填料的表面改性及对纸张性能的影响

论文摘要

造纸工业很早就用矿物填料来代替浆料中的部分原生纤维,而纸张中填料含量的增加受造纸成本、纸张的光学性能、纸张的匀度、印刷适性决定。随着填料负荷的增加,会降低纤维与纤维、纤维与填料之间的结合力,从而导致纸张的强度、松厚度和挺度的降低以及纸机磨损和纸张的掉毛掉粉。碳酸钙的表面改性是改善加填纸强度性能的有效途径,近几年在这方面的研究较为活跃。在造纸过程中为了使造纸填料效果达到最佳,同时减少造纸中出现的问题。前人对填料做了大量的研究,如不同浆种与填料结合、填料的预絮聚、在纸张中结合淀粉、细胞腔加填等。但这些方法没有一个可用于实际生产中。在本实验中,通过脂肪酸或脂肪酸盐与淀粉复配对碳酸钙表面进行改性,从而提高纤维间、纤维与填料间的结合,填料留着率以及纸张强度。本课题研究了脂肪酸或脂肪酸盐与淀粉复配分别对轻质碳酸钙和重质碳酸钙进行改性。首先根据测定纸张的抗张强度、耐破强度、撕裂强度的结果综合评价出那种改性剂效果最好;然后探讨了改性剂用量、糊化温度、糊化时间、保温时间等因素对碳酸钙改性的影响,采用正交实验来确定最佳操作工艺条件;其次研究了改性后碳酸钙的Zeta电位、颗粒粒径、电导率等反映改性碳酸钙的特性;最后利用光学显微镜与SEM观察改性前后碳酸钙形貌表征。实验证明改性轻质碳酸钙硬脂酸/淀粉的效果最好,而改性重质碳酸钙油酸钠/淀粉的效果最好;改性后碳酸钙的Zeta及电导率发生明显变化;通过光学显微镜和SEM发现改性后的碳酸钙的颗粒明显变大,其分散性能也较好,没有团聚现象。本课题再利用动态滤水仪和浊度计间接反映改性填料的单程留着率;然后探讨改性碳酸钙到纸张中对纸张的物理性能及光学性能的影响;最后利用SEM观察改性碳酸钙加填纸的形貌特征。实验结果表明改性碳酸钙在纸张中的单程留着率比未改性碳酸钙在纸张中的单程留着率高;加填改性碳酸钙的纸张的物理性能明显提高,改性碳酸钙的纸张的白度与不透明度比未改性的有所降低;通过SEM观察添加改性碳酸钙的纸张中碳酸钙的数目比未改性的多,从侧面也说明改性碳酸钙的填料留着率高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 碳酸钙填料在造纸中的应用
• 1.2 碳酸钙的开发
• 1.2.1 重质碳酸钙
• 1.2.2 轻质碳酸钙
• 1.3 在造纸中碳酸钙改性国内外研究的现状
• 1.3.1 在中酸性造纸中的改性技术
• 1.3.2 在碱性造纸中的改性技术
• 1.4 其他相关技术
• 1.5 本论文的研究意义及内容
• 1.5.1 本论文研究的意义
• 1.5.2 本论文研究的主要内容
• 2 轻质碳酸钙的改性及其在造纸中的应用
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 实验仪器
• 2.1.3 实验方法
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 改性剂的选取
• 2.2.2 改性轻质碳酸钙的最佳工艺条件的确定
• 2.2.3 改性轻质碳酸钙Zeta电位的测定结果
• 2.2.4 改性轻质碳酸钙颗粒粒径的测定结果讨论
• 2.2.5 改性碳酸钙与纤维组成的悬浮液的电势及电导率的分析
• 2.2.6 改性轻质碳酸钙的单程留着率
• 2.2.7 加填后纸张物理性能与光学性能的检测
• 2.2.8 改性轻质碳酸钙及加填后纸张的SEM分析
• 2.3 本章结论
• 3 重质碳酸钙的改性及其在造纸中的应用
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 实验原料
• 3.1.2 实验仪器
• 3.1.3 实验方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 改性剂的选取
• 3.2.2 重质碳酸钙改性的最佳工艺件的确定
• 3.2.3 改性重质碳酸钙Zeta电位的结果讨论
• 3.2.4 改性重质碳酸钙的颗粒粒径的测定结果讨论
• 3.2.5 改性重质碳酸钙与纤维悬浮液的电势与电导率的结果分析
• 3.2.6 改性重质碳酸钙在纸张中的单程留着率
• 3.2.7 加填后纸张物理性能与光学性能的检测
• 3.2.8 改性重质碳酸钙及加填纸的SEM分析
• 3.3 本章结论
• 4 结论
• 4.1 本论文的主要结论
• 4.1.1 对轻质碳酸钙改性的主要结论
• 4.1.2 对重质碳酸钙改性的主要结论
• 4.2 本论文的创新之处
• 5 展望
• 6 参考文献
• 7 攻读硕士期间发表论文
• 8 致谢