环氧化改性PEI交联酶改性淀粉及其表面施胶性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

近年来,随着造纸原料的成本不断上升，劳动力价格不断攀升，市场竞争加剧，使造纸企业的盈利空间不断收窄。

因此，纸基材料的低定量化是降低制造成本最重要的路径，也是实现节约资源，节能减排，这一可持续发展的基本国策的重要方法。

但是，随着纸基材料定量的降低，纤维结合力降低，不透明度、挺度等重要指标无法达到实际应用的标准，这一定程度上抑制了低定量的发展趋势。

2. 国内外研究现状分析

随着造纸行业的不断发展，纸张低定量高挺度已成为造纸行业发展的一大重要趋势。就纸张低定量而言，可以显著降低成本，节约原料，是目前造纸行业的一大研究方向。而关于纸张高挺度一直是制浆造纸行业所追求的目标。在较低纸张定量情况下，纸张挺度提高对于节约资源，绿色造纸具有重要意义；并且，对企业而言，也将获得更高的效益。

在造纸行业中，淀粉被广泛应用于造纸湿部及表面施胶，其具有来源广泛、价格低廉、供应稳定等优势。但就原淀粉多年在造纸行业的应用看来，其在对纸张进行表面施胶时相对其他表面施胶剂仍有许多不足之处。因此，改性酶解淀粉应用于表面施胶已受到越来越多学者的关注。张晓丽，凡霞，brinewranson等人通过研究酶转化淀粉对纸张表面施胶性能的影响，结果发现酶转化淀粉与未改性淀粉相比，粘度有明显改善，且在表面施胶过程中对纸基材料的浆种没有选择性，酶转化后的淀粉水解液粘度低，流动性好，透明度也较好，用于纸张表面施胶时，不但可以吸附在纸面纤维上，也能向纸内渗透，由此进一步提高纤维之间的结合力，提高成纸的裂断长以及挺度，且无毒，无污染。此外，jlipponen，凡霞等人也研究了酶转化淀粉的影响因素，实验结果发现酶解温度，ph值对酶解淀粉影响最大。此外，王旭清，王辉等人研究了酶转化淀粉在对纸张表面施胶的应用，结果发现其在提高纸张的强度，挺度方面有很大作用。

提高纸张挺度的方式主要通过交联和添加挺度剂。交联是能在线型分子间通过架桥作用,从而使多个线型分子通过形成共价键接而交联成三维网络结构，是目前纸张低定量高挺度的研究热点。在造纸工业中，曾用偏磷酸钠、三氯氧磷、环氧氯丙烷、甲醛、乙二醛、戊二醛等对淀粉进行交联改性从而进一步提高纸张的强度。徐梦蝶等人通过研究交联淀粉对纸张增强性能，结果发现交联淀粉能大幅度的提高纸张强度。相对而言，国外学者对于交联方法的研究更为深入。gonzlez-snchez,c.等人通过研究过氧化物诱导交联增强废物来源的生物复合材料的机械性能，其结果发现过氧化物诱导交联能大幅提高复合材料的机械性；kumar,等人曾通过研究光催化交联增强纤维素淀粉复合材料，结果发现纤维素作为基材协同光催化交联的组合有助于改善淀粉复合材料的物理和机械性能。通过交联，不仅提高了纸张的湿强，也使得纸张的环压强度，拉伸性能有所改进。widsten,petri等人在2014年发表的论文中指出使用聚羧酸与纤维交联可用于改善纸张的物理性能，主要包括湿强和环压强度。horvath,andrewt.等人通过研究交联纤维对纸页拉伸性能以及断裂的影响，结果表明，交联纤维对纸张的断裂性能有显著改善。此外，随着科学技术的不断发展，交联技术应用的范围也是越来越广泛了。sabzalian,zohreh,等人通过研究淀粉与纤维素的交联，发现通过交联可以将亲水性纤维素纤维制备成为疏水、防潮纤维，可以产生很多的应用，如包装材料、膜和增强自清洁聚合物材料。sharma,sudhir,等人也研究了cnf与pae交联对纳米纤维素膜材料物理化学性能的变化。除此之外，交联技术在高强度纸张，航空航天，人工肌肉，组织工程等方面都有一定的涉及，由此可见，交联技术的发展和应用深受国内外学者的关注与重视。就造纸专业而言，这更是一个重大的研究方向。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

1.交联酶解淀粉的制备。

2.pei的环氧化改性的表征。

4. 研究创新点

(1)基于缩水甘油胺的合成方法，探究一步法以及两步法对pei环氧化改性的效果，是对于目前pei改性一个较有特色的创新。

(2)将造纸湿部助剂pei应用于表面施胶，作为交联剂提高纤维与淀粉之间的结合力，赋予pei更多的功能化应用。

(3)在表面施胶时以交联为主要手段，提高纤维与施胶剂的结合力，提高纸张挺度，以此降低定量。