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流变助剂对高浓涂料流变性及涂层表面性能影响的研究

作　者: 黄俊
导　师: 杨仁党
学　校: 华南理工大学
专　业: 制浆造纸工程
关键词: 流变助剂 高浓涂料 流变特性 粘弹性能 涂层结构 涂层表面性能
分类号: TQ630.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 221次
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内容摘要


近年来,随着我国经济结构的调整发展,商品包装领域对涂布白板纸的需求在数量和质量上也大大提高了。国内的生产厂家在完成了向刮刀涂布工艺转化的过程之后,希望能研制合适的涂料来满足生产和市场的要求,以最低的成本获取最大的市场和经济效益,所以在制备刮刀涂布涂料时必须朝着“高浓低粘”的方向进行,即涂料液浓度要求为60 %以上,同时具有剪切稀化的流变性,在较高剪切速度下有较低的粘度。流变助剂在涂料配方中起着改善涂料流变性能的作用,而涂料流变性是影响涂布加工纸质量的重要因素之一。本论文以造纸涂料的流变助剂为主要研究对象,全面分析并比较了流变助剂羧甲基纤维素(CMC)、氧化淀粉、丙烯酸碱润胀乳液(L255)和聚乙烯醇PVA对涂料流变性及涂层表面性能的影响。经实验研究发现,CMC和L255对典型工厂涂布配方的流变调节作用影响是明显的,中低剪切表观粘度都能在剪切速率范围内下降两个数量级左右,但L255对涂料的粘度增加作用要强些,因此可以用较低量的L255便达到与较高用量CMC相似的效果。用拟合公式对四种流变助剂的各流变曲线进行拟合,中低剪切条件下涂料呈现明显的剪切稀化特性,用Cross模型进行拟合,在高剪切条件下,用H-B模型进行拟合,但是四种流变助剂的涂料在超过一定的剪切速率后粘度有程度不一的增加现象,尤其是淀粉和PVA的涂料剪切增稠最为明显,它们更多时候是作为辅助胶黏剂而非良好的流变助剂使用。涂料的线性粘弹区都在3%以内,在此区域内进行频率扫描,L255的粘弹模量与PVA的接近,淀粉的模量最低。随着频率的增加,弹性模量呈现先上升后稳定的趋势,而粘性模量则相反变化,并且涂料的相位角都没有超过15°,涂料的弹性特性要强于粘性特性。用SEM和AFM等分析手段,对涂层表面结构的表征以及涂层表面性能进行了分析,添加流变助剂后,在高倍放大状态下可以看到涂层颜料粒子的堆积状态,涂层存在着大小不一的空隙,CMC和L255能赋予涂层较好的光泽度和平滑度,但是淀粉和PVA则能保证涂料有较好的油墨吸收性和较高的拉毛强度。因此,在高浓涂料中,若是以GCC和高岭土为主要颜料,则要控制流变助剂的用量,添加量不能太高以免引起流动性能的恶化,同时根据对涂层表面性能的不同要求,选择合适的流变助剂及其用量,调整涂料配方。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-11
第一章 绪论  11-27
  1.1 国内涂布纸市场及发展趋势  11-13
  1.2 国外涂布纸市场发展及趋势  13-14
  1.3 涂布工艺发展对涂料的要求  14-15
  1.4 造纸涂料的流变性  15-26
    1.4.1 影响涂料流变性能的因素  15-22
    1.4.2 造纸涂料的流变行为  22-24
    1.4.3 涂料流变性能的基本要求  24-25
    1.4.4 涂料流变性研究的重要性  25-26
  1.5 本课题的研究目的、意义及主要内容  26-27
第二章 高浓涂料配方及底涂涂料的选择  27-39
  2.1 实验原料、仪器及实验方法  27-29
    2.1.1 实验原料  27-28
    2.1.2 主要实验仪器  28
    2.1.3 实验方法  28-29
  2.2 实验配方  29-33
    2.2.1 高浓涂料配方的研制  29-33
  2.3 结果与讨论  33-38
    2.3.1 底涂涂料CMC 用量的选择  34-38
  2.4 本章小结  38-39
第三章 高浓涂料剪切稀化特性研究  39-58
  3.1 实验原料、仪器及实验方法  39-40
    3.1.1 实验原料  39
    3.1.2 主要实验仪器  39
    3.1.3 涂料流变性能测试  39-40
  3.2 粘度模型  40
  3.3 结果与讨论  40-57
    3.3.1 含CMC 和L255 的典型涂料配方流变性研究  40-42
    3.3.2 正交涂料配方流变性研究  42-48
    3.3.3 四种流变助剂对涂料剪切特性的研究  48-50
    3.3.4 含PCC 涂料流变性能图  50-57
  3.4 本章小结  57-58
第四章 流变助剂对高浓涂料粘弹特性及涂层表面性能的影响  58-75
  4.1 实验原料、方法及主要仪器  58-59
    4.1.1 实验原料  58
    4.1.2 实验方法  58
    4.1.3 主要仪器  58-59
  4.2 不同流变助剂的涂层表面结构表征  59-65
    4.2.1 涂层的 SEM 分析  59-63
    4.2.2 涂层的AFM 分析  63-65
  4.3 流变助剂对涂料粘弹特性的影响  65-67
  4.4 流变助剂对涂层物理性能的影响  67-74
    4.4.1 CMC 和L255 对涂层表面性能的影响  67-70
    4.4.2 正交配方涂层表面性能分析与讨论  70-72
    4.4.3 流变助剂对含PCC 涂层表面性能的影响  72-74
  4.5 本章小结  74-75
结论  75-78
参考文献  78-82
攻读硕士学位期间取得的研究成果  82-83
致谢  83

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 涂料工业 > 一般性问题 > 基础理论
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