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一些特种纸如特种包装纸、一次性纸餐具纸制品要求具有良好的防水性能。传统的防水纸制材料是在纸质表面覆塑一层膜，进而使其具有防水性，但这却使纸制品不能全部降解，造成环境污染，并且给以后的废纸回收处理以及二次纤维的利用也带来了困难。纸张防水剂与纸张纤维的亲和力较强，可降低纸张表面张力，具有良好的防水性能[1～3]，而且环保可降解，因而受到人们的关注[4～8]。本课题合成了一种疏水性丙烯酸树脂类纸张防水剂，采用表面施胶的方法进行了防水性能实验，对施胶后纸张的物理性能进行了研究。
1的实验
1.1的疏水性丙烯酸树脂纸张防水剂的制备
1.1.1的原料
丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、苯乙烯、乙烯基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、功能单体、聚乙烯醇、偶氮二异丁咪盐酸盐，均为化学纯。
1.1.2的合成工艺
合成工艺参照文献[8]，用均质机将丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、苯乙烯、乙烯基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、功能单体与聚乙烯醇水溶液预乳化形成乳液，装入带有通氮气装置的250m l三口瓶中，加入偶氮二异丁咪盐酸盐水溶液，氮气保护下65℃反应6.5h，聚合得到疏水性丙烯酸树脂纸张防水剂。
1.1.3的接触角测定
用J G W-36 0 a接触角测试仪测量水在经过防水剂处理过的纸样表面的接触角。
1.1.4的渗透时间测定
将测试纸样四边折起，做成底边长约20m m的正方形小船，放置于装有适量硫氰酸钠溶液的培养皿，立即向纸样内滴入一滴1％氯化铁溶液，记录当氯化铁溶液刚出现红色时的准确时间，即为渗透时间。渗透时间越长，说明防水效果越好。
1.2的疏水性丙烯酸树脂纸张防水剂的应用
1.2.1的实验原料
丙烯酸树脂纸张防水剂，自制，固含量21.0%，p H值6～7；聚乙烯醇(1799)；阳离子淀粉。
1.2.2的实验仪器
YQ-Z-23A型电动纸张耐破度测定仪；Z LL-IO型纸张拉力实验机；Z S L D-1000型纸张撕裂度测定仪；N Z-L14型纸张耐折度测定仪；Z T Q-1000型纸张透气度测定仪；JSM26460LV型SEM电镜。
1.2.3的表面施胶液的制备及应用
聚乙烯醇水溶液：向反应器中加入96g水和4g聚乙烯醇，搅拌升温至9 0℃，0.5 h后得到4%聚乙烯醇水溶液。
阳离子淀粉水溶液：向反应器中加入9 0 g水和10 g阳离子淀粉，缓慢搅拌下升温至95℃，0.5h后得到10%阳离子淀粉水溶液。
表面施胶液的制备：将适量聚乙烯醇和阳离子淀粉糊化液倒入反应器中，按比例加入丙烯酸树脂纸张防水剂和水，60～80℃搅拌15m i n后得到一定浓度的表面施胶液。
表面施胶：采用手工涂布对定量为(6 0±0.5)g/m2的未施胶纸张进行表面施胶，涂布量为3.0g/m2，施胶纸张在上光机中干燥5m i n(120℃)。纸样经恒温恒湿处理24h后进行防水性能检测。
1.2.4的纸张防水性能检测
纸张防水性能按照G B/T 1540-20 02《纸和纸板吸水性的测定》标准中可勃值测定方法，测定3 0 s内单位面积纸张表面的吸水量，以g/m 2表示。根据吸水量来研究防水剂用量、聚乙烯醇用量、阳离子淀粉用量对纸张防水性能的影响。
1.2.5的纸张物理性能检测及电镜分析
按照国家标准测定处理前后纸张的物理性能，用SEM电镜分析处理前后纸张的表面形态。
