【正文】 素纖維的一個重要特征就是其中含有大量的羥基，這些親水性羥基的存在對于造紙過程具有十分重要的意義。因此，施膠是一個非常重要的工藝過程。，分子鏈上有足夠的反應點和活性點，它通過與纖維、粒子間形成化學和物理交聯(lián)作用，也就是通常所說的架橋作用，使疏水性膠體懸浮液產(chǎn)生聚集，而后達到被截留在網(wǎng)上，形成濕紙幅的目的。3oC 烘干 4 小時，將稱量瓶移入干燥器中，冷卻半小時后稱重。 同時進行兩次測定，取其算術平均值為測定結果，要求準確到小數(shù)點后第二位，兩次測定計算值間誤差不應超過 %。 抄片根據(jù)由陳佩蓉等主編的，輕工出版社出版的《制漿造紙實驗》中的相關規(guī)定操作。 撕裂度的測定采用撕裂度測定儀，具體的操作如下：(1) 將指針調零；(2) 將 2 張長為 75mm 63mm 的紙放到固定夾子上；(3) 用刀將紙切一個小口；(4) 擺動重錘，記下讀數(shù)。因為影響不透明度的主要因素有：纖維原料、填料的性質及打漿質量、紙張的定量和厚度、紙的緊度等。因為隨著改性纖維的增加，碳酸鈣的量就增加。這是由于影響紙張的緊度主要有纖維的結合力。從圖 可以看出，加入改性纖維對耐破度影響不大。從表 可以看出，加入改性纖維后紙的抗張紙指數(shù)是降低的。撕裂紙張所做的功包括把纖維拉開和把纖維拉斷兩部分。由于改性纖維的加入，碳酸鈣的量就隨著增加，纖維與纖維間的結合力被碳酸鈣給取代，因而紙張的結合力有所下降。這說明 10%的改性纖維比加填 20%研磨 CaCO3 好，也就說明了，在加填 10%的改性纖維時能達到低灰分、高透明度的效果。由于碳酸鈣的增加，當碳酸鈣加入一定量時，纖維易絮聚，因而影響紙張的勻度，從而在紙張的緊度就先上升后下降。28第四章 小結 反應溫度對改性纖維的影響：溫度的變化對改性纖維中的碳酸鈣大小有顯著影響，隨著溫度的增加，纖維的增重量逐漸減少。溫度過低，使晶體成核速率減慢，溫度過高時，這時碳酸鈣晶體的生長占優(yōu)勢，隨著碳化反應的進行，晶體逐漸長大，最終得到的產(chǎn)品粒度較大，考慮到所有的因素，反應溫度為 15℃為宜。 攪拌速度對改性纖維的影響由于提高攪拌轉速，纖維的增重是逐漸減少的。在改性纖維配抄比例為 10%時，紙業(yè)的白度為 ，不透明度為 %，緊度為 ，撕裂度為 ，耐破度為 ，將它與加填 20%的碳酸鈣相比，紙頁的緊度、不透明度了略有下降，白度、撕裂度、抗張紙數(shù)是增加的，耐破度是不變的。導師淵博的知識、嚴謹求實的治學作風、勇于創(chuàng)新的精神給作者留下了深刻的印象。在此我要向他們表示最誠摯的感謝！ 最后，我要向所有在本論文完成過程中幫助過我的老師和同學表示衷心的感謝！作者：冒 海 燕二零零六年五月五日參考文獻[1] 林治憲 趙學融，紙的不透明度及提高途徑的研究成果，開津輕工業(yè)學院[2] 石淑蘭 何福望，制漿造紙分析與檢測，中國輕工業(yè)出版社[3] 孔駿，碳酸鈣在造紙工業(yè)中的應用，四川造紙，第 25 卷，第 2 期[4] 朱勇強，造紙助劑與濕部化學專題( 十一)—造紙?zhí)盍系墓δ芘c生產(chǎn)中的合理選用，上海造紙，第36 卷，第 3 期[5] 劉洪斌，董榮業(yè)，碳酸鈣的應用，西南造紙，[6] 馬晶 李青山 楊占國 李超 張維興，納米碳酸鈣的性能與應用，化工時刊， 2022 年第 7 期[7] 袁世炬，紙張結構、性能與影響因素 湖北造紙，2022 年第一期[8] 宋寶祥，研磨天然碳酸鈣在造紙工業(yè)中的就用及發(fā)展前景，非金屬礦，1996，總第 113 期[9] 張光華編，造紙濕部化學原理及其應用，北京中國輕工業(yè)出版社，1998[10]隆言泉等編，制漿造紙工藝，北京輕工業(yè)出。