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随着人们对纸张功能多样化要求的提高,改性纤维在造纸工业中的应用越来越受到人们的重视。所谓改性纤维就是指经过某些物理或化学方法处理,能够具有某些特殊的性质可以满足纸张特种功能性要求的纸浆纤维。改性纤维在物理性质和化学性质方面都有很大改善,因而近十几年来受到国内外造纸界越来越多的关注。本文研究了纤维阳离子试剂改性的反应机理,以降低打浆能耗和改善纸浆成纸性能为研究目的,优化了反应条件,探讨了阳离子试剂改性纤维在造纸工业中潜在的应用价值。
通过对漂白硫酸盐针叶木纸浆改性前后打浆能耗和成纸性能的变化,研究了改性剂用量、NaOH用量、反应温度、浆浓和反应时间对纸浆阳离子试剂改性反应的影响。研究结果表明:纸浆纤维经阳离子试剂改性在纤维素C6位较高效率地引入了季铵基,促进了纤维在打浆过程中的细纤维化,从而有利于降低纸浆的打浆能耗及改善纸浆的成纸性能。
考虑阳离子试剂改性对打浆性能的影响,得出了较佳的条件为:改性剂用量为0.8%,NaOH用量为1.0%,温度为40℃,浆浓为8%,反应时间60min。在优化条件下改性纸浆后与对照浆比较,纸浆的打浆能耗降低幅度可达20%-25%。
考虑阳离子试剂改性对改性后纸浆成纸性能的影响,得出了较佳的条件为:改性剂用量为0.6%,NaOH用量为1.0%,温度为40℃,浆浓为8%,反应时间60min。在优化条件下改性纸浆后与对照浆比较,成纸抗张强度提高了21.86%,耐破强度提高了14.68%,对撕裂强度影响较小。
本文亦研究了纤维的阳离子试剂改性对浆料中细小组分留着的影响。研究结果表明:纤维的阳离子试剂改性可以显著提高细小组分的留着率。滑石粉粒度较大,在0.5-5μm之间;而CaCO3粒度较小,在0.1-0.35μm之间。填料的留着是机械截留和胶体絮凝综合作用的结果,粒度较大的滑石粉主要通过机械截留作用留着,粒度较小的CaCO3主要通过胶体絮凝作用而留着。实验结果表明,纤维的阳离子试剂改性可以显著提高填料的留着率,留着率提高20%-30%。
同时研究结果表明,纤维的阳离子试剂改性反应具有高度的选择性,同时由于天然纤维素的高结晶度,纸浆粘度变化幅度较小,有效避免了纤维的过度降解,较高程度的保留了纤维本身的强度,避免了纸浆得率的大幅降低。
论文研究中考虑了纤维的阳离子试剂改性在工业生产中实际应用的可能性,对科研工作者对纤维的阳离子试剂改性进一步研究具有一定的参考价值。研究结果表明纤维的阳离子试剂改性具有一定的应用价值和可能性。