PDMDAAC的合成及其对AKD施胶熟化性能的影响

施胶滞后性是AKD施胶的主要缺点之一，普通AKD乳液的纸页下机施胶熟化率一般低于40%。快速熟化型AKD可以提高纸页的下机施胶度，降低纸张的吸湿率，从而提高纸张的尺寸稳定性等，保证纸张的质量不受气候环境的影响，满足高档文化纸的施胶需要。快速熟化型AKD主要通过高电荷密度低分子量的聚合物来改善其快速熟化性能，可以是聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDMDAAC）、聚乙烯亚铵（PEI）和聚胺（PA）等，其中PDMDAAC因性价比好而最为常用。用作AKD熟化剂的PDMDAAC主要是低分子量高电荷密度的产品，而石油开采和水处理用的更多是高分子量低电荷密度的产品。本课题主要探讨DMDAAC水溶液合成的影响因素，考察合成产物的粘度和电荷密度等指标，评价所合成产物对AKD的应用性能，为PDMDAAC合成的技术进步提供理论依据。

1．PDMDAAC的合成

称取质量100g绝干单体DMDAAC溶液于四口瓶中，依次加入EDTA·4Na、过硫酸铵/NaHSO₃和链转移剂等，再加入一定量的去离子水调节单体质量分数为40%，升温引发聚合一定时间后，停止加热且冷却出料。

2. 引发剂用量的影响

从图1中可以看出，随着引发剂用量的增加，PDMDAAC特性粘度先升高后降低，即PDMDAAC分子量先增加后降低，而电荷密度是持续增加并趋于稳定的。当引发剂用量为0.3%时，PDMDAAC分子量是最高的。但是当引发剂用量过高时，单位时间内会产生较多的自由基，伴随着更高的链终止几率，PDMDAAC的分子量降低，但对其电荷密度没有不利影响。

3. 聚合温度的影响

当聚合温度从50℃升至70℃时，PDMDAAC的特性粘度和电荷密度均逐渐增大，但后期的增加趋于变缓。但是反应温度不能过高，否则容易造成引发剂的分解速率和聚合速率显著增加，反应体系放热增加，对聚合产生不利影响。

4. 反应时间

图3中可以看出，随着反应时间的增加，PDMDAAC的特性粘度逐渐增大。

5．PDADMAC的应用效果

5.1 特性粘度对AKD施胶效果的影响

PDMDAAC特性粘度增加，即PDMDAAC分子量增加，能够改善AKD的留着且更完全地覆盖的纸页表面，纸页的施胶效果提高。但PDADMAC特性粘度过大时，可能使得AKD和纸料组分形成的絮聚过强而对其施胶效果带来不利影响（图5）。

5.2 电荷密度对AKD施胶效果的影响

从图6中可以看出，在一定电荷密度范围内，电荷密度的提高有利于AKD阳电性的增加，AKD稳定性提高，其施胶的快速熟化性能改善。但是当PDMDAAC的电荷密度超过6.4mmol/l，对AKD施胶的熟化速率有不利影响。

5.3 AKD用量对纸页下机施胶度的影响

随着AKD用量的逐渐增大，纸页的下机Cobb值逐步下降，即施胶度逐渐提高（图7）。

6. 结论

6.1引发剂能有效提高PDMDAAC的电荷密度，而其特性粘度先增加后降低，当引发剂用量为0.3%时，PDMDAAC的特性粘度是最高的。

6.2聚合温度和反应时间都有助于PDMDAAC的特性粘度和电荷密度的提高，65~70℃是比较适宜的温度范围，7h是比较适宜的反应时间。

6.3 所合成的PDMDAAC能够有效提高AKD的熟化性能，AKD用量增加有利于提高熟化效果，可最高获得85%的下机熟化率。