同時感謝高蘭敏、袁力斌研究生的協(xié)作和指導，從而使我的學習、生活起到積極的指導性作用。因此改性纖維配抄的最佳工藝為 10％。攪拌速度為 300 rpm 時，碳酸鈣成球形，所以攪拌速度最佳為 300 rpm。 Ca(OH)2 的濃度對改性纖維的影響由于 Ca(OH)2 的溶解度隨溫度的升高而降低，而且溶解度很低，所以從節(jié)約原料的角度來看，采用濃度為 1%的 Ca(OH)2。當碳化溫度為 25℃時，產(chǎn)品存在球形和棒狀兩種品形，產(chǎn)品的粒度相差較大，分散性相對較差；在較高的反應溫度(T≥40℃) 下，得到的碳酸鈣產(chǎn)品為平均粒度較大，大小相差懸殊，分散性很差的紡錘形顆粒。 10%與加入 20%的 CaCO3 紙張性能相比較：紙的不透明度、緊度有所下降，但白度、撕裂度、抗張紙數(shù)是增加的，耐破度基本不變。這是因為隨著改性纖維的加入比例的增加，紙張的碳酸鈣含量就會增加，從而紙的不透明度、白度就增加。 加入 10%改性纖維與加入 20%的 CaCO3 的比較 表 加入 10%改性纖維與加入 20%的 CaCO3 的比較添加量%不透明度%白度緊度g/m3撕裂度抗張指數(shù)KN從圖 可以看出，隨改性纖維的加27入比例的增加，紙的撕裂度是逐漸下降。因為隨著改性纖維的增加，紙頁的填料也就隨著增加，纖維間的羥鍵被碳酸鈣給取代，所以紙頁的強度就下降，從而紙張的抗張指數(shù)就下降。由于加填的改性纖維，不會影響紙張中纖維的長度、紙張中纖維本身的強度，只是交織情況可能略有變化，所以對于耐破度影響不大。又因為碳酸鈣對纖維有絮聚的影響，隨著加入比例的增加，紙頁的勻度下降，從而導致隨合成纖維的加入量的增加，紙頁的緊度先上升后下降。 改性纖維的加填對緊度的影響表 改性纖維的加填對緊度的影響添加量/％ 0 10 20 30 40 50 60緊度 g/cm3 圖 添 加 對 緊 度 的 影 響00 20 40 60 80添 加 量 /%緊度g/cm3紙張的緊度是指單位體積紙或紙板的質量，又稱表觀密度，是紙和紙板的一項重要的性能指標。當改性纖維量達到 40%時，碳酸鈣的量增加，從而使纖維絮聚，影響紙張的均度，因而就紙張的不透明度就呈下降的趨勢。 厚度的測定采用厚度測定儀，具體的操作如下：(1) 將紙切成 200mm250mm；(2) 將厚度儀放在無振動的水平面上，調好零點；(3) 將紙放在測量口，記下讀數(shù)。 不透明性的測定 采用白度顏色測定儀，具體的操作如下： (1)打開電源，將旋鈕轉至 UV 和 Ry 燈亮；22 (2) 將黑筒放入測量口，按調校按鈕，再按回車鍵； (3) 將標準板放入測量口，按調校按鈕，再按回車鍵； (4) 將紙放入測量口，按測量鍵，讀也 R∞； (5) 上黑筒，將單層紙放在黑筒上，按 R0/R//F/鍵，讀出 R0。 