细胞腔填充法制备磁性纸研究

论文摘要

将磁性粒子填充到纤维素纤维细胞腔中,开发出高性能的磁性复合纤维素纤维,采用造纸方法抄造成磁性纸,该材料具有磁响应、磁记录、防伪等功能,对开拓纤维素纤维应用领域,增加特种功能纸新品种,提高我国造纸工业的理论研究水平和技术水平具有重要意义。本文采用细胞腔填充法制备磁性纸浆纤维,利用造纸工艺抄造成磁性纸张,分别考察了对影响磁性粒子填充度的主要因素,并采用Kajaani FS-2000纤维分析仪、电子扫描显微镜（SEM）、振荡样品磁强计（VSM）等手段对纸浆纤维长度,磁性纸张的结构及性能进行表征。研究结果如下:1.采用细胞腔填充法制备磁性纤维的最佳工艺条件为:针叶木浆,搅拌速度2500 r/min,硫酸铝浓度0.075g/l、PEI用量为5mg/g（对绝干纤维质量比）、打浆度29oSR,搅拌时间30min,处理时间4h,Fe3O4用量2:1（对绝干纤维质量比）;2.长度在0.69-2.02mm范围内的纤维最适宜填充;3.细胞腔填充法制备磁性纸浆纤维的结构与磁性能表征结果如下:SEM电镜照片显示出磁性粒子填充到纤维的细胞腔中,磁滞回线测试表明磁性纸浆纤维的剩余磁饱和强度随着填充度的增加而增加,磁性纸的矫顽力由填充在纤维细胞腔内的磁性粒子粒径决定,粒径大,矫顽力高;4.磁性纸张的光学性能与填充在纤维细胞腔内的磁性粒子的颜色和数量有关;磁性纸的物理强度小于原纸的强度,由于一些细小纤维流失和长纤维表面的分丝帚化出黏附的磁性粒子未清洗干净,加在纤维之间,在抄纸时减少纤维之间的结合面积,降低磁性张强度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 磁性纸张的制备方法
• 1.2.1 细胞内腔填充法
• 1.2.2 原位复合法
• 1.2.3 涂布成型法
• 1.2.4 磁粉与纸浆混合抄造法
• 1.3 磁性纤维/磁性纸国内外研究现状
• 1.3.1 细胞腔填充的研究现状
• 1.3.2 原位复合法研究现状
• 1.3.3 其他方法制备磁性纤维
• 1.4 磁性纸的应用
• 1.4.1 磁性纸在农业上的应用
• 1.4.2 磁性纸在工业上的应用
• 1.4.3 磁性纸在磁记录方面的应用
• 1.4.4 磁性纸在防伪行业的应用
• 1.4.5 磁性纸在军事上的应用
• 1.4.6 磁性纸在其它方面的应用
• 1.5 本论文研究的意义及其内容
• 第二章 纤维质量分析
• 2.1 概述
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 打浆及打浆度的测定
• 2.2.2 纤维长度分析
• 2.2.3 纤维长度分筛
• 2.2.4 纸浆纤维羧基含量测定
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 打浆度对纤维结构形态的影响
• 2.3.2 纤维上的纹孔
• 2.3.3 纤维细胞腔
• 2.3.4 纸浆纤维羧基含量的变化
• 2.4 结论
• 第三章 细胞内腔填充法制备磁性纸浆纤维
• 3.1 概述
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原材料，仪器及设备
• 3.2.2 实验原理
• 3.2.3 磁性纤维的制备
• 3.2.4 抄纸
• 3.2.5 填充度测量
• 3.2.6 用电子扫描显微镜观察纤维表面填料的附着程度
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 搅拌速度对填充效果的影响
• 3.3.2 硫酸铝浓度对填充度的影响
• 3.3.3 PEI 的用量对填充效果的影响
• 3.3.4 打浆度对填充度的影响
• 3.3.5 搅拌时间对填充度的影响
• 3.3.6 处理时间对填充度的影响
• 3O₄ 和纸浆质量比对填充度的影响'>3.3.7 Fe₃O₄和纸浆质量比对填充度的影响
• 3.3.8 硫酸铝清洗磁性纸浆纤维表面的效果
• 3.4 本章小结
• 第四章 磁性纸的结构与磁性能表征
• 4.1 概述
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 电子扫面显微镜（SEM）观察纤维表面和细胞腔
• 4.2.2 磁性能分析
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 磁性纤维内部的磁性粒子分布
• 4.3.2 磁性纸磁性能分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 磁性纸的物理性能和光学性能
• 5.1 概述
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 检测仪器
• 5.2.2 纸张性能测定
• 5.3 结果与讨论
• 3O₄前后纸张白度和不透明度变化'>5.3.1 填充Fe₃O₄前后纸张白度和不透明度变化
• 5.3.2 填充后的磁性纸强度变化
• 5.3.3 不同目数的纤维和不同细小纤维含量的纸浆对制备磁性纸的影响
• 5.4 结论
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本论文的主要结论
• 6.2 本论文的创新与特色之处
• 6.3 对未来工作建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文