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纳米羧甲基淀粉在微涂纸中的应用
 [打印]添加时间:2018-09-18   有效期:不限 至 不限   浏览次数:6

纳米羧甲基淀粉(NCMS)是一种以淀粉为主要原料,经过纳米化和羧甲基化的淀粉衍生物,是一种典型的纳米高分子电解质。羧甲基淀粉常用作造纸涂布用粘结剂,NCMS具有比羧甲基淀粉更优异的性能,更低的粘度、良好的成膜性和强粘结力。本研究采用双螺杆挤出技术,以螺杆和料筒组成的塑化挤压系统为反应器,通过双螺杆挤压进行塑化、羧甲基化和交联制备NCMS,研究其作为涂布胶粘剂对微量涂布纸张性能的影响,以期为新型涂布胶粘剂NCMS在涂布纸中的应用提供基础数据。

1 纳米羧甲基淀粉(NCMS)的制备

采用双螺杆挤压法制备纳米羧甲基淀粉(NCMS),称取5.0kg玉米原淀粉、甘油300g、一氯乙酸500g和氢氧化钠400g,在高速搅拌机中混合均匀后,加蒸馏水调节体系水分质量分数至25%,将混合料经由喂料器加入到挤压机内挤压反应,螺杆转速250r/min,并在挤压机后端处以液体喷枪注入交联剂环氧氯丙烷60g,对挤出物进行烘干,粉碎,得NCMS产品,羧甲基取代度为0.32。

2 微涂纸涂料的制备

参照微涂纸企业的配方设计了4组涂料,见表1(各组分用量均以颜料的质量为基准)。

3 成膜性能

图2为20%的NCMS和氧化淀粉成膜图。由图2可知,NCMS成膜性好,膜光滑、平整、透明度高,膜可以整张揭起;氧化淀粉成膜性差,膜易脆、易破裂,干燥后难以揭膜。

4 NCMS对微涂纸性能的影响

4.1涂料性能

由表2可以看出,4种涂料配方的固含量和pH值差异极小,具有可比性,分别采用10%、12%和14%的NCMS取代20%普通氧化涂布淀粉,涂料的粘度和保水值变化明显。粘度是影响涂料性能的重要因素之一,粘度过高,涂料的流动性变差,渗透量减少,影响涂布纸的强度。

NCMS比普通氧化淀粉的保水性能更优异,涂料保水性能越好,越有利于颜料粒子间以及涂料与原纸间的粘结,获得更均匀的涂层结构。

4.2 微涂纸光学性能

氧化淀粉色泽纯白,粉末白度高,双螺杆挤压制备的NCMS略带黄色,对微涂纸的白度略有影响,随NCMS的用量增加,纸张光泽度提高,因为NCMS塑性良好,收缩成膜性好于氧化淀粉,提高纸页的光泽度。

4.3 微涂纸印刷表面强度

NCMS用量12%的粘结力对表面强度的贡献相当于20%普通氧化淀粉;当NCMS用量14%时,纸页的印刷表面强度相比配方OS-20提高17.1%。NCMS颗粒粒径小,比表面积大,带负电荷少,对颜料的包裹填充作用强,填充在微涂纸表面孔隙的淀粉颗粒多,使微涂纸的印刷表面强度增加。

4.4 微涂纸抗张指数

当NCMS用量12%时,纸页的抗张强度基本达到配方OS-20的效果;当NCMS用量达14%时,纸页的纵向抗张指数提高5.5%,横向抗张指数提高11.3%。NCMS表面具有丰富的羟基及羧甲基,能和颜料及纤维形成羟基结合,提高纸页的抗张强度。

4.5 微涂纸油墨吸收性

NCMS取代普通涂布淀粉用于微涂纸涂布,对涂布纸油墨吸收性能影响不大。

5 结论

NCMS取代氧化淀粉制备微涂纸涂料,能显著提高涂料的保水性能,当使用14%NCMS取代20%氧化淀粉时,保水性能提高25.3%,涂料的粘度下降12.4%,有利于制备“高浓低粘”涂料,涂布纸的印刷表面强度为0.89m/s,纸页的纵向抗张指数为47.8N·m/g,横向抗张指数为21.7N·m/g,油墨吸收性为36.8%。


 
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