【集萃網(wǎng)觀察】摘要：對陽離子、陰離子、兩性和非離子表面活性劑對水性油墨膠體穩(wěn)定性的影響進(jìn)行了探討。結(jié)果表明：(1)在水性油墨膠體溶液中加入十六烷基三甲基溴化銨(ctab)濃度為0．14mmol／l時，zeta電位由初始的一37．9mv變?yōu)?2．7mv；當(dāng)ctab濃度為0．86mmol／l時，zeta電位上升到34．1mv。ph對ctab的作用效果有較大影響，當(dāng)ctab濃度為0．5mmol／l時，將體系ph從初始值3．3調(diào)節(jié)至11．7，zeta電位相應(yīng)地從38．6mv降至23．7mv，炭黑粒子的平均粒徑最大增加值達(dá)13nm。(2)加入十二烷基磺酸鈉(sds)的濃度為1mmol／l時，zeta電位達(dá)到一38．2mv，而炭黑粒子的平均粒徑下降了2nln。(3)加入椰油酰胺丙基氧化胺(capo)的濃度為0．01mol／l時，zeta電位在體系ph約為6．0時達(dá)到等電點；體系ph為3．2時，zeta電位達(dá)到最大值28．5mv，炭黑粒子平均粒徑最大增加幅度為9nm。(4)加入脂肪醇聚氧乙烯(7)醚(aeo一7)的濃度為0．1mol／l時，體系zeta電位從一37．9mv變?yōu)橐?6．3mv，炭黑粒子平均粒徑從初始的154nm增至240nm。加入aeo一9得到與aeo一7相同的影響趨勢。
中圖分類號：tq423．9文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a文章編號：1003―5214(2007)04―0332―04
溶劑型油墨中的有機(jī)溶劑和重金屬元素嚴(yán)重污染環(huán)境，用水性油墨替代溶劑型油墨已勢在必行。水性油墨以特定的高分子樹脂、顏料、水以及助劑制成。目前，一些發(fā)達(dá)國家已采用水性油墨印刷報刊]。水性油墨印刷的廢紙回用存在較大困難。脫墨的主要過程包括：(1)堿性條件下廢紙碎解使油墨與纖維分離；(2)油墨在浮選槽中被浮選出去。常規(guī)的脫墨過程是加人脂肪酸和氯化鈣，所形成的鈣皂會促進(jìn)炭黑粒子的聚集，從而粘附于氣泡上被浮選出去，但是水性油墨在堿性條件下分散成非常小的炭黑粒子，這些細(xì)小的炭黑粒子在常規(guī)的脫墨劑作用下不發(fā)生絮凝2j，在浮選過程中不能被氣泡所捕集，易沉積到纖維表面或內(nèi)部j，少量水性油墨廢紙的存在便會大幅度降低脫墨漿的白度。
國外學(xué)者對水性油墨的穩(wěn)定性和脫除工藝已進(jìn)行了初步研究。femandez等發(fā)現(xiàn)水性油墨的膠體穩(wěn)定性是由靜電排斥力和空問位阻效應(yīng)共同決定的。gecol等對脫除塑料薄膜表面的水性油墨研究后表明，加入不同種類表面活性劑均可有效去除水性油墨，而且加人陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨(ctab)可以使炭黑粒子表面電荷逆轉(zhuǎn)。但gecol并未研究表面活性劑對水性油墨炭黑粒子平均粒徑的影響，而水性油墨炭黑粒子平均粒徑的大小是關(guān)系到其是否能被有效除去的關(guān)鍵因素。
本工作探討了陽離子、陰離子、兩性及非離子表面活性劑對水性油墨膠體穩(wěn)定性的影響，以炭黑粒子的平均粒徑和靜電排斥力作為主要考察指標(biāo)，對水性油墨膠體溶液特性有了進(jìn)一步認(rèn)識，并找到了一種適用于水性油墨廢紙脫墨的表面活性劑。
1、實驗部分
1．1 試劑和儀器
水性油墨由廣州市某油墨公司提供，其主要的化學(xué)組成見表1。
表1
