聚乙烯亚胺是一种高阳电荷的聚合物，在造纸中应用可作为增强剂、阴离子 垃圾捕捉剂和助留助滤剂[49#],但是以聚乙烯亚胺（PEI)为乳化剂乳化AKD的 研究未见报道。PEI具有亲水亲油基团，而且含有的高阳电荷密度有助于增进乳 液的稳定性和乳液粒子在纤维上的保留，本章节主要探讨以PEI为AKD乳化剂 的乳化工艺，并对PEI改性AKD乳液进行施胶应用对比。

3.2实验原料与方法

3.2.1实验原料

蒸馆水：实验室自制；

AKD蜡粉：苏州天马医药集团精细化学品有限公司；

漂白阔叶木浆：（干度：21.71%，打浆度：37°SR);

碳酸钙：400目，取自寿光北海粉体厂；

聚乙烯亚胺：武汉强龙化工新材料有限责任公司。

3.2.2实验仪器

同2.2.2实验仪器所述。

3.2.3实验方法 3.2.3.1AKD施胶乳液的制备

首先将AKD蜡粉在水浴中加热熔融，预热水（加入酸调节pH值）和聚乙 烯亚胺溶液。待AKD全部熔融完毕后，将预热好的聚乙烯亚胺溶液缓慢加入到 熔融的AKD中，高速剪切搅拌1 min后，加入剩余的水，继续高速剪切搅拌(9000 rpm) —定时间后快速冷却、出料。

3.2.3.2乳液粒径的测定

将AKD乳液用去离子水稀释至0.01%浓度后，使用粒径仪测定乳液的粒径。 3.13.3分散性

分散性分为五个等级，一级最好，五级最差。

一级：将蜡乳液滴入水中，能迅速地分散成带蓝色荧光雾状分散液，稍加搅 拌后成蓝色或苍白色透明溶液。

二级：将蜡乳液滴入水中, 后成蓝色半透明溶液。

三级：将蜡乳液滴入水中， 稍带荧光的不透明乳液。

四级：将蜡乳液滴入水中， 明的乳液。

五级：将蜡乳液滴入水中,

能迅速分散成蓝白色带荧光的分散液，稍加搅拌

呈白色云雾状或条状分散液，搅动后得到乳白色

呈大颗粒浮在水面，搅动后仍能成为乳白色不透

呈大颗粒浮在水面，搅动后虽能乳化，但立即发

生分层，蜡上浮。

3.2.3.4稳定性

将样品放置在25’C的水浴锅中，密封，记录产生漂油，结块，分层现象的时 间。

3.2.3.5AKD乳液粘度的测定

取150mL乳液倒入小烧杯中，表观粘度采用NDJ-5型旋转粘度计在30*C下 测定。

3.2.3.6纸页的抄造 同2.3.8所述 3.13.7纸页施胶度的测定 同2.3.9纸页施胶度的测定

3.3结果与讨论 3.3.1PEI改AKD乳液乳化工艺的探讨

3.3.1.1 PEI用量对AKD乳液稳定性能和施胶性能的影响

PEI用量对AKD乳液稳定性能和施胶性能的影响如表3-1和图3-1所示，由 图中可以看出，随着乳化剂PEI用量的增大，AKD胶粒乳化效果逐渐提高，乳液 的粒径变小，稳定性增强，但是施胶度在PEI/AKD质量为1:6时达到最大值，这 是因为PEI本身是带有高密度的阳电荷，其乳化后的AKD乳胶粒也带有较高的 Zeta电位，在电荷不发生反转之前，AKD胶粒所带阳电荷越高其留着效果越好， 施胶度越高，但是当电荷发生反转后，纤维所带负电荷被体系过剩的阳电荷中和， 造成AKD胶粒与纤维吸附留着率下降，施胶度下降。因此PEI/AKD质量比为1:6 时为PEI乳化AKD的最佳比例。

表34不同PEI用量乳化AKD乳液的性能表征 Tab. 3-1 Effect of dosage of PEI on AKD emulsion

PEl/AKD 质量 比粘度 /mPa • s粒径

/nmZeta电位 /+mV分散性 /级贮存

稳定性/天

1/1019157458.5三30

1/817114554.4三34

1/612118452.1二79

1/510116054.4二85

1/411118857.6二90

图3-1不同PEI用量乳化AKD对施胶度的影响 Fig. 3-1 Effect of dosage of PEI on sizing degree 注：施胶用量为绝干架料的0.2%，乳化温度为701，乳化时间为10 min, pH值 为4

