【正文】 ： 60 含量（占絕干量） /% 0 10 20 30 40 50 60 原漿的 重 量 /g 改性纖維 重 量 /g 0 抄片工藝的確定 根據(jù)所查閱的資料，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室所具備的條件，初步擬定工藝流程為： 疏解 → 合成纖維 →%CAS→%AKD→ %CPAM 制定這樣的工藝條件考慮到了： ，可以做為 填料，降低用漿量，對(duì)紙的性能也有所改善?？紤]用合成纖維最重要的是，它對(duì)于加入酸性（硫酸鋁）和堿性（氫氧化鈉）物質(zhì)引起的 pH 變化都具有明顯的緩沖作用，使它很好的滿足了堿性抄紙中， pH 值的要求，并且留著率高。 CAS 和聚丙烯酰胺二元助留助濾系統(tǒng)。由于 CAS 能與漿料中的負(fù)電性的纖維和填料以靜電結(jié)合，吸附在纖維表面上，吸附產(chǎn)生的氫鍵力又導(dǎo)致纖維之間的結(jié)合增強(qiáng)， 20 并把細(xì)小纖維、填料和長(zhǎng)纖維連接在一起形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使紙張具有補(bǔ)強(qiáng)和助留作用。 3. 采用 AKD 施膠，由于紙主要是由纖維組成的，纖維素纖維的一個(gè)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(duì)于造紙過程具有十分重要的意義。親水性羥基的存在使得纖維在紙漿體系中呈分散狀態(tài)，從而使抄紙過程成為可能。另外，纖維中羥基的存在，使得紙漿纖維之間產(chǎn)生氫鍵結(jié)合，從而能夠賦予紙品一定的強(qiáng)度。但是由于紙品的親水性及其結(jié)構(gòu)的多孔性，使得未施膠的紙品抵抗液體滲透的能力差，不能滿足某些使用上的要求。因此，施膠是一個(gè)非常重要的工藝過程。在造紙過程中，根據(jù)施膠劑添加位置的不同，可將施膠劑分為漿內(nèi)施膠劑和表面施膠劑兩大類。對(duì)于漿內(nèi)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(duì)水滲透的抗力。從另一角度看，漿內(nèi)施膠可通過降低紙的表面能，使紙表面有更高的疏水性。 ，分子鏈上有足夠的反應(yīng)點(diǎn)和活性點(diǎn)，它通過與纖維、粒子間形成化學(xué)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(dá)到被截留在網(wǎng)上，形成濕紙幅的目的。 在整個(gè)抄片實(shí)驗(yàn)過程中，如不做特殊的說明，都采用了這樣的工藝，一來生產(chǎn)上，文獻(xiàn)上都視其為比較好的工藝條件。二來用這樣統(tǒng)一的工藝抄出來的紙，性質(zhì)比較穩(wěn)定，用在對(duì)比中也比較具有代表性。 纖維水分的測(cè)定 精確稱取 3～ 5g的試樣，于潔凈的已烘干并恒重的扁形稱量瓶中，置于烘箱，于 105177。3oC烘干 4 小時(shí)，將稱量瓶移入干燥器中，冷卻半小時(shí)后稱重。再移入烘箱，繼續(xù)烘干 1 小時(shí)，冷卻稱重。如此重復(fù)施行，直至恒重為止。 水分含量 x，以 %表示，按下式計(jì)算： 1001??? GGGx 式中 G—試樣在烘干前的重量， g； G1—試樣在烘干后的重量， g。 同時(shí)進(jìn)行兩次測(cè)定，取其算術(shù)平均值為測(cè)定結(jié)果，要求準(zhǔn)確到小數(shù)點(diǎn)后第二位，兩次測(cè)定計(jì)算值間誤差不應(yīng)超過 %。 CAS 的制備 假定要抄 200 張紙， CAS 的用量為 %,則應(yīng)用移液管移取 (CAS 的固含量為 %)，后溶為 500ml，每張紙取 。 AKD 的制備 21 假定要抄 200 張紙， AKD 的用量為 ％，則應(yīng)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。 CPAM 的乳化 稱取 的 CPAM，加入 100ml 的蒸餾水，加熱并用玻璃棒攪拌至 CPAM 完全溶解，均勻地分散在溶液中， 然后稀釋至 1000ml，即濃度 %。 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(shí)驗(yàn)》中的相關(guān)規(guī)定操作。 抗張強(qiáng)度的測(cè)試 采用電子自動(dòng)的拉力儀，具體的操作步驟如下： (1) 切取寬 15mm 的紙樣若干條； (2) 打開儀器，清零； (3) 將試樣夾好后啟動(dòng)儀器，至紙條斷裂記下讀數(shù)。 不透明性的測(cè)定 采用白度顏色測(cè)定儀，具體的操作如下： (1)打開電源，將旋鈕轉(zhuǎn)至 UV 和 Ry 燈亮； (2) 將黑筒放入測(cè)量口，按調(diào) 校按鈕，再按回車鍵； (3) 將標(biāo)準(zhǔn)板放入測(cè)量口，按調(diào)校按鈕，再按回車鍵； (4) 將紙放入測(cè)量口，按測(cè)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。 