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第 1 期 马 静，等: 大豆分离蛋白纸张抗水表面施胶剂制备及性能 ·173·

2.6 施胶性能 表面较高的 n(C)/n(O)。
2.6.1 施胶纸抗水性能
纸张的抗水性能通过静态接触角进行表征，不
同施胶纸的初始接触角和水滴消失时间见表 1。

表 1 施胶纸张静态接触角的大小及水滴消失时间
Table 1 The static contact angle of sized paper and the
time of water droplet disappearance
施胶纸 水滴形貌 初始接触角/（） 水滴消失时间/min
空白 86±2 <0.017

SPI 112±3 4±0.5

ASA 0.5-SPI 118±4 7±1

ASA 1-SPI 126±5 32±3

ASA 1.5-SPI 132±6 53±5

ASA 2-SPI 131±6 51±4

如表 1 所示，未经施胶的原纸初始接触角仅为
86°，并且水滴在极短的时间即消失，这是因为原纸
自身为多孔松散结构，纸纤维含有大量的羟基，表
现出较强的亲水性。经 SPI 施胶后，纸张展现出一
定的抗水性，但抗水持久性较差。经 ASA x -SPI 施胶
后，随着 n(ASA)/n(SPI-NH 2 )增加，ASA x -SPI 施胶
纸抗水性能显著提升，特别是 ASA 1.5 -SPI 施胶纸，
初始接触角可达 132°，并且具有良好的抗水持久性。
当 n(ASA)/n(SPI-NH 2 )超过 1.5 时，酰化度趋于稳定，
施胶纸抗水性能没有明显变化。
2.6.2 施胶纸抗水机理分析
X 射线光电子能谱广泛用于纸张施胶后表面分

析，能确定出纸表面元素组成、含量、键合状态等 图 6 未施胶纸（a）、SPI 施胶纸（b）、ASA 1.5 -SPI 施胶
信息 [26] ，施胶前后纸表面 XPS 全谱见图 6（由于上 纸（c）的 XPS 全谱
文中 ASA 1.5 -SPI 性能表现优越，因此以其为例进行 Fig. 6 XPS survey spectra of base paper(a), SPI sized
paper(b) and ASA 1.5 -SPI sized paper(c)
测试），图中百分数表示原子个数的百分比，下同。

如图 6 所示，未施胶的原纸表面主要以 C、O 纸表面元素的键合状态同样是决定其亲疏水性
元素为主，是典型的植物纤维素的组成元素。经过 能的一个重要指标。选择相对疏水的 C 元素作为模
施胶后的两种纸表面出现了 N 元素特征峰，由于施 型分析其键合状态，以进一步阐述施胶纸抗水机理，
胶剂是蛋白质类，其自身富含 N 元素，因此这是纸 相关结果见图 7，图中百分数均表示摩尔分数。
纤维表面覆盖施胶剂的直接证据。同时，3 种纸样
中 C 和 O 元素的峰高比值也有明显的差异，在不考
虑 N 元素含量的条件下，纸样表面 C 和 O 元素含量
及相对比值列于图 6。由图 6 可知，施胶纸的
n(C)/n(O)（原子个数比，下同）均高于未施胶纸，
其中经 ASA 1.5 -SPI 施胶纸 n(C)/n(O)最高，达到了
2.21。相对而言，纸张表面含 C 元素基团的疏水性
比含 O 元素基团的疏水性更强，n(C)/n(O)越高在一
定程度上表明纸张越疏水。因此，ASA 1.5 -SPI 施胶
纸抗水效果优于 SPI 施胶纸及原纸的原因可能源自