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《东北林业大学》 2009年
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纤维基造纸助留助滤剂的制备与应用研究

谢玮  
【摘要】: 绝大多数的造纸湿部助留助滤剂是阳离子聚合物,但其在应用过程中仍存在诸多问题,如:纸机白水封闭循环造成盐的积累直接影响其使用效果,酸性抄纸系统中使用的硫酸铝会影响其使用效果,加入过量会造成体系由阴离子性变成阳离子性从而产生另一种新的排斥,可溶性阳离子聚合物会造成白水的黏度增加,使纸机操作困难。为了解决上述问题,可以采用将纸浆纤维阳离子化改性然后添加的方法来替代阳离子聚合物。本研究分别采用吸附法、沉积法和接枝法制备了阳离子纸浆纤维,即纤维基造纸助留助滤剂(CPF_1、CPF_2、CPF_3和CPF_4),优化了CPF的制备条件,评价了它们作为造纸湿部添加剂的应用性能,采用FT-IR、SEM和XPS等手段对其进行了表征,并从制备条件、助留性能、助滤性能、成纸的物理性能及生产成本等方面,对所制备的纤维基造纸助留助滤剂进行了综合比较。 采用吸附法,分别将阳离子酯基季铵盐(31441)和聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)吸附于加拿大漂白针叶木硫酸盐浆纤维上,制得纸浆纤维-31441复合物(CPF_1)和纸浆纤维-PDMDAAC复合物(CPF_2)。结果表明,CPF_1最佳合成条件为:反应温度80℃、31441用量4%(对纸浆纤维)、反应时间30min;CPF_2在反应温度50℃、反应时间0.5h的情况下,较佳合成条件为:PDMDAAC聚合度为1万、用量为5%;CPF_1和CPF_2能显著提高PCC填料的留着率;添加0.9%的CPF_1即可使PCC的留着率从57.53%提高到72.21%;添加7%的CPF_2即可使PCC的留着率提高6.6%,而添加0.05%的CPAM仅可使其提高6.1%;CPF_1和CPF_2能够对纸张的物理性能有所改善,添加CPF_1和CPF_2的麦草浆成纸的抗张强度和耐破强度要明显高于添加CPAM的,而基本不低于添加未改性加拿大漂白针叶木浆纤维的,同时能够改善该麦草浆的滤水性能。 采用沉积法,将溶解在5%醋酸溶液中的壳聚糖(CS)沉积在加拿大漂白针叶木硫酸盐浆纤维上,制得纸浆纤维-CS沉积物(CPF_3)。结果表明,CPF_3在反应温度20℃、反应时间30min的情况下,最佳合成条件为:CS用量为0.5%、NaOH的用量为4%;CPF_3能显著提高PCC填料的留着率,添加5%的CPF_3即可使PCC的留着率从67.72%提高到71.47%,而添加0.05%的CPAM仅可使其提高到70.96%;CPF_3用作麦草浆湿部添加剂,能够对纸张的物理性能有所改善,添加CPF_3的麦草浆成纸的抗张强度和耐破强度要明显高于添加CPAM的,而基本不低于添加未改性加拿大漂白针叶木浆纤维的,同时CPF_3能够改善该麦草浆的滤水性能。 采用接枝法,将阳离子表面活性剂聚环氧氯丙烷-二甲胺(EPI-DMA)接枝于加拿大漂白针叶木浆纤维上,制得纸浆纤维-EPI-DMA接枝物(CPF_4)。结果表明,CPF_4在反应温度75℃、反应时间60min的情况下,最佳合成条件为:聚环氧氯丙烷-二甲胺(EPI-DMA)的聚合度为10万、用量为6g/L;CPF_4能显著提高沉PCC填料的留着率,添加用量为2%的CPF_4即可使PCC的留着率从61.09%提高到83.42%,而添加CPAM仅可使其提高到78.25%;CPF_4用作麦草浆湿部添加剂,能够对纸张的物理性能有所改善,添加CPF_4的麦草浆成纸的抗张强度和耐破强度要明显高于添加CPAM的,而基本不低于添加未改性加拿大漂白针叶木浆纤维的,同时CPF_4能够改善该麦草浆的滤水性能。 将CPF_1、CPF_2、CPF_3和CPF_4进行综合比较,结果表明,CPF_1、CPF_2和CPF_3的制备较容易、对纸张的抗张强度和耐破强度影响不大,但CPF_1、CPF_2和CPF_3的助留助滤性能一般;CPF_4的助留助滤性能最好,对纸张的抗张强度和耐破强度影响不大,而且其制备也不困难,因此其综合性能最优。 本研究制备的纤维基造纸助留助滤剂(CPF),与阳离子助剂相比,有更高的填料留着率、更好的滤水性能、更强的吸收阴离子干扰物的能力,能减轻白水与废水负荷、更容易生物降解等。因此,这种纤维基造纸助留剂的应用技术具有一定优势,其相关研究可进一步丰富造纸理论,具有重要的研究及应用价值。
【学位授予单位】:东北林业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TS727.2

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【引证文献】
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