AKD 的制備假定要抄 200 張紙，AKD 的用量為 ％，則應用移液管移取 改性 AKD(固含量為 %)用量瓶定容為 500ml，每張紙取 5ml。如此重復施行，直至恒重為止。二來用21這樣統(tǒng)一的工藝抄出來的紙，性質比較穩(wěn)定，用在對比中也比較具有代表性。對于漿內施膠劑而言，是將施膠劑加入紙漿中，這樣抄出的紙能增加對水滲透的抗力。另外，纖維中羥基的存在，使得紙漿纖維之間產(chǎn)生氫鍵結合，從而能夠賦予紙品一定的強度。 CAS 和聚丙烯酰胺二元助留助濾系統(tǒng)。將擠干的漿料取出，掰成盡量小的顆粒，放回大塑料袋中，在其外面再套一個塑料袋，封口。 半小時之后，開始打漿。打開電源，開動打漿機，然后將之前浸泡的漿料慢慢加入機內，加入時間控制在 3 分鐘左右。再將配抄的紙張與原紙和加填 20%的填料進行比較相比較，確定最佳的配抄方案。由于改性纖維中吸附了碳酸鈣，纖維之間的親水羥基被碳酸鈣所取代，只能通過配抄進行抄造。據(jù)有關資料表明，攪拌速度為 300 rpm 時，碳酸鈣成球形，所以攪拌速度最佳為 300 rpm。溫度過低，使晶體成核速率減慢，溫度過高時，這時碳酸鈣晶體的生長占優(yōu)勢，隨著碳化反應的進行，晶體逐漸長大，最終得到的產(chǎn)品粒度較大，考慮到所有的因素，反應溫度為15℃為宜。據(jù)資料表明：隨著 Ca(OH)2 濃度的增加，碳酸鈣品體形貌沒有變化，都為球形顆粒。 Ca(OH)2 的濃度對反應的影響漿料的濃度 %、反應溫度 15℃，攪拌速度為 300rpm，流量為 20L/h，助劑 ml的條件下，改變轉速對反應的影響：表 Ca(OH)2 的濃度對反應的影響Ca(OH)2 的濃度% 1 3 5 8 10纖維的增重 g 17圖 Ca(OH)2的 濃 度 對 反 應 的 影 響00 2 4 6 8 10 12Ca(OH)2的 濃 度 /%纖維的增重/g從圖 表明，隨著 Ca(OH)2 濃度的增加，吸附在纖維上的碳酸鈣越多。由于機械攪拌的作用，在碳化反應器中容易出現(xiàn)濃度的波動，極易產(chǎn)生高過飽和度，從而使碳酸鈣的成核速率加快 [22]。所以采用 CO2 的流量大約為 20L/h 為宜。據(jù)資料表明：當氣體流量小于 20L/h 時產(chǎn)品粒度隨氣體流量的加大而減小，而流量大于200L/h 時，粒度無明顯變化。從圖 所示，隨著溫度的升高，纖維的增重越來越低。但是溫度不能過低，溫度太低，懸浮液的粘度較大，界面擴散速度及化學反應速度均較慢，不利于碳化反應的快速進行，反而會使晶體成核速率減慢，使碳化反應時間延長，對產(chǎn)品質量造成影響 [21]。由于碳化反應過程是一個氣液固的多相反應體系，整個過程既涉及到氣液界面進行的 CO2 吸收過程，又涉及到液固界面 Ca(OH)2(S)的溶解過程，這兩個過程直接影響到CaCO3 的過飽和度，從而影響快速沉淀反應 Ca2++2OH+CO2=CaCO3(S)+H2O 的進行，對晶體的成核與生長速度有著決定性的作用 [18]。