纸张基本性能检测介绍

关键词： 新型材料 环境友好 功能 性能

纸张基本性能检测介绍（共3篇）

篇1：检测管基本知识介绍

1919年, 美国人发明了世界上第一支检测管:这支检测管, 是应用于检测作业环境的一氧化碳 (CO) 的浓度。早期的气体检测管不是直读, 而多使用比色法, 就是将检测管的变色情况与比色卡进行比较, 从而得到被测气体的浓度。在很多国家, 检测管法作为精密检测方法的一种补充, 得到了广泛的应用。在制造技术层面, 日本、德国、美国等发达国家居于领先地位。

美国华瑞集团公司成立于1991年, 是世界公认的光离子化 (PID) 技术领导者, 以及气体检测产品、无线传感网络、放射性检测产品与呼吸防护产品制造商。经过二十年来先进的技术, 优质的产品和完善的客服体系的高效运作, 美国华瑞集团不断发展壮大, 已经和全球120多个国家的石油、化工、冶金、燃气、环保、消防、政府安全等领域的众多企业与机构进行了合作, 参与了许多重要项目, 并得到了众多客户的一致赞誉。

2 检测管分类

检测管产品主要分为4大类:

2.1 气体检测管

气体检测管是一种在现场快速、直读测定气体浓度的检测手段。它是一支内装显色指示剂、外壁印有浓度刻度的玻璃管, 当一定体积的被测气体通过管内指示剂时, 发生显色化学反应, 测试人可通过变色界线读出气体浓度。气体检测管不同品种能够检测不同种类、不同浓度范围的气体, 且一次性使用。

气体检测管的优点:

与其他气体分析测定方法和技术相比, 检测管有如下优点:

使用方法, 检测管使用时只要用一定采用工具——手泵, 折断两端玻璃封口将检测管与手泵相连, 用于手泵将一定体积的气体抽过检测管, 即可在检测管表面的刻度上读出某种待测气体浓度。

速度快, 一次检测仅需几十秒至几分钟。

成本低, 用一个手泵作为工具, 消耗一支检测管即可实现一次测定, 而购买一台仪器需要花费相当于检测管成千上万倍的费用。

无需维护, 检测管本身为一次性消耗品, 不需要维护保养。

无需标定, 每批检测管进出前标定, 使用时不需再做标定, 因此也就不必配备相应的标定设备。

无需电能, 检测管使用时不需要任何电源。

目前, 我公司产品可以检测的气体有氨气 (NH3) 、苯 (C6H6) 、一氧化碳 (CO) 、硫化氢 (H2S) 、二氧化碳 (CO2) 、氟化氢 (HF) 、氯气 (Cl2) 、二氧化硫 (SO2) 、一氧化氮 (NO) 、二氧化氮 (NO2) 、磷化氢 (PH3) 、氯化氢 (HCl) 、碳氢总量 (Total HC) 、丙酮 (Acetone) 、丁酮 (MEK) 、甲苯 (C7H8) 、二甲苯 (C8H10) 、氯乙烯 (CH2CHCl) 、三氯乙烯 (CHCl CCl2) 、氰化氢 (HCN) 、甲硫醇 (RSH) 、臭氧 (O3) 、丁烷 (C4H10) 、汽油 (Cn Hm) 、柴油 (Diesel) 、水蒸汽 (H2O) 、乙醇 (C2H5OH) 、苯酚 (C6H5OH) 、溴甲烷 (CH3Br) 、甲胺 (CH3NH2) 、二氧化氯 (Cl O2) 等30余种及其不同浓度范围的气体

气体检测管用途广泛, 例如:

化工生产过程中各种有害气体浓度的监测;

在农业生产中, 温室大棚内的二氧化碳气体浓度;养鸡场需测定鸡舍空气中氨气、二氧化碳气体浓度;室内环境中的苯、甲醛、甲苯等有害气体。

2.2 RAE-SEP管

RAE-SEP管, 即RAE-分离管, 它是与我公司仪器UltraRAE (PGM7200) 配合进行使用的:

因为Ultra RAE是应用PID传感器对VOC (Volatile Organic Compounds) 气体进行检测, 而PID传感器本身没有太多的选择性, 对多数有挥发性的有机物都会有响应;而RAE-SEP管它们利用了化学吸收或物理吸收的原理, 对一些可能存在的干扰物质进行吸收, 是提高其选择性的一种简单、有效的方法;

其现在包含以下三个品种: (1) RAE-SEP Benzene

(1) RAE-SEP Benzene管:

在汽油的蒸气中, 或在其精炼的过程中, 可以排除甲苯、二甲苯、环己烷等的干扰, 测定其中苯的含量;

(2) RAE-SEP Halocarbon管:

在石化生产过程中, 当有其它有机溶剂存在的情况下, 可以测定二氯甲烷的含量;

3) RAE-SEP Butadiene管:

在聚合物或橡胶生产过程中测定丁二烯的含量;

2.3 RAE-PRE管

RAE-PRE管是为了配合我公司仪器PID传感器的使用, 一般它们起过滤作用, 它们不需要进行标定, 也没有颜色的变化;

其现在包含以下三个品种:

(1) VOC Zeroing Tube (挥发性有机物调零管) :

它是利用活性碳作为填充物, 用于ppb RAE的零点校正, 在异丁烯的环境中, 它可以达到5ppb以下的读数;它也可以用于其它电化学的一氧化碳传感器、没有过滤层的一氧化碳检测管, 用以除去干扰的有机蒸气;

(2) VOC/CO2Zeroing Tube (挥发性有机物及二氧化碳调零管) :

它是在VOC Zeroing Tube的基础上, 增加了二氧化碳的过滤层, 用于PID传感器及二氧化碳传感器在仪器上的使用;

(3) Humidity Filtering II (湿度过滤管II) :

(4) 它是为了对被测气体进行干燥, 以避免对PID传感器产生影响;因为过高的湿度会提高PID传感器的灵敏度;如果相对湿度大于80%, 而传感器又有些脏的话, 则可能会导致电流泄漏, 现象就是读数的漂移;而这种管子, 可以在一般条件下, 使相对湿度保持20%以下的时间在30分钟以上;

2.4 发烟管

篇2：纸张基本性能检测介绍

《珠江三角洲地区改革发展规划纲要 (2008-2020) 》明确指出:建设生态文明社会, 要发展特种功能、环境友好和高性能结构的新型材料。具体到混凝土制品, 不仅需要具有结构材料的强度性能, 而且在某些场合还需具备美化环境、保护环境、调节生态平衡的功能。在此情况下, 植被型生态混凝土应运而生。它是一种具有连续多孔大孔结构, 并且能使植物在其孔隙中生长, 而根系可以通过混凝土基架深入到土壤层中, 源源不断地吸收土壤中养分的特种功能性建筑材料[1]。植被型生态混凝土不但能够扩大城市路面的透水、透气面积, 增加行人、行车的舒适性和安全性, 减少与吸收交通噪音和粉尘, 而且可以调节城市空间的气温与湿度, 增加城市和乡村的绿色空间, 维持地下土壤的水位和生态平衡, 将有望应用于公园、人行道、停车场、护岸防坡、城市的道路两侧及中央隔离带等部位, 具有极为重要的社会意义和广阔的市场前景。

目前, 欧美和日本等国家对植被型生态混凝土的研究和应用起步较早, 在某些方面已经形成一些成熟的技术, 进入到了实际的应用阶段, 而在我国其作为一种新产品出现的时间较短, 开展的研究工作并不多。本文在探讨植被型生态混凝土结构特征与性能指标的基础上, 研究了其各性能指标的检测方法, 进一步加深对植被型生态混凝土的性能认识, 为其实际推广应用奠定理论基础与技术支撑。