2 结果与讨论
2.1的防水性能的影响因素
在聚合过程中加入了甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵使丙烯酸树脂带有正电性，所以丙酸树脂防水剂用作表面施胶剂时可以通过静电吸引作用更好地吸附在纸张纤维上。在手工涂布后干燥的过程中，随着水分的蒸发和温度的升高，乳液逐渐成膜，纸张防水剂含有的非极性疏水基团排列在纤维外侧，形成疏水屏障，从而使纸张具有一定的疏水性[9]。
2.1.1的防水剂用量对防水性能的影响
固定聚乙烯醇用量2.0%（占施胶液的质量分数，下同），阳离子淀粉用量1.5%，研究了防水剂用量对防水性能的影响，结果如图1所示。
从图1可以看出，随着防水剂用量增加，纸张的吸水值逐渐降低；当防水剂用量增加至0.8%时，吸水值降低至15.7g/m2，再增加防水剂用量，吸水值降低不再明显。
2.1.2的聚乙烯醇用量对防水性能的影响
聚乙烯醇成膜强度高、黏结力强，与丙烯酸树脂防水剂、阳离子淀粉共同使用，可以减少防水剂的损失，提高留着率。固定防水剂用量0.8 %，阳离子淀粉用量1.5%，研究了聚乙烯醇用量对防水性能的影响，结果如图2所示。
由图2可知，初期随着聚乙烯醇用量的增加，纸张的疏水性能逐渐提高，当聚乙烯醇用量为2.0%时，吸水值为15.7g/m2。但当聚乙烯醇用量高于2.0%时，聚乙烯醇中的亲水基团使得吸水值开始变大，纸张的疏水性能开始降低。
2.1.3的阳离子淀粉用量对防水性能的影响
阳离子淀粉作为表面施胶可以提高纸的表面强度，消除掉粉的现象，改善黑白或彩色喷墨印刷效果。另外还可以节约添加剂，降低原料的流失。固定防水剂用量0.8%，聚乙烯醇用量2.0%，研究了阳离子淀粉用量对防水性能的影响，结果如图3所示。
从图3可以看出，随着阳离子淀粉用量的不断增加，纸张的防水性能逐渐提高，当阳离子淀粉用量为1.5%时，纸张的吸水值为15.7g/m2，继续增加阳离子淀粉的用量，疏水效果变化已经很小。
2.2的施胶后纸张的性能变化
2.2.1的施胶后纸张接触角测定用胶头滴管吸水，在距纸张1c m处将水滴到纸张表面；3 s后，用静滴接触角／界面张力测量仪测量其接触角，结果表明经防水剂处理过的纸张接触角为116.7°，纸张具有较低的表面能。
2.2.2的施胶后纸张渗透性能测定
将防水纸张试样做成底边长约20m m的正方形小船进行渗透性能测试，并与未做防水处理的普通纸张进行比较。结果发现普通纸张0 s变红，而经防水剂处理过的纸张56 s变红，表明经过表面施胶后的纸张试样具有一定的疏水性。
2.2.3的施胶后纸张的物理性能
对施胶前后纸张的物理性能进行了测试，结果如表1所示。
由表1可以看出，经过防水剂、聚乙烯醇和阳离子淀粉处理过的纸张不仅防水性能有很大提高，而且耐破指数、拉伸强度、撕裂度和耐折度等物理性能分别提高了78.2%、10 0.9%、50.0%和860%，透气度降低了44.7%。
2.2.4的施胶后纸张SEM电镜分析
对空白样和经表面施胶处理过的纸张试样进行了SEM电镜分析，结果如图4、图5所示。
从图4、图5中可以看出，经过丙烯酸树脂防水剂、阳离子淀粉、聚乙烯醇配成的施胶液表面施胶后，纸张表面平滑度明显改善，纤维排列更加紧密。
3的结论
疏水性丙烯酸树脂纸张防水剂，与阳离子淀粉、聚乙烯醇复配制成表面施胶液进行表面施胶实验。当防水剂用量0.8%,阳离子淀粉用量1.5%、聚乙烯醇用量2.0%时，纸张试样接触角为116.75°，渗透时间为56 s，纸张的耐破指数提高了78.2%，拉伸强度提高了10 0.9%，撕裂度提高了50.0%，耐折度提高了860%，透气度降低了4 4.7%。由S E M图片可见纤维表面更加平滑。该防水剂由于用量少、防水效果好，可用于特种包装纸、一次性餐具纸。
