阳离子聚乙烯醇的制备及其在彩喷纸中的应用研究

论文摘要

本课题主要研究彩喷表面涂布的涂料配方,来改善纸张的打印性能。涂布涂料主要由颜料、胶粘剂和助剂组成。聚乙烯醇（PVA）是最常用的胶粘剂,它是一种水溶性聚合物,由于具有良好的黏结性、成膜强度和颜分散性,在造纸工业中常用作胶黏剂广泛运用于涂料的配制中。考虑到喷墨墨水常为带负电荷的阴离子,因此常在涂料中添加阳离子固色剂,能与阴性的纸张纤维更好的结合,从而改善纸张的喷墨打印效果。但阳离子固色剂即使使用量很少,也会对涂料粘度造成很大负面影响。本实验的目的是用阳离子聚乙烯醇替代固色剂,以达到同样好的打印效果。聚乙烯醇和醚化剂是本课题中最重要的两种原料,首先通过试探性实验从最常用的胶粘剂和醚化剂中,选定适合本课题的主要原料。先将两种聚乙烯醇与三种醚化剂分别反应,将合成的阳离子聚乙烯醇作为胶粘剂,应用到彩色喷墨打印纸的表面涂布中,通过测试打印效果选定实验原料。结果表明PVA217和固体醚化剂2,3-环氧丙基三甲基氯化铵（GTA）适合作为反应原料。其次,将PVA217与固体GTA反应,通过正交实验确定pH、反应时间、原料质量比对聚乙烯醇阳离子改性产物阳离子度的影响,得到了聚乙烯醇阳离子改性的最佳工艺条件：GTA和PVA之比为10：10（克：克）,反应时间为2.5h,反应pH为9。并对产物结构进行红外光谱表征。然后以优选工艺条件醚化聚乙烯醇,以二氧化硅为颜料、六偏磷酸钠为分散剂,改变咬粘剂与颜料的比值,配制涂料。通过成纸的打印性能测试,确定最佳胶颜比。接着将试制彩喷纸与原纸及市售彩喷纸做比较,确定涂布效果的提高以及是否具有市场应用的可行性。研究表明试制彩喷纸的质量明显高于未醚化聚乙烯醇涂布的纸张,且其打印质量超过了市场上低级别的彩喷纸,只要条件允许,完全有能力赶超高质量的市售纸。最后设计四组实验,分别用原PVA、阳离子PVA做胶粘剂,并与添加固色剂的纸样对比打印效果。结果表明当同时添加阳离子PVA和固色剂时,印刷效果最好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 喷墨印刷研究基础知识
• 1.1.1 喷墨打印的种类
• 1.1.2 喷墨打印墨水的组成
• 1.1.3 彩喷纸的分类
• 1.1.4 彩喷纸涂料的组成
• 1.1.5 喷墨打印质量检测方法
• 1.2 聚乙烯醇概述
• 1.2.1 聚乙烯醇的特点
• 1.2.2 聚乙烯醇的改性研究现状
• 1.2.3 聚乙烯醇的应用
• 1.3 阳离子醚化剂的合成研究
• 1.4 阳离子度的测定方法
• 1.5 本课题的研究目的和意义
• 1.5.1 本课题的研究目的
• 1.5.2 本课题的研究意义
• 2 材料与方法
• 2.1 阳离子聚乙烯醇的制备
• 2.1.1 探索性实验
• 2.1.2 合成工艺的优化
• 2.2 阳离子聚乙烯醇的应用
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 实验方法
• 2.3 自制彩喷纸与其它彩喷纸的性能比较
• 2.3.1 自制彩喷纸与市售彩喷纸的对比
• 2.3.2 自制彩喷纸与添加固色剂的涂布彩喷纸比较
• 3 结果与讨论
• 3.1 优选最佳醚化剂与胶粘剂
• 3.1.1 采用不同的聚乙烯醇对喷墨打印性能的影响
• 3.1.2 采用不同的醚化剂对喷墨打印性能的影响
• 3.1.3 小结
• 3.2 阳离子聚乙烯醇合成条件优化
• 3.2.1 阳离子化反应条件优化
• 3.2.2 红外光谱表征
• 3.2.3 纸张性能分析
• 3.2.4 对喷墨打印质量影响
• 3.2.5 挑选最佳胶颜比
• 3.2.6 小结
• 3.3 自制彩喷纸与其他彩喷纸性能比较
• 3.3.1 自制彩喷纸与市售纸的对比
• 3.3.2 自制彩喷纸与添加固色剂的涂布彩喷纸比较
• 3.3.3 小结
• 4 结论
• 5 展望
• 6 参考文献
• 7 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 8 致谢
• 附录