2 植被型生态混凝土的结构特征

植被型生态混凝土需要形成多孔、大孔的相互连通的孔隙构造, 满足植生透水的要求。因此, 混凝土中粗骨料所占的比例很高, 细骨料少或者没有, 粗骨料可以相互靠拢形成骨架, 构成骨架-孔隙结构。植被型生态混凝土的填充形式可以假设成[2]:骨料为固相, 胶结材浆体为液相, 孔隙为气相。固相、气相和液相分别在索带 (Funicular) 的第一区域 (Funicular-1) , 即固相和液相搭接良好且气相连通, 如表1所示。虽然气相独立的索带第二区域 (Funicular-2) 的一部分包含在Funicular-1区域中的时候也符合要求, 但当为Funicular-2结构时, 混凝土的透水性和透气性差, 不能形成较好的多孔、大孔结构。在Funicular-1区域中, 植被型生态混凝土可以调整骨料粒径的大小和胶凝材料的多少形成直径大小不同的孔隙, 满足不同植生用途的需要。

3 植被型生态混凝土各性能指标及其检测方法

3.1 强度及其检测方法

植被型生态混凝土的强度受多种因素的影响, 主要有原材料的性能 (如水泥品种与标号、骨料品种与级配) 、水胶比、孔隙率、成型方法和养护条件等。对于植被型生态混凝土强度大小的设计以及对强度类型 (抗压或抗折强度) 的要求, 我国均没有相应的规定。日本已经广泛地开展了植被型生态混凝土的研究工作, 并进行了大量的应用试验, 其提出的设计指标具有一定的科学性。根据混凝土强度的高低和孔隙情况, 可分为“强度重视型”和“植生重视型”两种。“强度重视型”主要应用在人行道以及高速公路的路肩隔板等, 一般要达到20MPa以上;“植生重视型”主要用于植被护坡, 对强度要求不高, 一般达到10~20MPa即可。

由于植被型生态混凝土结构的特殊性, 存在着大量的大孔隙蜂窝结构, 不是致密的实体结构, 其强度形成与普通混凝土有很大的差别。由于植被型生态混凝土单粒径的粗骨料间相互以点状接触, 接触点的分布状况非常不规则, 胶结材浆体对粗骨料的粘结面积减小, 从而导致了植被型生态混凝土强度的降低, 也是致使混凝土强度不足的根本原因所在。参照普通混凝土的强度理论[3], 可以通过提高植被型生态混凝土内聚力和粘附力来提高其强度。若要提高内聚力, 就必须保证胶结材浆体自身具有较高的强度, 减少水泥石自身的缺陷, 而提高粘附力就得通过改善胶结材浆体与粗骨料粘结层的微观结构来实现。根据这一理论, 提高植被型生态混凝土强度可从以下两方面采取措施: (1) 采用标号较高的水泥、选取合适的水胶比和选择适当数量的添加剂来提高胶结材浆体的强度; (2) 增加骨料表面浆体包裹层厚度、接触点数量、改善骨料粒径及骨料的表面积特征提高粗骨料间的粘结面积。

植被型生态混凝土的抗压强度试验参照《普通混凝土力学性能试验方法标准》 (GB/T50081-2002) 有关规定执行, 成型边长为150mm的正立方体试件, 同龄期的3个试件为一组, 放入标准养护室中养护至规定龄期, 检测试件7d和28d的抗压强度。由于植被型生态混凝土试件表面是一种粗糙多孔的状况, 试件与试验机压盘之间能形成一种摩擦系数很大的有限摩擦状态, 所以试验时试件的成型面应与受压面垂直, 上下加压面尽量做得光滑平整而又相互平行, 并且还应涂上一层黄油以减少上下加压板与试样接触面之间的摩擦力, 尽量消除各种人为误差。在检测抗压强度时, 要以0.3~0.5MPa的加荷速度连续均匀加荷, 当试件接近破坏而开始迅速变形时, 应停止调整试验机油门, 直至试件破坏。

