磷石膏晶须在造纸中的应用研究

论文摘要

目前我国纸及纸板生产量和消费量均居世界前列,但我国造纸原料严重短缺,尤其是优质原料缺口逐年增大。造纸加填是节省纤维原料、降低生产成本的需要,同时又可改善纸张某些性质。碳酸钙等常规无机填料在加入到纸浆中后,一般会降低纸张的物理强度。因此,开发新型填料和优质加填技术,将是造纸工业长期而艰巨的任务。本论文结合磷石膏晶须的结构性能和特点,对其在造纸中的应用工艺等进行了较系统的研究,取得了较系统的研究成果,将具有重要的理论意义和实际应用价值。论文考察了磷石膏晶须的相关物理化学性质。磷石膏晶须白度96%, Zeta电位-7.3mv,电导率2.52ms,溶解度0.33g/100g,重均长度为1.239mm。红外光谱分析表明,磷石膏晶须表面含有-OH和-S04基团。实验结果表明,在针叶木浆或漂白麦草浆中加填磷石膏晶须时,加填量可以达到20-30%并保持纸张具有较高的物理强度。如,在针叶木浆（20°SR）中添加30%的磷石膏晶须时,抗张指数可较空白样提高9.46%,撕裂指数、耐破指数和耐折度亦略有提高。在漂白麦草浆（30°SR）中添加30%的磷石膏晶须时,抗张指数、撕裂指数和耐破指数分别较空白样可提高11.2%、8.7%和6.4%°磷石膏晶须表而的羟基以及较高的长宽比,可能是能够提高纸张强度的主要原因。实验结果表明,磷石膏晶须存储10天左右仍可具有一定的增强效果：存储20天左右时,加填后纸张的相关强度指标基本上可维持空白样水平。如条件允许应尽量减少晶须的储运时间。使用过程中,在保证晶须分散良好的前捉下,应尽量减少打散时间。膦石膏晶须在适宜加填量条件下有利于纸张抄造时滤水。加填30%膦石膏晶须时不会影响纸页的湿强度。磷石膏晶须加填时,随着白水循环次数的增加,白水的电导率、TS含量、DCS含量、COD含量逐渐增加,pH值逐渐降低,纸张的抗张指数、耐破指数有所增加,撕裂指数有所降低。实验结果表明,在适宜加填量下,磷石膏晶须可使纸张取得较好的白度、不透明度、匀度、Z向抗张强度、表面强度等,具有较好的纸张印刷性能。磷石膏晶须具有一定的溶解性是其在造纸中应用时需特别解决的问题。实验结果表明,采用适宜的改性工艺,磷石膏晶须的加填效果会更好。总之,采用磷石膏晶须加填,可部分替代木、草浆进行造纸,可以大幅度的降低生产成本和制浆污染指数,最重要的是磷石膏晶须对于纸张具有较好的增强作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 前言
• 1.1 制浆造纸技术发展
• 1.2 纤维原料
• 1.2.1 造纸纤维原料
• 1.2.2 造纸工业对纤维原料的需求
• 1.3 填料在造纸工业中的应用
• 1.3.1 碳酸钙
• 1.3.2 高岭土
• 1.3.3 滑石粉
• 1.3.4 二氧化钛
• 1.3.5 海泡石
• 1.3.6 硅灰石
• 1.3.7 其他造纸填料
• 1.4 磷石膏晶须的物化性能及应用现状
• 1.4.1 磷石膏晶须的性能
• 1.4.2 磷石膏晶须的制备及应用现状
• 1.5 填料的主要物理化学特性
• 1.5.1 填料的折射率
• 1.5.2 填料的白度
• 1.5.3 填料的Zeta电位和电导率
• 1.5.4 填料的沉降
• 1.5.5 纤维形态
• 1.6 加填技术的发展
• 1.6.1 预絮聚技术
• 1.6.2 纤维细胞内加填技术
• 1.6.3 细小纤维/填料复合技术
• 1.6.4 填料表面改性
• 1.7 本论文的研究目的和主要内容
• 2 材料与方法
• 2.1 材料
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 实验药品
• 2.2 主要实验设备
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 磷石膏晶须形态参数测量
• 2.3.2 磷石膏晶须白度测量
• 2.3.3 磷石膏晶须溶解度测量
• 2.3.4 磷石膏晶须Zeta电位和酸碱度测量
• 2.3.5 磷石膏晶须红外光谱分析
• 2.3.6 扫描电镜观察
• 2.3.7 疏解和打浆
• 2.3.8 抄片和物理检测
• 2.3.9 磷石膏晶须留着率测量
• 2.3.10 纸张酸碱性的测量
• 2.3.11 循环白水的采集
• 2.3.12 滤水性能测定
• 2.3.13 湿纸页制备和湿强度测定
• 2.3.14 磷石膏晶须包覆改性
• 3 结果与讨论
• 3.1 磷石膏晶须主要物理化学性质的测定与分析
• 3.1.1 磷石膏晶须扫描电镜分析
• 3.1.2 磷石膏晶须红外光谱分析
• 3.1.3 磷石膏晶须的形态参数
• 3.1.4 磷石膏晶须的长度分布频率
• 3.1.5 磷石膏晶须的白度和溶解度
• 3.1.6 磷石膏晶须的Zeta电位、pH值和电导率
• 3.2 磷石膏晶须加填对纸张物理性能的影响
• 3.2.1 磷石膏晶须加填对针叶木浆纸张物理性能的影响
• 3.2.2 磷石膏晶须加填对漂白麦草浆纸张物理性能的影响
• 3.2.3 磷石膏晶须增强机理分析
• 3.3 存储时间对磷石膏晶须增强效果的影响
• 3.4 晶须打散时间与打散方式对纸张强度的影响
• 3.4.1 不同打散时间对磷石膏晶须长度的影响
• 3.4.2 针叶木浆加填不同打散方式磷石膏晶须对纸张强度的影响
• 3.4.3 漂白麦草浆加填不同打散方式磷石膏晶须对纸张强度的影响
• 3.4.4 小结
• 3.5 磷石膏晶须对纸张抄造性能的影响
• 3.5.1 动态滤水性能
• 3.5.2 湿纸幅强度
• 3.5.3 小结
• 3.6 针叶木浆加填磷石膏晶须对造纸白水的影响
• 3.6.1 循环次数对白水pH值和电导率的影响
• 3.6.2 循环次数对白水TS和DCS含量的影响
• 3.6.3 循环次数对白水COD含量的影响
• 3.6.4 白水循环次数对纸张物理强度的影响
• 3.6.5 小结
• 3.7 磷石膏晶须加填对纸张印刷性能的影响
• 3.7.1 磷石膏晶须加填对纸张光学性能的影响
• 3.7.2 纸张酸碱度
• 3.7.3 磷石膏晶须加填对纸张匀度的影响
• 3.7.4 Z向抗张
• 3.7.5 纸张表面强度
• 3.7.6 小结
• 3.8 改性磷石膏晶须在造纸中的应用
• 3.8.1 改性磷石膏晶须加填对针叶木浆物理强度的影响
• 3.8.2 改性磷石膏晶须配抄针叶木浆纸张光学性能检测
• 3.8.3 改性磷石膏晶须中试实验
• 3.8.4 改性磷石膏晶须增强机理分析
• 3.8.5 小结
• 4 结论
• 5 展望
• 5.1 本论文创新之处
• 5.2 需要加强完善的工作
• 6 参考文献
• 7 攻读硕士期间发表论文情况
• 8 致谢