3.3.1.2乳化时间对AKD乳液稳定性能和施胶性能的影响

乳化时间对AKD乳液稳定性能和施胶性能的影响如表3.2和图3.2所示，可 以看出，随着乳化时间的延长，乳液粒径逐渐减小，分散性和贮存稳定性提高。 这是因为乳化时间太短，AKD粒子没有完全转相，胶粒粒径分布不均勻，乳液受 Ostwald陈化作用的影响，使得小珠滴逐渐向大珠滴靠拢，最终珠滴越来越大， 最终丧失稳定性而使乳液易分层。由于AKD在高温搅拌条件下更容易水解，因 此乳化时间过长，施胶的有效成分减小，使得施胶度下降。当乳化时间为lOmin 时，可以看出，乳液的粒径和Zeta电位都达到最佳，施胶效果最好。

表3-2不同乳化时间的AKD乳液的性能表征 Tab. 3-2 Effect of emulsifying time on AKD emulsion

乳化时间 /min粘度 /mPa • *粒径

/nmZeta电位 /+mV分散性 /级贮存

稳定性/天

323563756.3四1

522345655.7四3

619223554.6三4

818184553.1三18

1012118452.1三79

1212146852.7二56

1511148452.2二42

图3-2乳化时间对AKD乳液施股度的影响 Fig.3-2 Effect of emulsifying time on sizing degree 注：施胶用量为绝干浆料的0.2%，PEI/AKD质量比为1:6,乳化温度为7(TC，pH值为4 3.3.1.3乳化温度对AKD乳液稳定性能和施胶性能的影响

如图3-3和表3-3所示，随着乳化温度升高时，乳液粒径先减小后增大，乳 胶粒布朗运动加剧，是乳胶粒进行相互碰撞而发生聚结的速率增大，故导致乳液 稳定性降低。同时温度升高，更容易加剧AKD的水解速度，水解后的烷基酮对 施胶无作用，但会降低乳液稳定性和有效成分，施胶效果减弱。此外，温度升高, 会使乳胶粒表面上的水化层减薄，这也会导致乳液稳定性下降，尤其是当反应温 度升高到等于或大于乳化剂的浊点时，乳化剂就失去了稳定作用。

表3~3不同乳化温度乳化AKD乳液的性能表征 Tab. 3-3 Effect of emulsifying time on AKD emulsion

温度

/ic粘度 /mPa • s粒径

/nmZeta电位 /+mV分散性 /级贮存稳定性/ 天

5043331453.7三24

6021184257.0三48

7012118452.1二90

8014111455.0二67

901312S457.0二56

图3-3乳化温度对AKD乳液施肢效果的影响

Fig. 3-3 Effect of temperature on sizing degree

注：施胶用量为绝干浆料的0.2%, PEI/AKD质量比为1:6,乳化时间为10 min，pH值为4 3.3.1.4 pH值对AKD乳液稳定性能和施胶性能的影响

AKD作为一种烯酮二聚体，其内酯环结构是不稳定的，在碱性条件下更容易 水解成为棕榈酮[51]，也会降低乳液稳定性和有效施胶性。因而在酸性条件下乳化 可以有效的降低AKD水解的程度，提高施胶度；同时聚乙烯亚胺是一种高阳电 荷密度的聚合物，在酸性条件下其N原子70%是质子化的，聚乙烯亚胺保持高密 度的阳电荷，使得单个AKD乳胶粒的Zeta电位提高，更容易在纤维上留着，提 高施胶度。

表>4不同PH值乳化AKD乳液的性能表征 Tab. 3-4 Effect of pH on AKD emulsion

pH粘度 /mPa * s粒径

/nmZeta 电 /+mV分散性 /级贮存稳定性/ 天

121147554.0二63

312118452.1二79

519129751.0三60

720131055.0三47

927215154.0三46

1132243256.0四35

在天津奥东中试生产聚乙烯亚胺型AKD乳液，产量为半吨。所得产品为白 色乳液，乳液粒径为874 nm, Zeta电位为+52.2 mV,粘度为12 mPa • s。中试生 产过程中使用了高压均质设备，因此所得乳液的粒径较实验室内乳化所得产品的 乳液粒径小。

由PEI型AKD施胶剂和商品AKD施胶产品的应用对比实验(表3-5和图3-5) 可以看出，聚乙烯亚胺乳化型的AKD施胶剂乳液粒径小，胶粒的Zeta电位比商 品型的施胶剂高，更容易在纤维上留着，这也是PEI乳化型施胶剂熟化速率快， 施胶度髙的原因。在施胶用量相同情况下，PEI型施胶纸页自然风干后熟化率（熟 化率=施胶度X100%/完全熟化时的施胶度）已达到11.87%，两种商品阳离子淀 粉型的施胶剂熟化率分别为4.89%和2.90%，熟化10s后，PE1型施胶剂熟化率可 达55.7%，而市售型熟化率分别为8.7%和29%。因此，PEI乳化型AKD施胶剂 具有熟化时间短、熟化快、施胶度高的优点。