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彩喷纸涂料的研制及稳定性研究

作　者: 黄彩霞
导　师: 黎振球；林润惠
学　校: 青岛科技大学
专　业: 制浆造纸工程
关键词: 彩色喷墨打印纸涂料稳定性硅溶胶制备
分类号: TS727
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本论文在综合相关文献基础上,研究了常压和加压状态下,单质硅溶解法制备硅溶胶的性能;并对以硅溶胶为颜料配制的彩色喷墨打印纸涂料的稳定性及应用进行了深入探讨。1.研究了常压状态下单质硅溶解法制备硅溶胶的工艺,并初步探索了加压状态下的硅溶胶制备。实验结果表明:常压状态下,硅溶胶制备的最佳工艺为:200mL蒸馏水中加入10g硅粉和0.3g氢氧化钠,反应温度80℃,反应时间8h,所得硅溶胶粒径在30nm左右;加压状态下的硅溶胶制备,较佳条件为反应压力0.5MPa,反应温度160℃,硅粉用量15g,氢氧化钠0.4g,反应时间10h,可制得粒径在100nm以上,单分散状态良好的硅溶胶。2.从胶体化学理论出发,利用高分子溶液对溶胶的保护作用,往涂料体系中加入自制的聚丙烯酰胺,来控制低固含彩喷纸涂料中胶粒的团聚。系统考察了保护剂聚丙烯酰胺合适的分子量,适宜的胶粘剂PVA的型号,以及二者与阳离子添加剂、聚乙烯蜡乳液助剂等因素加入量对涂料体系稳定性的影响。通过单因素实验和正交试验确定的较佳的低固含涂料配方为:硅溶胶100g,PAM(分子量1.11×104)加入量0.6g,PVA235加入量3g,固色剂IJ-450加入量30g,聚乙烯蜡乳液加入量0.7g。3.采用含少量溶剂的水溶液聚合法合成了超低分子量聚丙烯酰胺,以乙醇为移热溶剂,甲酸钠为链转移剂,过硫酸铵为引发剂,在反应温度80℃,单体滴加时间2h,反应时间2h的条件下,采用正交试验法确定的合成工艺为:甲酸钠用量11g,过硫酸铵用量0.6g,单体浓度20%,溶剂量0.9g。4.采用正交试验法配制高固含彩喷纸涂料,探讨了不同种类的颜料、胶粘剂、阳离子添加剂和涂布量对涂布样品性能的影响。结果表明:采用硅溶胶Ⅱ,PVA235和Poly-DMDAAC为主要成分配制涂料,涂布量在10-12g/m2时,涂布样品的白度和色密度表征最佳。分别采用傅里叶变换红外光谱仪和透射电镜对两种硅溶胶进行检测,结果显示:二者红外光谱表征一致,但硅溶胶Ⅱ分散均匀,粒径均一,而硅溶胶Ⅰ分散性不及前者,有大颗粒团聚体出现。5.采用国产硅溶胶SW-30,PVA235和Poly-DMDAAC为主要成分配制涂料进行中试研究和成本分析,所得彩喷纸性能接近于进口品,成本降低。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
1 文献综述  10-32
  1.1 彩色喷墨打印纸简介  10-13
    1.1.1 彩喷纸特点及影响因素分析  11-13
    1.1.2 彩喷纸涂层分类及组成  13
  1.2 颜料——硅溶胶  13-21
    1.2.1 硅溶胶的性质  14-15
    1.2.2 硅溶胶的制备  15-17
    1.2.3 硅溶胶的稳定性分析  17-20
    1.2.4 硅溶胶在彩喷纸涂料中的应用  20-21
  1.3 保护剂——聚丙烯酰胺  21-22
    1.3.1 溶液聚合法  21-22
    1.3.2 乳液聚合法  22
    1.3.3 悬浮聚合法  22
    1.3.4 辐射聚合法  22
  1.4 胶粘剂——聚乙烯醇  22-27
    1.4.1 聚乙烯醇的制备及特征  23
    1.4.2 聚乙烯醇在彩喷纸涂料中的应用  23-27
  1.5 稳定性的相关理论  27-30
    1.5.1 静电稳定理论  27-28
    1.5.2 空间位阻稳定理论  28-29
    1.5.3 电空间稳定理论  29
    1.5.4 空位稳定理论  29-30
  1.6 本课题研究的目的和意义  30-32
2 硅溶胶的制备  32-46
  2.1 实验部分  33-34
    2.1.1 反应原理  33
    2.1.2 试剂和仪器  33-34
    2.1.3 制备方法  34
  2.2 结果与讨论  34-45
    2.2.1 常压状态下工艺条件对硅溶胶制备的影响  34-39
    2.2.2 加压状态下工艺条件对硅溶胶制备的影响  39-45
  2.3 本章小结  45-46
3 低固含彩喷纸涂料的稳定性研究  46-61
  3.1 实验部分  46-51
    3.1.1 原料与试剂  46-47
    3.1.2 实验仪器  47
    3.1.3 聚丙烯酰胺的合成  47-49
    3.1.4 彩喷纸涂料的配制及检测  49-51
  3.2 结果与讨论  51-60
    3.2.1 低分子量聚丙烯酰胺合成的正交试验分析  51-52
    3.2.2 不同分子量聚丙烯酰胺对硅溶胶体系的影响  52
    3.2.3 胶粘剂对硅溶胶体系的影响  52-54
    3.2.4 彩喷纸涂料体系稳定性的单因素实验  54-58
    3.2.5 彩喷纸涂料稳定性的正交试验  58-60
  3.3 本章小结  60-61
4 高固含彩喷纸涂料的应用研究  61-70
  4.1 实验部分  61-63
    4.1.1 实验原料  61
    4.1.2 实验仪器  61-62
    4.1.3 正交试验方案  62
    4.1.4 实验方法及检测  62-63
  4.2 结果与讨论  63-67
    4.2.1 正交试验结果分析  63-65
    4.2.2 硅溶胶的影响分析  65-67
    4.2.3 胶粘剂的影响分析  67
    4.2.4 阳离子添加剂的影响分析  67
  4.3 中试及批量生产  67-69
    4.3.1 工厂中主要的涂布条件及设备  68
    4.3.2 产品指标测试  68
    4.3.3 成本分析  68-69
    4.3.4 经济效益及社会效益  69
  4.4 本章小结  69-70
结论  70-72
参考文献  72-75
致谢  75-76
攻读学位期间发表的学术论文目录  76-77

彩喷纸涂料的研制及稳定性研究

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