白度的測(cè)定 采用白度顏色測(cè)定儀，具體的操作如下： (1) 打開電源，將旋鈕轉(zhuǎn)至 UV 和 R457 燈亮； (2) 將黑筒放入測(cè)量口，按調(diào)校按鈕，再按回車鍵； (3) 將標(biāo)準(zhǔn)板放入測(cè)量口，按調(diào)校按鈕，再按回車鍵； (4) 將被測(cè)樣品放 入測(cè)量口若懸河，按一下測(cè)量鍵，記下讀數(shù)。 撕裂度的測(cè)定 采用撕裂度測(cè)定儀，具體的操作如下： (1) 將指針調(diào)零； (2) 將 2 張長(zhǎng)為 75mm 63mm 的紙放到固定夾子上； (3) 用刀將紙切一個(gè)小口； (4) 擺動(dòng)重錘，記下讀數(shù)。 22 耐破度的測(cè)定 采用耐破度測(cè)定儀，具體的操作如下： (1) 將指針調(diào)零； (2) 將寬約 50mm 的紙條放入固定夾子夾住； (3) 開動(dòng)儀器 ,加壓至紙破裂； (4) 記下指針數(shù)據(jù)。 厚度的測(cè)定 采用厚度測(cè)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(dòng)的水平面上，調(diào)好零點(diǎn)； (3) 將紙放在測(cè)量口，記下讀數(shù)。 結(jié)果與討論 改性纖維加入量對(duì)紙張性能的影響 改性纖維的加填對(duì)不透明度的影響 表 改性纖維的加填對(duì)不透明度的影響 添加量 /% 0 10 20 30 40 50 60 不透明度 /% 添加量對(duì)不透明度的影響7879808182838485860 10 20 30 40 50 60 70改性纖維的含量/%不透明度/% 從圖 可以 看出，隨著改性纖維量的增加，紙的不透明度 先上升很快，添加量達(dá)到40%時(shí)，紙張的不透明度呈下降趨勢(shì) 。因?yàn)橛绊?不透明度的主 要 因素 有 ：纖維原料、填料 23 的性質(zhì)及打漿質(zhì)量、紙張的定量和厚度、紙的緊度等。 隨著改性纖維的加入量的增加，紙頁中的碳酸鈣含量就增加，從而紙頁的不透明度隨著增加。 當(dāng)改性纖維量達(dá)到 40%時(shí)，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(shì)。 改性纖維的加填對(duì)白度的影響 表 改性纖維的加填對(duì)白度的影響 添加量 /% 0 白度 圖3 . 2 添加量對(duì)白度的影響81828384858687880 20 40 60 80添加量/ %白度 從圖 可以看，隨著改性纖維的加入比例的增加，紙張的白度是開始時(shí)上升很快，在添加量到 40%時(shí)， 紙張的白度就呈下降趨勢(shì)。因?yàn)殡S著改性纖維的增加，碳酸鈣的量就增加。碳酸鈣的加填能增加紙張的白度，當(dāng)達(dá)到 40%時(shí)，紙張的勻度就不好，導(dǎo)致紙張的緊度下降，從而影響紙張的白度。 改性纖維的加填對(duì)緊度的影響 表 改性纖維的加填對(duì)緊度的影 響 添加量 /％ 0 10 20 30 40 50 60 緊度 g/cm3 24 圖3 . 3 添加對(duì)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(zhì)量，又稱表觀密度，是紙和紙板的一項(xiàng)重要的性能指標(biāo)。從圖 可以看出，紙頁的緊度隨著改性纖維的加入量，紙頁的緊度剛開始是上升的，但在含量為 30%左右的時(shí)候，紙張的緊度呈下降趨勢(shì)。這是由于影響紙張的緊度主要有纖維的結(jié)合力。又因?yàn)楦男岳w維的加入量的增加，碳酸鈣 的量也就增加。又因?yàn)樘妓徕}對(duì)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(dǎo)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(duì)耐破度的影響 表 改性纖維的加填對(duì)耐破度的影響 添加量 /% 0 耐破度 kgf/cm2 、 添加量對(duì)耐破度的影響0123450 20 40 60 80添加量/%耐破度KPa.m2/g 25 耐破度是指紙?jiān)趩挝幻娣e上的所能承受的均勻增大的最大壓力。從圖 可以看出，加入改性纖維對(duì)耐破度影響不大 。因?yàn)?影響耐破指數(shù)的主要因素是纖維的長(zhǎng)度，及纖維本身強(qiáng)度和纖維交織情況等。由于加填的改性纖維，不會(huì)影響紙張中纖維的長(zhǎng)度、紙張中纖維本身的強(qiáng)度，只是交織情況可能略有變化，所以對(duì)于耐破度影響不大。 