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纤维素是自然界中最丰富且具有生物可降解性的天然高分子材料,在当今世界面临资源快速消耗、环境恶化的形势下,开发可再生的纤维素资源具有重要的战略意义。本文介绍了一种新型纤维素产品:微纤化纤维素(即Microfibrillated Cellulose,简称MFC),对其制备工艺进行了较为全面的研究,并初步研究了其对纸张表面强度的增强效果。
本文以漂白亚硫酸盐竹浆为原料,对其进行机械和化学预处理,最后通过高压微射流纳米分散机的均质化处理,制备出纳米尺度的微纤化纤维素。用SEM对制备的MFC表面形态进行观察,并测定了MFC的相对保水值和粒径分布。结果表明:MFC产品由于高度微纤化而拥有非常大的比表面积,表面暴露出大量的极性羟基。MFC的相对保水值随着NaClO用量和反应时间的增加而增加并能达到一个平稳趋势。小的主腔孔径有利于提高MFC的相对保水值,经测定,当主腔为75nm时,均质化10次后,MFC的相对保水值可高达1105%。MFC粒径随着均质化次数的增加而逐步减小,且粒径分布较为广泛,均质化5次后能够达100nm-200nm的粒径分布(主腔孔径为100nm>,且主腔的孔径越小,同等均质条件下得到的MFC的粒径尺度越小。
本文还研究了MFC在纸张表面涂布中的应用,将MFC和阳离子淀粉分别进行涂布,分别研究其对纸张表面拉毛强度的影响。结果表明:MFC涂布能明显提高纸张的表面强度,拉毛速度随着MFC涂布量呈现先增加后减小的趋势。当MFC涂布量为1.14g/㎡时,拉毛速度由0.97m/s增加到1.40m/s,较原纸增幅为44.33%。与阳离子淀粉相比,MFC的涂布用量为0.54/㎡和3.51g/㎡时,拉毛速度分别为1.14m/s和1.35m/s,均比在相似涂布量情况下的淀粉效果好;而随着涂布量增加到一定量时(MFC涂布量为5.60g/㎡,阳离子淀粉涂布量为6.04g/㎡),MFC对纸张表面强度的增强效果不如淀粉。