3.2 有效孔隙率及其检测方法

植被型生态混凝土的孔隙是指混凝土总体积扣除固体骨架所占体积后的剩余部分, 它由连通孔隙、半连通孔隙以及封闭孔隙三部分组成, 如图1所示。连通孔隙是相互连通的孔隙;封闭孔隙是和其他孔隙不连通的、孤立的孔隙;半连通孔隙, 它有一端与其他孔隙连通, 另一端封闭。从植被型生态混凝土的特殊用途来看, 由于植物的根系需要通过混凝土孔隙深入到土壤层吸收养分, 连通孔隙自然是有利的, 同时半连通孔隙在土壤填充孔隙的情况下对植物的生长也能起到一定的作用, 所以连通孔隙与半连通孔隙可以称为有效孔隙, 而封闭孔隙相应地称为无效孔隙。因此, 有效孔隙率是指有效孔隙体积占混合料总体积的百分比。对于植被型生态混凝土而言, 不同植物的根部形态和长短不一样, 对有效孔隙率有不同的要求。根系较深的植物, 例如牵牛花、芦苇就需要有效孔隙率较大的混凝土作为基架, 以便根系能顺利深入孔隙中, 接收到下层土壤所提供的营养物质;根系较浅的植物, 如菊花、月季等, 对混凝土的有效孔隙率要求就不用过高, 否则会因根系未能充满孔隙而相应增加了土壤填充量, 对雨水等水流的洗掘、流失的抵抗性较差。只有保证一定的有效孔隙率, 一般在20%~40%之间, 才能确保混凝土具有排水、渗水和植生等各方面的功能。

有效孔隙率的测试, 参照日本《透水性混凝土河川护堤施工手则》[4]提出的测试方法, 采用的仪器是电子静力学天平。植被型生态混凝土的有效孔隙率P (%) 按下式表示:

式1中:W1, 试件浸泡24小时后, 在水中的重量 (g) ;W2, 将试件从水中取出, 烘干内部吸入的水并擦干表面多余的水, 待重量恒定后称取试件在空气中的重量 (g) ;ρw, 水的密度 (一般取1g/cm3) ;V0, 试件的外观体积 (cm3) 。

3.3 透水性及其检测方法

植被型生态混凝土的透水性能是指水经过混凝土的顶面, 通过混凝土自身的孔隙直接渗透到底面的能力, 由透水系数进行表征, 透水系数的大小直接影响到植物能否得到充足的水分并使根系深入下层土壤以保证其正常生长的需要, 一般的透水系数要大于1cm/s。目前, 国内关于透水系数测试的研究对象主要是透水路面砖和透水路面板, 如《透水路面砖和透水路面板》 (GB/T25993-2010) 中有关于透水路面砖透水系数的详细测试。根据Darcy定律理论和植被型生态混凝土的独特结构特征, 已经在先前自行设计出了透水系数测试仪器[1], 如图2, 其有以下4个特点: (1) 试件是在Φ10×200mm的PVC管材透水圆筒中直接成型, 成型后不取出, 直接养护一定时间; (2) 透水圆套筒和装有试件的透水圆筒由透水筒固定筒进行连接固定, 克服了原先的透水仪器中试件放在支架上没有任何加固措施, 试件上部还要连接透水圆套筒, 重心较高, 容易失稳的难题; (3) 为防止试件的侧壁渗漏, 在试件成型前透水圆筒边缘需涂上黄油。试件测完后从套口中取出, 装入下一个试件继续测量。此方法操作简单方便, 测试速度快, 且透水圆套筒可以循环利用, 节省了材料; (4) 采用简单的铁架支撑混凝土试件, 避免了原先试件的底面与支架接触较紧密, 造成试件的底面渗水面积减小, 单位时间内流出的水量减少, 测量的透水系数比实际值小的缺点, 获得了更加准确的透水系数试验数据。

透水圆筒内的植被型生态混凝土经过一定龄期的养护后, 将透水圆筒架空搁置在定位水筒内, 定位水筒的上部设有出水管。出水管开口的高度要略高于混凝土的上表面高度。通过透水筒固定筒连接透水圆筒和透水圆套筒, 透水圆套筒的侧面设有溢水管, 溢水管与出水管之间的水位差即为试验中的水头差H。试验时从透水圆套筒的上部注水, 水在透水圆筒内透过植被型生态混凝土后进入定位水筒, 最后从定位水筒的出水管排出, 注水时多余的水量从溢水管溢出。当注入的水量与从出水管排出的水量和溢水管溢出的水量取得平衡后, 记录5分钟流出的水量Q, 测量三次, 取平均值, 并测量当时的水温T, 通过下列公式计算出植被型生态混凝土的透水系数KT。