改性纖維的加填對(duì)抗張指數(shù)的影響 表 改性纖維的加填對(duì)抗張 強(qiáng)度 的影響 添加量 /% 0 10 20 30 40 50 60 抗張 強(qiáng)度 / kN/m 圖3 . 5 添加量對(duì)抗張指數(shù)的影響0510152025303540450 20 40 60 80添加量/ %抗張強(qiáng)度/KN/m 抗張指數(shù)是表示紙張能承受抗張強(qiáng)度的大小。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。影響紙張抗張指數(shù)的因素有：纖維的結(jié)合力和纖維的長(zhǎng)度，同時(shí)與纖維的交織排列和纖維自身的強(qiáng)度等也有關(guān)。因?yàn)殡S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(qiáng)度就下降，從而紙張的抗張指數(shù)就下降。 改性纖維的加填對(duì)撕裂度的影響 表 改性纖維的加填對(duì)撕裂度的影響 添加量 /% 0 10 20 30 40 50 60 撕裂度 / 26 添 加量對(duì)撕裂度的影響0246810120 20 40 60 80添加量/ %撕裂度/ 撕裂度表示紙張搞撕裂的能力。撕裂紙張所做的功包括把纖維拉開和把纖維拉斷兩部分。一般拉開纖維所做的功比拉斷所做的功要大。從圖 可以看出，隨改性纖維的加入比例的增加，紙的撕裂度是逐漸下降。因?yàn)橛绊懰毫讯鹊拇笮≈饕獩Q定纖維的平均長(zhǎng)度，其次是纖維的結(jié)合力。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(jié)合力被碳酸鈣給取代，因而紙張的結(jié)合力有所下降。導(dǎo)致紙張的撕裂度就下降。 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)KNm 耐破度 10% 20% 從表 可以看出，加入 10%改性纖維與加入 20%研磨 CaCO3 相比較之下，只有紙的不透明度只下降 %，紙頁的白度、 緊度、撕裂度、抗張紙數(shù)是增加的，耐破度基本不變的。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(shí)能達(dá)到低灰分、高透明度的效果。 小結(jié) ： ，隨著加入改性纖維的比例增加，紙的不透明度、白度是增加的， 耐破度是不變的，撕裂度、抗張強(qiáng)度是降低的，紙張的緊度先上升后下降。這是因?yàn)殡S著改性纖維的加入比例的增加，紙張的碳酸鈣含量就會(huì)增加，從而紙的不透明度、白度就增 27 加。由于碳酸鈣的增加，說明紙張中填料增加，從而紙的撕裂度、抗張強(qiáng)度也就隨著下降。由于碳酸鈣的增 加，當(dāng)碳酸鈣加入一定量時(shí)，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。 ，影響紙張的勻度，從而影響紙張的性能，所以改性纖維的加入量為 10%為最佳。 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。所以相對(duì)來說改性纖維配抄比的效果好，能達(dá)到低灰分、高不透明度的效果。 28 第四章 小結(jié) 反應(yīng)溫度對(duì)改性纖維的影響： 溫度的變化 對(duì)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。當(dāng)反應(yīng)溫度為 15℃ 時(shí)，產(chǎn)品平均粒徑約為 4590nm，粒度大小分布較均勻，分散性相對(duì)略好在低溫 (T≤15℃ )下合成的納米碳酸鈣產(chǎn)品結(jié)品非常完整，絕大多數(shù)為球形，但在過低的溫度下進(jìn)行碳化反應(yīng)得到的產(chǎn)品的粒度相對(duì)較大，分散性相對(duì)略差；。當(dāng)碳化溫度為 25℃ 時(shí)，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(duì)較差；在較高的反應(yīng)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。又由于 CO2的溶 解度和 Ca(OH)2的溶解度隨溫度的升高而降低，而懸浮體系的粘度隨溫度的升高而降低，當(dāng)碳化反應(yīng)溫度較低時(shí)， CO2 和 Ca(OH)2 在水中的溶解度較大，有利于提高碳化反應(yīng)速度，得到的產(chǎn)品粒徑相對(duì)較小，粒度分布較均勻。溫度過低，使晶體成核速率減慢，溫度過高時(shí)，這時(shí)碳酸鈣晶體的生長(zhǎng)占優(yōu)勢(shì)，隨著碳化反應(yīng)的進(jìn)行，晶體逐漸長(zhǎng)大，最終得到的產(chǎn)品粒度較大，考慮到所有的因素，反應(yīng)溫度為 15℃為宜。 CO2 的流量對(duì)改性纖維的影響 由于增加氣體流量，有利于提高氣體流動(dòng)，使 CO2的傳質(zhì)速率加快，但是氣體流量的增加