表 Ca(0H)2 在水中的溶解度溫度(℃) 10 20 30 40 60 80溶解度/(100gH 2O) 表 溫度對反應的影響溫度 10 15 20 25 30 35 40 45纖維的增重/g 圖 度 對 反 應 的 影 響010 10 20 30 40 50溫 度 ℃纖維的增重g表 常壓下 C02 在水中的溶解度 溫度(℃) 5 15 25 30 50 75溶解度(m 3/kgH2O) 14由圖 所示，隨著溫度的增加，纖維的增重量逐漸減少。 實驗原材料Ca(OH)2 (含量 ≥95%)…………………………廣東汕頭市西12隴化工廠助劑……………………………………………..實驗室自備CO2 氣體 實驗儀器pHS25 數(shù)顯 pH 計………………………………上海精密科學儀器有限公司數(shù)顯恒溫水浴鍋…………………………………..常州國華電器有限公司天平……………………………………………..上海天平儀器廠四口燒瓶…………………………………………強力恒速攪拌器………………………………. 常州市新析儀器有限公司GBJA 型纖維標準解離器……………………..長春市小型試驗機廠玻璃轉子流量計………………………………..燕山儀表總廠PTI BauerMett 纖維篩分儀…………………長春市小型試驗機廠 實驗工藝流程圖 助 劑 碳化反應說明本實驗采用帶攪拌裝置的間歇鼓泡碳化法制備納米化纖維。打開電源，開動疏解機，然后將疏解好的漿料倒入機內。并且研究了反應因素對改性纖維的影響趨勢，最后確定最佳的工藝條件。該過程工藝參數(shù)控制的好壞直接決定著納米化纖維的性能。11第二章 纖維表面碳酸鈣改性 引言考慮到碳酸鈣加填能增強紙頁的不透明性，由于碳酸鈣顆粒向微細化發(fā)展，加填的碳酸鈣顆粒比較小，因而在造紙過程中留著率比較低。英國則主要生產(chǎn)高檔涂料專用納米碳酸鈣，著名的英國 ICI 公司生產(chǎn)的汽車底漆專用碳酸鈣產(chǎn)品一直壟斷著整個歐洲市場 [17]。日本東洋電化工工業(yè)公司研制成功的平均粒徑為 18nm 的經(jīng)表面處理分散性很好的碳酸鈣產(chǎn)品。1927 年發(fā)明了碳酸化合成納米活性碳酸鈣。國內納米碳酸鈣的生產(chǎn)始于 20 世紀 90 年代初期，廣東恩平廣平化工有限公司和遼寧本溪助劑廠先后從日本引進了納米碳酸鈣生產(chǎn)線，當時可生產(chǎn) 56 種晶型的產(chǎn)品，主要用于塑料工業(yè)。東北大學的何明照等采用間歇碳化法，合成出針狀納米碳酸鈣等。其中華東理工大學、中科院合肥固體物理研究所和天津化工研究院等采用間歇鼓泡碳化法，能制得平均粒徑為 80100nm 的納米碳酸鈣產(chǎn)品。目前，歐美等國家的大部分廠家已經(jīng)轉向以中堿性抄紙為主，而我國只有少數(shù)幾個大廠家采用中堿性環(huán)境抄紙，多數(shù)廠家仍以酸性抄紙為主，生產(chǎn)的紙張質量不高，品種較少，檔次一般 [1213]，入世以后，勢必更加受世界性中堿性抄紙的沖擊。紙料通過加填碳酸鈣，可以改善紙張的不透明性能。對于光澤好的高級印刷用紙中所用碳酸鈣以 .5 pm 的范圍最好。特別是近幾年，歐美國家造紙 CaCO3 用量增長速度鑒已超過高嶺土和滑石粉。表 紙的緊度與不透明度的關系印刷紙Ⅰ 印刷紙Ⅱ定量 緊度 不透明度 定量 緊度 不透明度67 97 81 67 80 67 95 80 國內外研究狀況 早在四十年代，歐美國家就將 CaCO3 廣泛用于紙張加填和涂布顏料。組成紙張的重要成分