式2中:KT, 水温T℃时的透水系数 (cm/s) ;H, 水头高度 (cm) , 一般取120mm;h, 混凝土试件的高度 (cm) ;Q, 从时间t1到t2透过混凝土的水量 (cm3) ;A, 混凝土试件的面积 (cm2) ; (t2-t1) , 测定时间 (s) ;ηT/η15, 水在测试温度 (T℃) 时与15℃时的相对粘度。

3.4 孔隙内p H值及其检测方法

适合植物生长的土壤p H值一般在3.5~9.5左右, 如采用普通硅酸盐水泥配制植被型生态混凝土, 其孔隙内的碱环境p H值将高达13左右, 不利于植物的生长, 因此降低混凝土内部孔隙的碱度尤为重要。根据植被型生态混凝土特有的结构与特点, 要改造其孔隙内碱环境, 可以通过降低植被型生态混凝土胶结材浆体的碱度, 在孔隙内填充偏酸性土壤以及采用孔隙表面隔绝法等措施进行。植被型生态混凝土孔隙内p H值的测定采用固液萃取法 (ex-situ leaching) [5], 具体步骤如下:将试样破碎, 充分研磨, 过筛 (用0.08mm方孔筛) , 称取10g, 加入10倍重量的蒸馏水中, 用橡皮塞塞紧以防碳化, 每隔约5min震动均匀一次, 2h后用滤纸过滤, 使用离子活度计测定滤液的p H值。

3.5 抗冻性及其检测方法

抗冻性是植被型生态混凝土的重要性能指标之一。当植被型生态混凝土应用于修筑河堤护坡时, 随着潮涨潮落, 不可避免地要处于潮湿的状态, 有些部分还必须长年处于水下。在寒冷季节, 植被型生态混凝土会长时间遭受到冻融循环的作用。连续的冻融循环能够使得混凝土内部已有的和新发展的损伤不断扩展, 逐渐形成裂缝, 导致结构表面开裂、脱落, 以及其弹性模量、强度等一系列力学指标的下降, 最终使结构失效。为了确保河堤护坡的稳定和安全, 植被型生态混凝土必须具有足够的抗冻性能。

目前在国内还没有出台植被型生态混凝土的抗冻性试验标准, 因此参照普通混凝土耐久性能试验方法标准中的快冻法[6]检测其抗冻性, 以相对动弹性模量损失率和重量损失率作为抗冻性的评定指标。冻融循环过程中必须保持水面超过植被型生态混凝土试件上表面5mm, 即测定试件处于饱水状态下的抗冻性, 如图3所示。抗冻性检测程序如下:成型一组3块100mm×100mm×400mm试件养护至28d后开始快速冻融试验。提前4d将试件浸泡在温度为 (20±2) ℃的水中浸泡, 试验前测试相对动弹性模量和重量, 每次冻融循环应在2~4h内完成, 其中用于融化的时问不得少于整个冻融时间的1/4, 一般每隔15次循环做一次相对动弹性模量测试。遇到下列情况之一时即可停止试验: (1) 试件相对动弹性模量下降到60%以下; (2) 试件的重量损失率达5%。

在观察冻融循环作用下植被型生态混凝土部分试件中粗骨料与浆体脱粘的情况发现, 随着冻融循环次数的增加, 试件四角的脱粘现象比较明显, 包裹粗骨料的胶结材浆体出现许多的微细裂缝, 并且随着冻融循环逐渐发展。这可能是由于植被型生态混凝土的胶结材用量比一般混凝土少, 骨料间相互粘结力比普通混凝土小。当遭受冻融循环时, 膨胀力和渗透压力会最先出现在混凝土的最薄弱地方, 即骨料之间浆体粘结处特别是试件四个角落的骨料浆体粘结处。因此, 提高植被型生态混凝土的抗冻性, 在骨料品质一定的情况下, 最主要是解决包裹粗骨料的浆体如何克服其膨胀和渗透压力。一般地, 在植被型生态混凝土胶结材浆体掺加硅灰、细砂或者纤维均有利于其抗冻性能的提高。

