聚氨酯在紙張抄造過(guò)程中的應(yīng)用首先要合成聚氨酯水分散乳液。如下圖為水性聚氨酯合成工藝流程。

      在其他實(shí)驗(yàn)參數(shù)均相同、pH=6.5～8.5 時(shí)，測(cè)定以本合成膠作為施膠劑、用木漿和草漿所抄紙張的施膠度；同時(shí)比較陽(yáng)離子松香膠和 AKD 對(duì)木漿和草漿的施膠效果。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，陽(yáng)離子聚氨酯膠的施膠度明顯大于陽(yáng)離子松香膠和 AKD，說(shuō)明陽(yáng)離子聚氨酯膠具有更好的施膠效果。研究水性聚氨酯乳液對(duì)紙張聚氨酯化的實(shí)驗(yàn)中，首先研究了聚氨酯預(yù)聚體的合成、聚氨酯的封閉 - 解封以及聚氨酯與纖維中羥基之間的反應(yīng)機(jī)理，并探討了封閉型水性聚氨酯型紙張?jiān)鰪?qiáng)劑在紙張涂布和造紙濕部添加中的應(yīng)用。在聚氨酯預(yù)聚體的合成方面，主要討論了原料的純度和合成過(guò)程中終點(diǎn)的選擇對(duì)合成產(chǎn)物的影響，并測(cè)定了甲苯 -2， 4-二異氰酸酯的純度、聚乙二醇（PEG）的水分、聚乙二醇的羥值、封閉過(guò)程中預(yù)聚體的—NCO 基團(tuán)隨時(shí)間的變化以及封閉后聚氨酯乳液的封閉率。在研究聚氨酯預(yù)聚體封閉 - 解封機(jī)理的過(guò)程中，分別討論了異氰酸酯基與亞硫酸氫鈉和香草醛的封閉 - 解封機(jī)理，同時(shí)還研究了異氰酸酯基的含量、封閉劑的選擇、促進(jìn)劑的選擇和封閉時(shí)間等對(duì)封閉效果的影響。研究結(jié)果表明：異氰酸酯基在與亞硫酸氫鈉封閉時(shí)應(yīng)在低溫下進(jìn)行，此時(shí)異氰酸酯基與水和溶劑的反應(yīng)受到限制，副反應(yīng)減少。這主要是因?yàn)楫惽杷狨セc亞硫酸氫鈉的封閉體系是在亞硫酸氫鈉的水溶液中進(jìn)行的，該反應(yīng)體系中存在競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)，而低溫有利于異氰酸酯基與亞硫酸氫鈉的反應(yīng)，因此封閉溫度應(yīng)低于10 ℃。而異氰酸酯基與香草醛的封閉反應(yīng)在常溫下即可進(jìn)行；尚尉等人研究了水性聚氨酯預(yù)聚體乳液添加于紙漿中對(duì)紙張進(jìn)行聚氨酯化處理，討論了乳液添加量分別為 4%、7%、10%、15%和 18%時(shí)，成紙各項(xiàng)物理性能的變化。采用 FT-IR 光譜和電子顯微鏡觀察相結(jié)合的方法，分析了所合成的聚氨酯復(fù)合材料的物理特性以及表面形態(tài)。研究結(jié)果表明：當(dāng)乳液添加量為 18%時(shí)，成紙的濕抗張指數(shù)、干抗張指數(shù)、撕裂度和耐折度可分別提高到原紙的 5.96、1.58、1.19和 1.47 倍。FT-IR 分析和掃描電鏡觀察可以證實(shí)，聚氨酯預(yù)聚體與纖維素的羥基反應(yīng)生成了氨基甲酸酯結(jié)構(gòu)，紙頁(yè)的纖維間連接了許多絲狀和薄膜狀物質(zhì)，這些物質(zhì)在纖維之間尤其是纖維與纖維交叉的地方形成架橋結(jié)構(gòu)，從而起到增強(qiáng)作用。

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