IPDI型非离子表面活性剂的制备及应用研究

作     者：雷莉娜 

作者单位：陕西科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张昌辉

授予年度：2014年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：非离子表面活性剂 脱墨剂 聚乙二醇 月桂醇聚氧乙烯醚 

摘      要：废纸的回收利用不仅投资少，而且可节约森林资源、降低能源消耗，并有利于环境保护，因此得到了世界各国的普遍重视。脱墨剂的研究和应用是废纸利用的关键技术，常用的脱墨剂一般为脂肪酸类有机化合物的阴离子型表面活性剂以及聚氧乙烯醚类的非离子型表面活性剂，如烷基苯磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚等。随着印刷技术的发展，印刷品的颜色、光泽性和牢固性也在不断的提高，例如紫外光固化油墨、激光打印和静电复印油墨等，这些新型油墨的出现使得废纸的脱墨变得越来越困难。因此，研究新工艺、高效能、低污染的脱墨剂是今后废纸脱墨技术发展的方向之一。本论文主要对IPDI型非离子表面活性剂的制备工艺及其在脱墨中的应用做了研究。 1.以月桂醇聚氧乙烯醚（AEO-3）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）和不同相对分子质量的聚乙二醇（PEG）为原料制备了一系列AIP型非离子表面活性剂，通过单因素和正交试验考察了最佳合成工艺，对产物进行了结构表征和性能检测，并研究了合成产物及复配产品在浮选法废纸脱墨中的应用。通过SEM对废旧期刊纸脱墨后纸片纤维表面残余油墨以及纸样内纤维紧密交联程度进行了分析。 结果表明：合成步骤1的最佳反应条件为：反应温度50℃，反应时间1.5h，w（催化剂）=1.0%，n（AEO-3）:n（IPDI）:n（PEG-400）=1.0:1.0:1.0（AIP-400）具有较好的浮选脱墨效果，合成步骤2的最佳反应条件为：反应温度55℃，反应时间2.0h，w（催化剂）=1.0%，n（AEO-3）:n（IPDI）:n（PEG-400）=1.0:1.0:1.0（AIP-400）具有较好的浮选脱墨效果;AIP-400与AEO-3和AES复配产品的脱墨效果有进一步的提高，m（AIP-400）:m（AES）:m（AEO-3）=1.0:2.0:1.0，掺入量为0.2%时，对废旧期刊纸进行脱墨后纸张的白度为67.8%ISO，残余油墨量为43.2mm2·m-2。GPC分析显示脱墨剂平均分子量Mw=2002.45，分散系数Mw/Mn=2.006，SEM分析结果显示纤维表面油墨离子明显减少，基本没有附集的油墨离子，纤维表面相比比较光滑、平整。 2.以月桂醇聚氧乙烯醚（AEO-3）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）和不同相对分子质量的聚乙二醇（PEG-400）为原料制备了一系列AIP-I-AIP型非离子表面活性剂，通过单因素和正交试验考察了最佳合成工艺，对产物进行了结构表征和性能检测，并研究了合成产物及复配产品在浮选法废纸脱墨中的应用。通过SEM对废旧期刊纸脱墨后纸片纤维表面残余油墨以及纸样内纤维紧密交联程度进行了分析。 结果表明：反应温度70℃，反应时间2.0h，w（催化剂）=1.0%，当n（AEO-3）:n（IPDI）:n（PEG-400）:n（IPDI）=1.0:1.0:1.0:0.5具有较好的浮选脱墨效果;AIP-I-AIP-400与AEO-3和AES复配产品的脱墨效果有进一步的提高，m（AIP-I-AIP-400）:m（AES）:m（AEO-3）=1.0:2.0:1.0，掺入量为0.2%时，对废旧期刊纸进行脱墨后纸张的白度为68.6%ISO，残余油墨量为41.4mm2·m-2。GPC分析显示脱墨剂平均分子量Mw=2426.23，分散系数Mw/Mn=2.160。SEM分析结果显示纤维表面油墨离子明显减少，基本没有附集的油墨离子，纤维表面相比比较光滑、平整。 3.以月桂醇聚氧乙烯醚（AEO-3）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）和不同相对分子质量的聚乙二醇（PEG-600）为原料制备了一系列AI-P-AI型非离子表面活性剂，通过单因素和正交试验考察了最佳合成工艺，对产物进行了结构表征和性能检测，并研究了合成产物及复配产品在浮选法废纸脱墨中的应用。通过SEM对废旧期刊纸脱墨后纸片纤维表面残余油墨以及纸样内纤维紧密交联程度进行了分析。 结果表明：反应温度60℃，反应时间2.0h，w（催化剂）=1.0%，当n（AEO-3）:n（IPDI）:n（PEG-400）=1.0:1.0:0.5时合成的AI-P-AI型非离子表面活性剂具有较好的浮选脱墨效果;AI-P-AI-600与AEO-3和AES复配产品的脱墨效果有进一步的提高，m（AIP-400）:m（AES）:m（AEO-3）=1.0:2.0:1.0，掺入量为0.2%时，对废旧期刊纸进行脱墨后纸张的白度为66.4%ISO，残余油墨量为55.3mm2·m-2。GPC分析显示脱墨剂平均分子量Mw=2783.13，分散系数Mw/Mn=2.223，SEM分析结果显示纤维表面油墨离子明显减少，基本没有附集的油墨离子，纤维表面相比比较光滑、平整。