3.6 干燥收缩及其检测方法

影响混凝土耐久性的一个重要因素是混凝土的结构裂缝, 造成混凝土结构产生裂缝的原因有很多, 混凝土材料的收缩是裂缝产生的重要因素之一。植被型生态混凝土类似于半刚性材料同样存在收缩现象, 当混凝土由于收缩引起的拉应力超过其自身的抗拉强度时, 将产生收缩裂缝。随着生长在混凝土上面的植物根系更加发达, 根系的生长会加快裂缝的扩展, 引起结构的破坏, 从而大大缩短其使用寿命, 使得混凝土未能有较高的抗雨蚀和较好的保持整体性能力。

参照普通混凝土干燥收缩测试[6]的试验条件和要求, 成型一组3块100×100×515mm的棱柱体混凝土试件 (将干净的测钉安置在试模两头端板的中心孔中) , 进行混凝土收缩试验。试件成型好以后立刻送养护室养护, 养护24h后拆模, 再立即用环氧树脂加固轴心测头, 标准养护达三天后 (从搅拌混凝土加水时算起) 转移至温度 (20±2) ℃、相对湿度 (60±5) %的恒温恒湿室中预置4h后, 用混凝土收缩仪测量其初始长度, 见图4, 然后继续在此恒温恒湿室中养护, 并按下列规定时间测其变形读数:1d、3d、7d、14d、28d、45、60d、90d (从移入恒温恒湿室内算起) , 这样测试所得的混凝土实际收缩值即它的干燥收缩值。植被型生态混凝土是一种低干缩材料, 一般不会出现严重的干缩开裂情况。

4 结语

植被型生态混凝土作为一种新兴的环保型、功能型建筑材料, 其基本性能与普通混凝土有明显不同。本文在探讨植被型生态混凝土结构特征与性能指标的基础上, 研究了其强度、有效孔隙率、透水系数、孔隙内p H值、抗冻性和干燥收缩性能的检测方法, 为如何衡量植被型生态混凝土各项性能指标提供技术支撑, 实现其在生态效益、自净效益、防洪效益、景观效益和经济效益上的优越性。

摘要：植被型生态混凝土是一种新型的环保建筑材料, 具有良好的透水与透气特性, 能为植物根系提供生长空间, 可用在透水路面材料, 植物生长基材以及公路、河川的植被护坡护堤等。本文在探讨植被型生态混凝土结构特征与性能指标的基础上, 研究了其各项性能的检测方法, 以期为植被型生态混凝土的实际推广应用提供技术支撑。

关键词：植被型生态混凝土,强度,有效孔隙率,透水系数,pH值,抗冻性,干燥收缩

参考文献

[1]许燕莲, 李荣炜, 余其俊, 韦江雄, 等.植被型多孔混凝土的制备与植生试验[J].新型建筑材料, 2009 (2) :16-20.

[2]Chindaprasirt P, Hatanaka S, Chareerat T, Mishima N, Yuasa Y.Cement paste characteristics and porous concrete properties[J].Construction and Building Materials, 2008, 22 (5) :894-901.

[3]吴中伟, 廉慧珍.高性能混凝土[M].北京:中国铁道出版社, 1999.

[4]財団法人-先端建設技術センタ-.ポーラスコンクリ-ト河川護岸工法の手引き[M].山海堂出版:2001.

[5]孟志良, 吴仲兵, 钱觉时.大掺量粉煤灰混凝土的孔隙液相碱度[J].重庆建筑大学学报, 1999, 21 (1) :24-27.

