造纸

改性碳酸钙的应用及其对纸料湿部性能的影响目录1绪论...................................................................................................................................11.1前言...........................................................................................................................11.2国内外研究现状........................................................................................................21.3碳酸钙填料的改性及应用........................................................................................31.3.1碳酸钙填料的表面电荷特性.............................................................................31.3.3填料碳酸钙的改性方法.....................................................................................41.3.4填料在造纸湿部的应用.....................................................................................61.4本课题研究的目的和意义........................................................................................71.5本课题研究的内容....................................................................................................72实验部分...........................................................................................................................82.1实验原料及药品........................................................................................................82.2实验仪器及设备........................................................................................................82.3实验方法...................................................................................................................82.3.1改性碳酸钙的制备............................................................................................82.3.2改性碳酸钙比表面积和粒度...........................................................................102.3.3纸料湿部性能..................................................................................................102.3.4成纸性能分析..................................................................................................113结果与讨论.....................................................................................................................133.1改性碳酸钙物理特性..............................................................................................133.2正交实验结果分析..................................................................................................153.3改性碳酸钙对中性施胶的影响...............................................................................173.4改性碳酸钙对纸料湿部性能的影响.......................................................................183.4.1纸料的动态滤水性能......................................................................................183.4.2纸料的动态留着率..........................................................................................214结论.................................................................................................................................23参考文献.............................................................................................................................24致谢.....................................................................................................................................26改性碳酸钙的应用及其对纸料湿部性能的影响附件1开题报告（文献综述）附件2外文翻译及原文改性碳酸钙的应用及其对纸料湿部性能的影响第1页共26页1绪论1.1前言自从8世纪以来，用矿物填料来取代部分纸浆中的天然纤维就已经开始实践了。这个技术在过去的30年里迅速成熟起来，并成为了造纸过程不可缺的一部分。大部分加填料生产出的纸被用于印刷与书写。然而，近年来填料的使用已经扩展到包装纸板、新闻纸和薄页纸[1]。造纸填料是一种颗粒细小的白色颜料，是纸料中除纤维之外占比例最大的组分，一般用量为纤维量的20%～40%[2]。加填的目的是提高纸页白度、不透明度和平滑度，改善印刷适应性，降低成本，并赋予纸张特殊的性能，比如阻燃、耐磨、隔热等特性。但由于填料与纤维表面性质与形态不同，诸如表面极性、表面化学组成、表面能等方面存在巨大差异，导致二者相互作用力弱，界面结合力差，从而造成填料留着率低，纸页强度下降和印刷时的掉粉、掉毛等现象。为了解决填料应用中的问题，造纸工作者做了大量研究，比如新近发展起来的纤维加填，利用细胞加填技术在纤维细胞壁和纤维内腔中沉淀一部分现场制备的填料，当循环时，多数填料就与纤维保持在一起。与传统的直接加填相比，提高了填料的留着率，减轻了水处理负担[3]。但由于其工序复杂、成本高，阻碍了其在实际生产中的应用。目前较有效的方法是在浆中加入各种助留剂，但这种方法是将填料通过电荷中和作用絮凝成大颗粒以被架桥截留在纸页中，由于填料仍和纤维无结合力，所以并不能很好地解决加填量增大和纸页强度降低之间的矛盾。通过粉末改性技术，对造纸用填料进行改性处理，能提高填料的留着率，并改善纸页的强度性能，对实际生产具有重要意义。造纸工业上应用的碳酸钙填料改性物，主要是改性淀粉，常用的有：氧化淀粉、阳离子淀粉、阴离子淀粉、磷酸酯淀粉和双醛淀粉等。其中阳离子淀粉因其具有分散性好、保留高、增强效果显著、污染小的优点，在国外很早就已应用于造纸中[4-5]。造纸中所用阳离子淀粉，其取代度一般为0.01～0.07。主要用作湿部添加的助留、助滤和增强剂；阳离子淀粉由于其阳离子性对于纤维、填料及其它阴离子性物质具有强烈的吸附性而产生作用；阳离子淀粉作为湿部添加剂，有助于提高细小纤维和填料的留改性碳酸钙的应用及其对纸料湿部性能的影响第2页共26页着，加速纸料的滤水和提高纸页强度，因而能有效提高纸机车速，提高产品质量、降低成本[6]。还可作为合成施胶剂的助留剂，使胶料留着于纤维上而取得良好的施胶效果。特别对于碱性施胶剂，AKD和ASA与阳离子淀粉一起使用，能够起到助留剂及乳液稳定剂的作用。淀粉是地球上极为丰富的、可再生的天然资源，具有廉价、可降解并对环境不产生污染等优点，因此对淀粉的改性及应用一直受到人们的重视。阳离子淀粉是用于纸张生产的湿部的主要变性淀粉之一，具有增强剂的作用，可提高纸页强度，同时也具有助留助滤剂的作用，提高细小组分在纸页中的留着率，而也对纸页的强度方面产生影响。生产阳离子淀粉的原料不同，其直链淀粉与支链淀粉的比例不同(一般地，淀粉中支链淀粉含量(质量分数)，木薯为17，土豆为20，小麦为25，玉米为24)，影响阳离子淀粉的使用效果；阳离子淀粉的制备工艺不同，取代度不同，取代基不同，也对阳离子淀粉的使用效果产生影响。同时，阳离子淀粉的使用必须与工艺相结合，选择合适的添加点和添加量，并与其它助剂要有很好的配合性，以便充分发挥其作用。高取代度的阳离子淀粉可以用做阴离子垃圾的捕集剂，有效地消除阴离子垃圾。对其他化学助剂使用的影响将阳离子淀粉或多元变性淀粉用于胶印新闻纸中，可以提高胶印新闻纸抗张强度、表面强度等强度性能，改善胶印新闻纸的质量[7-9]。1.2国内外研究现状在造纸工业中，填料基本是没有经过处理或简单处理而直接使用，因此填料与纤维间无法形成稳定而有效的界面结合力，导致填料的单程留着率仅为15%-40%左右，大部分随网下白水流失。即使采用白水循环系统，总留着率也只在40%-60%左右，这样既造成原料大量浪费，又污染了水质，给水处理增加了负担。而在功能性聚合物、复合材料等领域，由于填料与基体聚合物的表面结构和性质差异较大，通常要对填料的表面进行适当的改性处理以改善填料表面的形态和表面性质，使得填料与基体的表面能达到尽可能相匹配的程度，实现填料与基体良好的界面结合能力。进而有造纸工作者提出通过粉体表面改性技术改变造纸填料表面形态和性质，去除填料与纤维间弱的。边界层。增加二者的结合力，进而提高填料的留着率和纸页强度。然粉体表面改性技术是将粉体表面进行物理、化学、机械等方式的处理，以改变粉体表面的物理、化学性能，如表面晶体结构、官能团、表面能、电