【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)定性的影響進行了探討。結果表明：(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電位相應地從38．6mv降至23．7mv，炭黑粒子的平均粒徑最大增加值達13nm。(2)加入十二烷基磺酸鈉(sds)的濃度為1mmol／l時，zeta電位達到一38．2mv，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時達到等電點；體系ph為3．2時，zeta電位達到最大值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文獻標識碼：a文章編號：1003―5214(2007)04―0332―04

    溶劑型油墨中的有機溶劑和重金屬元素嚴重污染環(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。

    國外學者對水性油墨的穩(wěn)定性和脫除工藝已進行了初步研究。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。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系到其是否能被有效除去的關鍵因素。

    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，對水性油墨膠體溶液特性有了進一步認識，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的進樣器會根據(jù)設定的濃度加人表面活性劑，到達每一個濃度設定值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ctab濃度僅為0．14mmol／l時，炭黑粒子的zeta電位便可達到12．7mv，而ctab濃度為0．86mmol／l時，zeta電位達到最大值34．1mv，這說明ctab在炭黑粒子表面發(fā)生非常強的特性吸附j。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相應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sds的濃度為0．2mmol／l時，炭黑粒子的zeta電位為一31．1mv，當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)生化學吸附j，使炭黑粒子的負電性更強；平均粒徑曲線表明，隨著炭黑粒子表面負電性的增強，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：華南理工大學制漿造紙工程國家重點實驗室 作者：張學銘，何北海，李軍榮，趙光磊