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TiO2颗粒小,白度高,具有普通填料无法媲美的高折射率和光散射系数,化学稳定性好,添加到纸张中可以有效提高纸张的白度和不透明度,但由于价格昂贵,当前只用于高档纸、薄型纸和特种纸中。作为一种无机填料,TiO2分散在纤维间减少了纤维之间的接触和氢键,降低纸张强度,印刷时还容易掉毛掉粉,同时填料粒子的负电性使得TiO2粒子在湿部留着不佳,造成白水回收困难及经济损失。另外TiO2比表面积大,容易团聚,对纸张的匀度和光学性能造成影响。为了解决上述问题,本论文对填料TiO2的表面改性及其应用进行了初步探究。 首先,采用合成聚合物PDADMAC/PVAm/PNVF分别球磨改性TiO2,探究改性剂的用量对加填纸性能的影响。结果表明,PDADMAC用量为2.5%时,纸张的抗张指数和填料留着率分别提高了21%、9.5%;PVAm用量为2%时,抗张指数和填料留着率分别提高了24.7%和5.5%;PNVF用量为0.5%~1.5%时,抗张强度较优,用量为2%~2.5%时填料留着性能较优,用量为0.5%时,纸张抗张指数提高10.7%,用量为2.5%时填料留着率提高8.3%,综合考虑PNVF用量为1.5%时强度和留着都较好。 其次,采用阳离子淀粉干磨改性TiO2,得出阳离子淀粉的最优用量为1.5%,此时改性TiO2的粒径及表面阳离子淀粉的水溶性最小,加填纸张白度和不透明度无明显变化,抗张指数达到最大达31.7N· m/g,较未改性TiO2加填纸张提高8.6%,填料留着率为75.2%,提高了8.8%,TiO2在纸张中分散更均匀。采用阳离子淀粉湿磨改性TiO2,随着阳离子淀粉用量的增加,纸张白度略微下降,不透明度略有提高。阳离子淀粉用量为1%~2%时,抗张强度较好,阳离子淀粉用量为1.5%时,纸张的抗张指数增加了21.9%,用量为0.5%~1%时留着效果较好,用量为0.5%时,纸张的填料留着率提高了10.1%。并对阳离子淀粉湿磨改性TiO2进行正交试验设计,探究了阳离子淀粉的取代度、用量、混合时间、球磨时间四因素对加填纸张性能的影响,得出优化的工艺条件为阳离子淀粉的取代度为0.1370、用量为2%、混合时间为15min、球磨时间为30min。该工艺条件对加填纸张的白度和不透明度影响较小,抗张指数提高了7.4%,填料留着率提高了68.1%。 最后对损纸打浆至不同的打浆度并与原生浆按0%~100%配抄实验,损纸配抄量不变,打浆度从21°SR到64°SR增加时,不同打浆度损纸浆配抄的纸张白度、吸收性略微减小,抗张强度不断增大。填料留着率在21°SR~46°SR时增加,打浆度大于46°SR后下降,且打浆度越高下降越多。当损纸浆的配抄量为60%,打浆度从21°SR增加到64°SR时,纸张的白度、吸收性分别降低了3%、42.9%,抗张指数提高了58.6%,填料留着率从84.5%增到93.2%后又降低到78.5%。同一打浆度,随着损纸配抄量的增加,纸张白度、不透明度和填料留着率都增加,但抗张强度不断下降。当损纸浆的打浆度为54°SR,配抄量从0%增加到100%时,纸张白度、不透明度和填料留着率分别增加了1.9%、1.1%、30.8%,抗张指数降低了28.9%。纸张的吸收性在损纸浆的打浆度为21°SR时随着损纸浆的配抄量的增加而增加;损纸的打浆度为46°SR时,在0%~40%的损纸配抄量先增后降;打浆度为54°SR~64°SR时,随着损纸浆用量的增加而减小。综合考虑纸张各项性能,纸张打浆度为21°SR~46°SR且配抄量小于40%时可在满足纸张性能要求的前提下降低成本。其次,固定损纸浆打浆度为46°SR,配抄量为20%,减少填料的用量,探究对纸张性能的影响,结果表明随着填料用量的增加,纸张的白度不断增大;不透明度先增大,在用量为25%时又略微下降;纸张的抗张指数不断下降,从45.7N·m/g降低为27.9N·m/g,减少了38.9%;纸张的填料留着率不断降低,在加填量为20%~25%时快速下降到83.7%;吸收性增大,加填量从15%增加到25%时,纸张毛细吸液高度增加了28.2%。综合考虑加填量为20%时纸张性能较好。