篇3：纸张基本性能检测介绍

关键词：PAE,己二酸,二乙烯三胺,环氧氯丙烷

引言

目前常用的湿增强剂有脲醛树脂 (UF) 、三聚氰胺甲醛树脂 (MF) , 聚酰胺环氧氯丙烷树脂 (PAE) 及丙烯酰胺类聚合物等[1]。研究发现PAE可吸附有机卤化物 (AOX) , 开发新一代无污染湿强剂是今后势在必行的发展趋势, 壳聚糖和多官能羧基作为新型环保湿强剂己得到造纸工作者的肯定, 但也存在纸张耐折度和抗张能力下降等缺点[2,3]。

一、材料和方法

1.1原料及仪器

二乙烯三胺、己二酸、对苯甲磺酸、环氧氯丙烷、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、异丙醇、甲酸钠、乙酸钠, 以上药品均为化学纯;NDJ-79旋转粘度计, 同济大学机电厂提供;M500-AX型材料测试机, 英国Testometric仪器公司。

1.2 PAE的制备

1.2.1聚己二酸二乙烯三胺的制备

称取己二酸及对甲苯磺酸, 并用量筒量取二乙烯三胺。用量筒量取适量水放入250ml三口瓶中, 并在搅拌下加入量二乙烯三胺, 紧接着将催化剂对甲苯磺酸加入, 再将己二酸逐渐加入其中。等充分溶解后在室温下反应制得聚己二酸二乙烯三胺水溶液。

在不加催化剂的情况下对上述实验重复。

1.2.2 PAE树脂的制备

取制得的聚己二酸二乙烯三胺水溶液及少量水置于250m1三口烧瓶中搅拌, 室温下从滴液漏斗把环氧氯丙烷逐渐滴加到反应瓶中。反应30min后温度升至60℃并在搅拌下反应1h。反应至粘度值达到所需要为止。降至室温。用硫酸调节p H值为4~5, 得PAE树脂。

1.2.3聚甲基丙烯酰胺的制备

称取甲基丙烯酰胺, 用30ml水溶解;取过硫酸铵溶解于103ml水中。将称好的异丙醇、甲酸钠、乙酸钠及甲基丙烯酰胺和过硫酸铵溶液的10%依次加入到四口瓶中, 加热至80℃~90℃并在1h内将剩余的甲基丙烯酰胺和过硫酸铵溶液逐滴加入到瓶中。恒温反应1h, 出料得到聚甲基丙烯酰胺溶液。

1.2.4聚丙烯酰胺的制备

称取丙烯酰胺, 用30ml水溶解;取过硫酸铵溶解于103ml水中。将称好的异丙醇、甲酸钠、乙酸钠及丙烯酰胺和过硫酸铵溶液的10%依次加入到四口瓶中, 加热至80℃~90℃并在1h内将剩余的丙烯酰胺和过硫酸铵溶液逐滴加入到瓶中。同1.2.3得到聚丙烯酰胺溶液。

1.2.5丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺的共聚物的制备

称取甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺, 混合均匀, 再用30ml水溶解。将称好的异丙醇、甲酸钠、乙酸钠及丙烯酰胺和过硫酸铵溶液的10%依次加入到四口瓶中, 加热至80℃~90℃并在1h内将剩余的甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺和过硫酸铵溶液逐滴加入到瓶中。同1.2.4得到甲基丙烯酰胺与丙稀酰胺的共聚物溶液。

1.3产品结构及性能的检测

1.3.1PAE红外检测

将本实验制得的PAE水溶液直接用傅立叶红外光谱仪进行红外分析。

1.3.2分子量的检测

使用GPC-Mw A联用测定聚合物分子量及分布。将聚合物样品用纯净水稀释20倍, 作为洗脱剂的纯净水经减压除气后, 以1.0 ml/min的流速流过两个5μ的凝胶色谱柱, 柱温保持在35℃, 以不同分子量的单分散的聚苯乙烯的分布曲线作为普适校正参量。

1.3.3产品性能检测

1.3.3.1干强度的检测

将一般的滤纸剪成2cm宽, 8cm长的纸片, 并在纸条上标记6cm。取上聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺同丙烯酰胺的共聚物、PAE树脂, 分别配制成不同比例的溶液放入培养皿中, 每个培养皿中放入六个剪好的滤纸, 将滤纸浸泡后, 每个培养皿中取出三个样在室温下干燥。等样品干燥后, 用螺旋测微器测定每张滤纸的厚度, 用Testometric, M500-AX型材料测试机, 拉伸速度为10mm/min对其测量。

