结合上带有正电荷的高分子基团 ,从而使其在纸页
中的留着率大为提高 ,同时又克服了纸页因填料留
着率增加而强度下降的缺点 。
2
实验部分
2
11 原 料
主要 原 料 有 : 重 质 碳 酸 钙 ( GCC , 粒 度 为 1 ～
10μm , 比 重 为 2
178g/ cm
3
, 白 度 为 92 % , p H 值 为
9
125 ,取自咸阳造纸厂) ;烧碱蒽醌漂白麦草浆 (打浆
度为 42°
SR ,白度为 75 %) ;阴离子表面改性剂 (多聚
磷酸钠 ,化学纯 ,西安化学试剂厂) ;阳离子表面改性
剂 (自制) 。
2
12 实验设备
主要实验设备为 :SH - 5B 型可控温实验用不锈
钢捏合机 (南通市如皋塑料机械厂) ;DXD - 1 型微
电泳仪 (江苏光学仪器厂) ;电镜 : IR - 440 型红外光
谱仪 (日本岛津公司) ;纸张强度测定仪 (江南造纸
厂) 。
2
13 改性工艺
将 GCC 加入捏合机中 ,在不断搅拌情况下喷洒
入一定量确定浓度的阴离子表面改性剂 ,并升温到
70 ℃,反应 10min ;然后再喷洒入定量的阳离子表面
改性剂 ,升温到 110 ℃, 反应 20min , 降温 , 研磨 , 过
400 目筛成为表面改性后的造纸用碳酸钙填料 。
2
14 应用工艺
1 将填料分散于水中 ,配成质量分数为 10 %
的悬浮液 。
2 将浆料用打浆机分散 ,控制打浆度在 42°
SR
左右 。
3 将填料悬浮液剧烈震荡后 ,立即取所需体积
加入到绝干浆质量为 2
12g ,质量分数约为 2 %的纸
浆中 ,搅拌均匀 ,放置 10min 。
4 在 ZQJ
1
- B 型纸样抄取器中按标准方法抄
取纸样 。
2
15 物理性能测定
2
1511 纸张物性测定
按《造纸工业测试方法标准汇编》(1990) 所规定
要求测定 。
2
1512 填料留着率测定
纤维灰分
B
:按 GB742 - 79 测定 。
纸料灰分
L
:将被测纸料用定量滤纸过滤后 ,在
烘箱中于 105 ℃烘干至恒重 ,
按 TAPPI 标 准 T413om - 85 测 定
(900 ±25) ℃。
纸页灰分
A
、
碳酸钙灼烧减量
C
:均按 TAPPI 标
准 T413om - 85 测定 。
2
1513 填料留着率计算
填料留着率计算公式 :
R
t
=
( A
-
B )
・
(
1 -
L
-
C)
( L
-
B )
・
(
1 -
A
-
C)
3
结果与讨论
3
11 填料表面改性机理
本实验的填料粒子表面改性机理包括以下几个
过程 。
3
1111 化学吸附和局部化学反应
人们通过红外吸收光谱 、
X 光电子谱研究证实 ,
许多金属氧化物及无机非金属材料体处于大气中
时 ,表面不饱和离子会吸收空气中的水分子而产生
- OH 基 ; GCC 表 面 除 了 有 不 饱 和 态 的 Ca
2 +
和
CO
3
2 -
存 在 外 还 有 许 多 - OH 存 在 , 它 是 由 表 面
CO
3
2 -
与 空 气 中 的 氧 、水 蒸 汽 反 应 而 产 生 的 。而
- OH的电离使得表面带上负电荷 ,但由于此负电性
比较弱 ,在被阳离子高分子改性后 ,吸附作用不强 ,
改性效果不太好 。我们现在利用 GCC 表面的 Ca
2 +
,
用多聚磷酸钠先与 Ca
2 +
结合 ,形成带有较强负电荷
的多聚磷酸钙 ,以增强 GCC 表面的负电性 ,然后再
用阳离子表面改性剂处理 ,通过化学吸附和反应双
重作用 ,使 GCC 表面阳离子化 。
3
1112 机械化学反应
在研磨粉体粒子时 ,会引起化学键的断裂 。新
生成的表面上有活性较高的离子或基团 ,在其周围
存在有聚合物单体时 ,则可在活性点上发生聚合反
应 ,从而使粉体表面连接上高分子 ;同时研磨作用也
可使线型聚合物的键被切断 ,该断点也可与粉体表
面的活性点发生反应 ,从而使粉体表面连接上本实
验所用的阳离子高分子 。
3
1113 表面包覆
由于本实验所用的阳离子高分子是以水溶液形
式喷洒入碳酸钙粉体中 ,在捏合机中进行搅拌 、
研
磨 、
干燥过程中会通过静电及粘覆作用而包覆在粉
体粒子表面 ,形成一层带电荷的高分子层 。
以上改性机理已通过填料粒子的红外光谱证
实 ,其表面已存在有高分子基团 ,通过电泳淌度测定
5
造纸化学品 2000 (3)
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