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本文以木薯淀粉为接枝骨架,甲基丙烯酸十二氟庚酯为单体,通过乳液聚合的方法合成木薯淀粉-含氟丙烯酸酯接枝共聚物,制备新型纸张施胶剂。具体内容和结果如下:
采用单因素分析,考察常规和超声波合成条件下乳化剂种类和用量、引发剂种类和浓度、单体与淀粉质量比、反应温度、反应时间和搅拌速度等因素对接枝率、接枝效率和单体转化率的影响。确定常规合成接枝共聚乳液的最佳工艺条件为:乳化剂S200用量1.46%,引发剂(NH4)2S2O8浓度45.56mmol/L,反应温度45℃,反应时间5h,单体淀粉质量比1.02:1,搅拌速度450rpm时,制得接枝共聚物的接枝率、接枝效率、单体转化率分别为67.26%、87.48%、72.03%;超声波合成接枝共聚乳液的最佳工艺条件为:乳化剂S200用量1.24%。复合引发剂K2S2O8和NaHS03物质的量比值4:1,浓度22.68mmol/L,单体淀粉质量比1.01:1,反应温度45℃,反应时间3h时,制得接枝共聚物的接枝率、接枝效率、单体转化率为74.45%、87.83%、80.20%。
通过扫描电镜、红外光谱、差示扫描量热仪、X射线衍射仪和X射线光电子能谱等分析手段,对木薯淀粉反应前后的表面形态和内部结构进行表征。结果表明木薯淀粉与甲基丙烯酸十二氟庚酯发生了接枝共聚反应。
木薯淀粉-含氟丙烯酸酯接枝共聚乳液的涂布应用实验表明,使用接枝淀粉乳液处理后的纸张,防油性能、耐破强度和抗张强度有所增强。
采用顶空气相色谱检测乳液样品中残余单体的浓度,利用项空气相色谱出峰信号值与乳液样品中残余单体浓度存在的线性关系,拟合直线方程为Y=2.00345×106X。通过检测聚合乳液中残余单体的项空气相色谱出峰信号值得出残余单体的浓度,从而计算单体的转化率,并对其进行线性回归,可求得常规合成条件下乳液聚合的表观活化能为27.96kJ·mol-1,超声波合成条件下乳液聚合的表观活化能为23.30kJ·mol-1,后者合成过程中表观活化能较低,加速了乳液聚合,缩短了反应的时间。由此可知,超声波对乳液聚合有较大的促进作用。