原位复合法磁性纸张的制备及磁性能研究

论文摘要

利用纤维素纤维的固有优势和特点,将磁性纳米粒子与纤维素纤维复合,开发出高性能的纤维素磁性纳米复合纤维,采用造纸方法抄造成磁性纸,使该材料具有磁响应、磁记录、防伪等功能,有助于开拓纤维素纤维应用领域,增加特种功能纸新品种。本文分别采用化学共沉淀法与沉淀氧化法[0]两种原位复合法制备磁性纸浆纤维,利用造纸工艺抄造成磁性纸张,分别考察了主要因素对磁性粒子填充量的影响,并采用扫描电子显微镜（SEM）、X-射线衍射仪（XRD）和振荡样品磁强计（VSM）等手段对磁性纸张的结构及性能进行表征。研究结果如下:1.采用化学共沉淀法制备磁性纤维的最佳工艺条件为:Fe2+浓度为0.06 mol·L-1、PEI用量为2%（对绝干纤维质量比）、反应温度为60℃、熟化时间为60min、搅拌速度为1000 r·min-1。2.采用沉淀氧化法制备的磁性纤维的适宜的制备工艺为:Fe2+浓度为0.08 mol·L-1、反应温度为65℃、熟化时间为120min、搅拌速度为800 r·min-1;随着复合次数的增加,磁性粒子的填充量也相应的增大。3.针对化学共沉淀法制备磁性纸浆纤维的结构与性能表征结果如下:XRD衍射分析证实采用化学共沉淀法合成出的磁性粒子为Fe3O4;SEM电镜结果显示化学共沉淀法合成出的磁性粒子粒径（60-100nm）达到了纳米级,且分布较均匀;磁滞回线测试结果表明化学共沉淀法制备出的磁性纸浆纤维具有超顺磁特性。4.而XRD衍射结果也表明采用沉淀氧化法制备磁性纸张,随着复合次数的增加,磁性粒子的类型也发生了变化,当复合5次时,磁性粒子则主要以Fe3O4的形式出现;SEM电镜结果显示沉淀氧化法合成出的磁性粒子粒径（<100nm）达到了纳米级,且分布较均匀;磁滞回线测试结果表明沉淀氧化法制备出的磁性纸浆纤维具有超顺磁特性。5.化学共沉淀法和沉淀氧化法制备磁性纸张的物理性能较差,纸张的颜色也较深,影响了磁性纸张的光学性能。为了改善磁性纸张的物理强度和光学性能,将磁性纸作为夹层抄造成多层的复合纸张,能够很好的满足印刷要求。

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 内腔填充法
• 1.2.2 原位复合法
• 1.2.3 涂布成型法
• 1.3 磁性纸的应用
• 1.3.1 磁性纸在农业上的应用
• 1.3.2 磁性纸在工业上的应用
• 1.3.3 磁性纸在磁记录方面的应用
• 1.3.4 磁性纸在防伪行业的应用
• 1.3.5 磁性纸在军事上的应用
• 1.3.6 磁性纸在其它方面的应用
• 1.4 磁性纤维/磁性纸国内外研究现状
• 1.4.1 物理方法研究现状
• 1.4.2 原位复合法研究现状
• 1.5 本论文研究的意义及其内容
• 第二章 化学共沉淀法制备磁性纸浆纤维
• 2.1 概述
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验原材料、仪器及其设备
• 2.2.2 实验原理
• 2.2.3 磁性纤维的制备
• 2.2.4 磁性粒子填充量的测定
• 2.2.5 X-射线衍射分析（XRD）
• 2.3 结果和讨论
• 2.3.1 X-射线衍射仪（XRD）分析
• 2.3.1.1 磁性纸张XRD 分析
• 2.3.1.2 磁性纸张灰分成分XRD 分析
• 3O₄）填充量的影响'>2.3.2 各影响因素对磁性粒子（Fe₃O₄）填充量的影响
• 2+ 浓度的影响'>2.3.2.1 Fe²⁺浓度的影响
• 2.3.2.2 助剂PEI 用量的影响
• 2.3.2.3 反应温度的影响
• 2.3.2.4 熟化时间的影响
• 2.3.2.5 搅拌速度的影响
• 2.4 本章小结
• 第三章 沉淀氧化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、仪器及其设备
• 3.2.2 实验原理
• 3.2.3 磁性纤维的制备
• 3.2.4 Fe 含量的测定
• 3.2.5 X-射线衍射分析（XRD）
• 3.3 结果和讨论
• 3.3.1 X-射线衍射仪（XRD）分析
• 3.3.1.1 磁性纸张XRD 分析
• 3.3.1.2 磁性纸张灰分成分XRD 分析
• 3.3.2 工艺条件的优化
• 2+浓度影响'>3.3.2.1 Fe²⁺浓度影响
• 3.3.2.2 反应温度影响
• 3.3.2.3 熟化时间影响
• 3.3.2.4 搅拌速度影响
• 3.3.2.5 复合次数影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 磁性纸张结构与性能表征
• 4.1 概述
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 扫描电子显微镜（SEM）观察
• 4.2.2 磁性能分析
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 化学共沉淀法磁性纸张的结构表征
• 4.3.1.1 SEM 分析
• 4.3.1.2 磁性能分析
• 4.3.2 沉淀氧化法磁性纸张结构及其性能分析
• 4.3.2.1 扫描电子显微镜（SEM）观察
• 4.3.2.2 磁性能分析
• 4.3.3 化学共沉淀法与沉淀氧化法制备磁性纸张的磁性能比较
• 4.4 本章小结
• 第五章 磁性纸张的物理性能及光学性能研究
• 5.1 概述
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验原材料和仪器设备
• 5.2.2 打浆及其打浆度的测定
• 5.2.3 纸张抄造工艺流程
• 5.2.4 抗张强度的测定
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 化学共沉淀法制备磁性纸张物理性能及光学性能
• 5.3.2 沉淀氧化法制备磁性纸张物理性能及光学性能
• 5.4 本章小结
• 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 对未来工作的建议
• 致谢
• 参考文献
• 硕士研究生期间发表的论文