【集萃網(wǎng)觀察】摘要：對(duì)陽(yáng)離子、陰離子、兩性和非離子表面活性劑對(duì)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(shí)，zeta電位由初始的一37．9mv變?yōu)?2．7mv；當(dāng)ctab濃度為0．86mmol／l時(shí)，zeta電位上升到34．1mv。ph對(duì)ctab的作用效果有較大影響，當(dāng)ctab濃度為0．5mmol／l時(shí)，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(shí)，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(shí)，zeta電位在體系ph約為6．0時(shí)達(dá)到等電點(diǎn)；體系ph為3．2時(shí)，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(shí)，體系z(mì)eta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(shì)。

    中圖分類號(hào)：tq423．9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a文章編號(hào)：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(shì)在必行。水性油墨以特定的高分子樹(shù)脂、顏料、水以及助劑制成。目前，一些發(fā)達(dá)國(guó)家已采用水性油墨印刷報(bào)刊]。水性油墨印刷的廢紙回用存在較大困難。脫墨的主要過(guò)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(guò)程是加人脂肪酸和氯化鈣，所形成的鈣皂會(huì)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(guò)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(huì)大幅度降低脫墨漿的白度。

    國(guó)外學(xué)者對(duì)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(wèn)位阻效應(yīng)共同決定的。gecol等對(duì)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(yáng)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(duì)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(yáng)離子、陰離子、兩性及非離子表面活性劑對(duì)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(duì)水性油墨膠體溶液特性有了進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，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(shí)驗(yàn)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(jiàn)表1。

表1

    表面活性劑：陽(yáng)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(shí)測(cè)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(dòng)滴定儀上，開(kāi)動(dòng)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(huì)根據(jù)設(shè)定的濃度加人表面活性劑，到達(dá)每一個(gè)濃度設(shè)定值nano―zs便會(huì)同時(shí)測(cè)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(yáng)離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨

    (ctab)對(duì)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(shí)驗(yàn)首先研究了陽(yáng)離子表面活性劑ctab對(duì)水性油墨膠體穩(wěn)定性的影響。圖1為不同濃度ctab對(duì)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(shí)，炭黑粒子的zeta電位便可達(dá)到12．7mv，而ctab濃度為0．86mmol／l時(shí)，zeta電位達(dá)到最大值34．1mv，這說(shuō)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(duì)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(shì)。這可能是因?yàn)樵谒嵝詶l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(huì)發(fā)生特性吸附；而在堿性條件下，oh一會(huì)中和部分ctab的正電荷，所以會(huì)使炭黑粒子的zeta電位降低。平均粒徑

圖2

    圖1、2表明，陽(yáng)離子表面活性劑ctab對(duì)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(shuō)明水性油墨膠體溶液的穩(wěn)定性主要由炭黑粒子間空問(wèn)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(duì)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(duì)水性油墨膠體穩(wěn)定性的影響，見(jiàn)圖3。

圖3

     zeta電位曲線表明，當(dāng)sds的濃度為0．2mmol／l時(shí)，炭黑粒子的zeta電位為一31．1mv，當(dāng)sds的濃度為1mmol／l時(shí)，zeta電位為一38．2mv。這可能是因?yàn)榧尤雜ds濃度較低時(shí)，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(duì)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(huì)使水性油墨膠體溶液變得更穩(wěn)定。

    來(lái)源：華南理工大學(xué)制漿造紙工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 作者：張學(xué)銘，何北海，李軍榮，趙光磊