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造纸用非金属矿物与植物复合纤维制备与性能研究

胡流球  
【摘要】: 纸张是人类生产、生活的必需品,我国日益增长的纸张需求量,使造纸工业面临着木浆供应短缺的严重问题,因此寻求价格低廉而又可以部分代替植物纤维,改善纸品性能而又不污染环境的新的造纸原料,成为造纸行业梦寐以求的事情。而矿物纤维如海泡石纤维、硅灰石纤维等具有与植物纤维类似的纤维结构,因此,用矿物纤维替代部分植物纤维抄造纸张的研究具有非常重要的意义。 通过对海泡石、硅灰石和植物纤维的试样特性进行较系统的研究,有针对性地对海泡石进行分散,硅灰石改性,并将分散好的海泡石和植物纤维进行复合抄纸并测试其性能指标。 通过矿物纤维与植物纤维的结构、表面电性和微观显微镜图片进行了分析和比较,得出以下结论:①将海泡石充分分散后,实现纤维单束化,能与植物纤维实现良好结合;②硅灰石由于纤维长径比较小,柔软性差,与植物纤维的交织作用不强,有必要对硅灰石进行改性处理,来增强它们与植物纤维的结合强度。 对海泡石的分散、提纯和硅灰石的改性进行了研究,最后确定海泡石分散提纯的工艺条件为:分散剂选用六偏磷酸钠,分散剂用量3.0%,搅拌转速900r/min,搅拌时间60min,然后超声波分散30min。硅灰石的改性可采用阳离子淀粉或聚丙烯酰胺进行。经过阳离子淀粉改性后可将硅灰石的ζ电位降低,经过聚丙烯酰胺改性后硅灰石ζ电位变化不大,但会使硅灰石纤维间形成三维网络结构,这将会增大硅灰石与植物纤维复合后的留着率。 矿物纤维和植物纤维复合抄造纸张的试验结果表明:矿物纤维的添加会导致纸张的强度的下降,留着率也不高,特别是未改性硅灰石的添加将会严重影响纸张的强度。添加改性后的硅灰石有助于提高纸张的强度和留着率,而海泡石和改性后的硅灰石复合后再添加到植物纤维中造纸,可以得到比单独加填硅灰石更好的效果,复合矿物纤维的添加量可以达到40%。 将矿物纤维添加到植物纤维中替代部分植物纤维造纸,既不改变生产工艺,而且在技术上可行。在保证纤维强度的情况下,添加适量的矿物纤维,有助于降低纸张的生产成本和减少对环境的污染。


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