表面活性劑：陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨(ctab)，陰離子表面活性劑十二烷基磺酸鈉(sds)，均為ar；兩性表面活性劑椰油酰胺丙基氧化胺(capo)和非離子表面活性劑脂肪醇聚氧乙烯醚(aeo一7，aeo一9)，均為工業(yè)品。體系ph滴定：c(hci)=0．5mol／l和c(naoh)=0．5mol／l的水溶液。用malvemnano―zs儀器(malverninstrumentsltd．，england)同時測定油墨溶液的粒度和zeta電位。
1．2 步驟
取稀釋的水性油墨溶液10ml放人特制塑料瓶中，固定在nano―zs附帶的mpt一2自動滴定儀上，開動磁力攪拌，然后把待加人的表面活性劑裝入另外一支塑料瓶中，mpt一2的進(jìn)樣器會根據(jù)設(shè)定的濃度加人表面活性劑，到達(dá)每一個濃度設(shè)定值nano―zs便會同時測定溶液體系的zeta電位和炭黑粒子平均粒徑。ph滴定在塑料瓶中增加ph電極，步驟與前述相同。初始水性油墨炭黑粒子zeta電位為一37．9mv，平均粒徑為154nm。
2、結(jié)果與討論
2．1 陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨
(ctab)對水性油墨膠體穩(wěn)定性的影響水性油墨炭黑粒子表面帶負(fù)電荷，本實驗首先研究了陽離子表面活性劑ctab對水性油墨膠體穩(wěn)定性的影響。圖1為不同濃度ctab對水性油墨炭黑粒子平均粒徑及zeta電位的影響。
圖1
zeta電位曲線表明，當(dāng)ctab濃度僅為0．14mmol／l時，炭黑粒子的zeta電位便可達(dá)到12．7mv，而ctab濃度為0．86mmol／l時，zeta電位達(dá)到最大值34．1mv，這說明ctab在炭黑粒子表面發(fā)生非常強(qiáng)的特性吸附j(luò)。平均粒徑曲線表明，平均粒徑最大增加值為5nm。
圖2為體系ph對ctab[c(ctab)=0．5mmol／l]在炭黑粒子表面吸附的影響。zeta電位曲線表明，加人ctab后zeta電位在各pn條件下都大于20mv，而且隨著ph增大，zeta電位呈逐漸下降的趨勢。這可能是因為在酸性條件下，不僅ctab在炭黑粒子表面發(fā)生特性吸附，而且h離子也會發(fā)生特性吸附；而在堿性條件下，oh一會中和部分ctab的正電荷，所以會使炭黑粒子的zeta電位降低。平均粒徑
圖2
圖1、2表明，陽離子表面活性劑ctab對水性油墨炭黑粒子的zeta電位影響較大，而zeta電位的降低并不能促進(jìn)相應(yīng)炭黑粒子平均粒徑的增加，這說明水性油墨膠體溶液的穩(wěn)定性主要由炭黑粒子間空問位阻效應(yīng)決定。
2．2 陰離子表面活性劑十二烷基磺酸鈉(sds)對水性油墨膠體穩(wěn)定性的影響為了更加了解水性油墨膠體溶液特性，探討了十二烷基磺酸鈉對水性油墨膠體穩(wěn)定性的影響，見圖3。
圖3
zeta電位曲線表明，當(dāng)sds的濃度為0．2mmol／l時，炭黑粒子的zeta電位為一31．1mv，當(dāng)sds的濃度為1mmol／l時，zeta電位為一38．2mv。這可能是因為加入sds濃度較低時，na離子中和了油墨炭黑粒子表面的部分負(fù)電荷而使zeta電位絕對值降低，但是隨著sds濃度的繼續(xù)增加，sds可能在炭黑粒子表面發(fā)生化學(xué)吸附j(luò)，使炭黑粒子的負(fù)電性更強(qiáng)；平均粒徑曲線表明，隨著炭黑粒子表面負(fù)電性的增強(qiáng)，平均粒徑比初始炭黑粒子的平均粒徑下降了2nm，所以sds的加入會使水性油墨膠體溶液變得更穩(wěn)定。
來源：華南理工大學(xué)制漿造紙工程國家重點實驗室 作者：張學(xué)銘，何北海，李軍榮，趙光磊
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