1.3.3.2湿强度的检测

将1.3.3.1湿样直接取出进行拉伸检测, 方法同1.3.3.1。

1.3.3.3各个湿强剂粘度的检测

对于1.2.2, 等反应物完全溶解后, 每隔20min对反应的溶液取出约, 将液体溶于约7ml热水中, 等待溶液冷却至室温后, 对其粘度进行测量。

对于1.2.2中, 等环氧氯丙烷完全滴加完毕后, 开始每隔20min取出反应的溶液进行粘度检测。

1.4粘度表征

实验证明, 当聚合物、溶剂和温度确定后, 其粘度仅随分子量变。粘度[η]与分子M的关系如下式:

上式称为Mark-Houwink方程式, K和a是常数。本实验采用旋转粘度计。

二、结果分析

2.1湿强剂红外分析

通过上述 (图1-1) 谱分析, 可以确定其中存在有酰胺键。

2.2甲醇提取物的分析

通过 (图1-2) 上述数据显示, 重要的一点在于湿强剂中含有表氯醇, 由于在制备聚酰胺多胺环氧氯丙烷树脂 (PAE) 的原料中含有环氧氯丙烷, 此物质水解可得到含有氯取代的醇类, 并且含有三个C, 故制备PAE的关键在于加入表氯醇。

2.3PAE合成过程中的粘度变化

为了控制聚酰胺的分子量及在PAE的生成过程中, 聚酰胺与环氧氯丙烷的反应程度, 本实验对两步反应中的捻度变化进行了跟踪检测结果如下图1-4所示:

通过上述粘度曲线的对比, 我们发现:在加入催化剂的情况下, 虽然前期粘度较小, 而后来却增加较不加催化剂情况下要快好多。对照Mark-Houwink方程式, 从此我们可以得出结论, 对甲苯磺酸在起初的反应当中, 先与二乙烯三胺中的胺基反应, 将其活化, 而后再与己二酸进行离子转移, 所以在初始时反应速率较慢。

对比图1-3与图1-4对比可知, 在加入催化剂的条件下, 最终粘度可以上升到20~22cp, 而在无催化剂下, 最终粘度只能升至8.2~8.4cp。可以得出结论, 在相同反应条件下, 加入催化剂可使反应时间缩短40%左右。

2.4PAE树脂性能测试

上述数据表1-1显示, 湿强剂的增加, 不论是干态还是湿态, 其拉伸断裂长度都有所增加, 证明PAE湿强剂对产品的韧性有很好的提高。对于其最大拉伸应力, 属聚甲基丙烯酰胺最大, 随甲基丙烯酰胺的含量的增加, 其拉伸应力随之增加。从纸张性能综合方面考虑, PAE更为合适, 而且其是低毒甚至无毒产品, 对环境污染少。故而最优选择为PAE。

三、结果与讨论

通过对湿强剂的检测分析及以己二酸、二乙烯三胺、环氧氯丙烷为原料, 以对甲苯磺酸为催化剂制取PAE造纸助剂, 进行一系列测试, 得出以下结论:

1.湿强剂 (PAE树脂) 为亮黄色粘稠液体, 固含量为38.5±0.5%, 加入硫酸调节p H值在4~5, 在温度达100℃略微有交联现象, 粘度为21~22cp (室温下) 。

2.实验制得湿强剂 (PAE树脂) 的制备过程中, 重在第一步反应生成聚酰胺, 由于反应原料二乙烯三胺含有三个能参与反应的官能团, 易发生交联, 最佳方法是于温度为130℃~180℃之间下进行反应。在反应结束后立刻调节其PH值呈酸性, 保持PAE树脂的稳定性。

3.通过对各中湿强剂性能的对比, 对于滤纸干强度的测量中, PAE树脂的干性最大应力为1.9468MPa, 湿性最大应力为0.07068MPa。虽热对比PAE树脂上述数据较小, 但从其低毒, 对环境的污染少等综合考虑, 其应为最佳造纸增强助剂

参考文献

[1]吴玉英.中国造纸助剂的应用现状及发展趋势[J].北京林业大学学报, 1999, 21 (6) :89.

[2]杨开吉, 苏文强, 沈静.造纸湿强剂的作用机理及进展[J].造纸科学与技术.2006 (02) .