5040的最佳用量低,研磨的粘度也很低。其平L型分散曲线,说明用量过多也不致有不良影响。因此,可以选择适当用量的XQ-5040,颜料用量即使有变化,涂料的光学和物理性质仍可保持稳定。

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