聚氨酯在紙張抄造過程中的應(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。

      在其他實驗參數(shù)均相同、pH=6.5～8.5 時，測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；同時比較陽離子松香膠和 AKD 對木漿和草漿的施膠效果。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在相同的實驗條件下，陽離子聚氨酯膠的施膠度明顯大于陽離子松香膠和 AKD，說明陽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紙張聚氨酯化的實驗中，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增強(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程中終點的選擇對合成產(chǎn)物的影響，并測定了甲苯 -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、封閉過程中預(yù)聚體的—NCO 基團(tuán)隨時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)劑的選擇和封閉時間等對封閉效果的影響。研究結(jié)果表明：異氰酸酯基在與亞硫酸氫鈉封閉時應(yīng)在低溫下進(jìn)行，此時異氰酸酯基與水和溶劑的反應(yīng)受到限制，副反應(yīng)減少。這主要是因為異氰酸酯基與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)體系中存在競爭反應(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，成紙各項物理性能的變化。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，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，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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