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第32卷增刊
非金属矿
Vol.32 Supplement
2009
年7月 Non-Metallic Mines July, 2009
纤维状矿物经加工处理后能与植物纤维交织,生
成植物纤维与矿物纤维网状结构产物。对矿物纤维
进行改性处理,使其更好的同植物纤维相结合,得到
植物 / 矿物复合纤维材料,这种复合纤维材料可替代
部分植物纤维纸浆进行造纸。目前,国内用于植物纤
维替代品的矿物纤维主要为硅灰石、纤维水镁石、海
泡石以及石膏晶须等。矿物纤维的加入,可以从本质
上突破植物纤维的局限,拓宽了矿物的应用领域,并
充分利用矿物纤维的某些特性,使纸品具有相应的特
性和功能。非金属矿物纤维的开发利用,对于减少植
物纤维用量、降低造纸成本、减少造纸污染、保护生态
环境、赋予纸品新功能等具有特殊意义。
为了开发新型非金属矿物纤维和植物纤维的复
合纤维材料,从研究硅灰石矿物纤维的物化特性出
发,对矿物纤维改性、同植物纤维复合、纸张的抄造及
性能进行了试验研究,取得了较好效果。
1 实验原料
硅灰石矿样(江西华杰泰矿纤维科技有限公司);
植物短纤维(从中国制浆造纸研究院进口阔叶林木
浆中提取);阳离子淀粉,市售 ;阳离子聚丙烯酰胺
(CPAM),分子量 150 万,市售。
2 试验仪器和设备
90Plus
型 Zeta 电位、激光粒度仪(美国布鲁克海
文仪器公司);GSL-101B 型激光粒度分析仪(辽宁仪
表研究所);Nikon YS100 型生物显微镜(国营江南光
学仪器厂);J-23 型打浆机(西北轻工业学院机械厂);
ZQJ1-B
型纸样抄取机(西北轻工业学院机械厂)。
3 试验研究及结果分析
3.1 硅灰石物化特性研究
3.1.1
硅灰石主要理化指标 :粒度 -10μm(1250 目),
长径比 10~15,纤维长度 0.08~0.20mm,白度≥ 88%,
pH
值为 7.3~7.9,主要化学成分 CaSiO
3
,试样的化学
分析结果,见表 1。
硅灰石矿物纤维造纸试验研究
雷 芸 晏全香 刘淑鹏 袁继祖
(武汉理工大学 资源与环境工程学院,湖北 武汉 430070)
摘 要
从研究硅灰石矿物纤维结构、
化学成分及矿物组成、
表面电性和形貌特征出发,
对其改性、
同植物纤维复合、
纸张的抄造及性能进行
了系统试验研究,
取得了较好效果,
可供硅灰石矿物纤维在造纸中的应用作进一步的参考。
关键词
硅灰石
矿物纤维
造纸
试验研究
表1 硅灰石的化学组成
(wt%)
SiO
2
TiO
2
Al
2
O
3
Fe
2
O
3
FeO
MnO
CaO
MgO
K
2
O
Na
2
O 烧失量
51.17 0.02 0.48 0.03 0.24 0.04 46.37 1.10 0.17 0.06 0.32
武汉理工大学测试中心提供。
3.1.2
硅灰石原矿的 XRD 衍射图谱,见图 1。
图1 硅灰石原矿的XRD衍射图谱
图 1 中 d
7.6752
、d
5.4535
、d
3.8373
、d
2.9781
、d
2.7218
、d
2.5573
、
d
2.4794
、d
2.3042
、d
2.1672
、d
1.9133
、d
1.8762
、d
1.7191
等为硅灰石的特
征峰,d
4.2509
、d
3.3410
、d
2.4558
、d
2.2340
、d
1.6050
和 d
1.3743
为石英
的特征峰,d
3.0335
、d
2.0924
和 d
1.5079
为方解石的特征峰。
硅灰石的纯度可达 90% 以上。
3.1.3
硅灰石形貌分析 :硅灰石显微镜照片,见图 2。
从图 2 可看出,硅灰石呈针柱状,长短纤维分布不均
匀,电镜形貌分析仪测定平均长度 L=16.24μm,平均
直径 D=1.36μm,其长径比 L/D=11.94。
图2 硅灰石形貌分析图
左-显微镜照片(×100);右-扫描电镜照片(×500)
硅灰石长径比相对较小,且脆性较大。对硅灰石
改性主要是为了使矿物纤维与植物纤维更好的结合,
加强它与植物纤维复合造纸后的留着率。由于植物