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造纸颜填料的6大改性技术!

  • 更新日期 - 2019年09月27日 12:17

矿物粉体是现代造纸业不可缺少的重要原料和功能材料,加入量可占到纸料组分的20%~40%。然而,填料的加入往往会对纸张的强度、施胶度、松厚度及挺度等指标造成负面影响,并增加白水循环体系中细小组分的含量,加剧纸浆流送管道的磨蚀,造成印刷过程中易出现掉毛掉粉现象。

因此,如何在加入填料降低生产成本的同时又尽量不对纸张的各项性能指标造成负面影响,成为一个看似矛盾但又具有重要现实意义的工程问题。

填料改性不仅可以避免或减轻目前造纸填料在使用过程中带来的成纸强度性能下降的问题,而且对于提高经济效益和环境效益都具有十分重要的意义。目前,造纸颜填料主要的改性方法有以下几种:

1、疏水性高分子改性

通常情况下施胶和加填均对成纸强度有负面影响,填料的表面疏水改性可以将施胶和加填合二为一,从而缓解两者对纸张强度的影响程度。

采用碱沉淀法将壳聚糖用于沉淀碳酸钙(PCC)的有机覆膜改性,经改性后,加填浆料的滤水性能略有改善,溶解性也有所变化,加填纸的抗张指数得到显著提高。

2、水溶性高分子改性

淀粉是一种常用的造纸化学品,在填料改性中淀粉可以单独使用,利用发生溶胀并达到平衡凝胶状的淀粉颗粒包覆填料粒子,可提高纸页的强度性能。

造纸颜填料的6大改性技术!

阳离子改性在填料的水溶性高分子改性中占据重要地位,阳离子淀粉加入预先用表面活性剂十二烷基苯磺酸钠处理过的高岭土中进行改性,阳离子淀粉能很好地吸附在高岭土表面,并很快达到吸附饱和,加填于纸张中留着率得到提高,且纸张性能如白度、不透明度、强度等得到改善。

纤维素纤维不溶于水,借助于溶剂将其溶解、再沉淀后,包覆到高岭土表面,可大幅度提高纸张的抗张强度、耐破度和耐折度。

造纸颜填料的6大改性技术!

3、表面活性剂改性

硫酸钙晶须用作造纸填料,具有高白度、低磨耗的优点,但溶解度较高。采用硬脂酸改性硫酸钙晶须,硬脂酸可与硫酸钙晶须形成化学吸附,晶须电导率明显降低,从而有效地抑制了其溶解性。

将碳酸钙表面阳离子化,同时增加碳酸钙表面的羟基,主要用于造纸填料,可增加填料加填量,提高纸张纤维与填料的结合力,减少造纸过程助留剂用量,提高填料保留率,提高不透明度和印刷适性,可用于高加填超压纸。

4、无机改性

碳酸钙的一大缺陷就是其不耐酸性,即在酸性介质下易于分解亚洲av自拍,2019国产免费情侣,国内自拍福利,亚洲福利在线,亚洲AV 中文字幕 国产 欧美,亚洲,欧美,中文,日韩,视频,从而限制了其在酸性或近中性造纸中的应用。

相关研究表明,氟化氢(HF)、六偏磷酸钠、H3PO4、CaCl2、BaCl2、Na2SO4、Na2SiO3、稀H2SO4及Al2(SO4)3、铝酸钠等无机物可用于造纸填料级碳酸钙的溶解抑制改性。碳酸钙的溶解抑制技术包括两类:

第一类是改性碳酸钙填料只能以悬浮液形式存在,改性剂主要对体系的pH值起缓冲作用,如采用弱酸/钙螯合剂可以对碳酸钙填料进行改性;第二类技术中改性碳酸钙填料能够以干燥粉末的形式存在,改性剂的表面包覆与屏蔽效应起主要作用,如氯化钡/硫酸钠改性技术。

5、功能性改性

造纸填料的功能性改性目的是以赋予填料高pH值适应性、高留着率、高折射率、高吸油值及抗菌等特点为主,其中预絮聚处理改性可以使碳酸钙填料在高分子聚合物的保护下不受造纸过程中弱酸性条件的影响,从而大大扩展其应用范围,因此成为研究热点。

预絮聚处理改性是利用物理化学方法对填料表面进行改性,采用带有正电荷或者负电荷的高分子聚合物处理颗粒填料,使高分子聚合物包覆在填料上,得到絮聚产物。

在一定温度下将固体石蜡及AKD蜡加入至滑石粉填料悬浮液中,使石蜡及AKD吸附于滑石粉填料粒子的表面,经相关处理后可得到改性滑石粉填料,当将其用于造纸加填时,纸品可获得较高的抵抗液体渗透的能力,即改性滑石粉填料实际上也是一种新型的施胶剂。

用二氧化钛对碳酸钙进行包覆,可以减少昂贵的二氧化钛填料的用量,改善光学性能。

6、中空核壳改性

与传统的填料相比,中空填料可以散射更多的光线,因此可以使纸张具有更高的白度、不透明度以及松厚度,印刷适应性也更好。

通过界面反应法可以制取高得率的球形中空轻质碳酸钙颗粒。颗粒直径为50nm的方解石和六方碳钙石的混合晶体构成球形中空颗粒的主要部分。用于纸页内部加填时,球形中空颗粒使纸页紧度略有下降,并且增加了光散射系数,纸页中添加的球形中空颗粒越多,纸页表面的平滑度也就越高。

参考资料:[1]朱陆婷,王宝,胡懂皓,等.造纸填料改性技术的研究与发展趋势[J].纸和造纸,2014,6(33):40-45.

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