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玻璃纤维及其疏水改性对纸张疏水性能的影响

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-03-20  来源:中国户外用品网
核心提示:  行比较。  1实验1.1实验原料实验所用植物纤维打浆度45SR,取自山东太阳纸业股份有限公司;35阳离子分散松香胶为实验室自制;15AKD乳液取自华金集团股份有限公司;无碱玻璃纤维(直径约12

  行比较。

  1实验1.1实验原料实验所用植物纤维打浆度45SR,取自山东太阳纸业股份有限公司;35%阳离子分散松香胶为实验室自制;15%AKD乳液取自华金集团股份有限公司;无碱玻璃纤维(直径约12un,长度约20)购自当地化工市场,玻璃纤维在使用前用实验室Valley打浆机进行适当疏解、切断,至打浆度23SR;硫酸‘为分析纯试剂。

  1.2实验方法1.2.1手抄片的浸溃处理按照不同比例将玻璃纤维同植物纤维配成混合浆料,在FI101方形抄片器上抄纸,纸片在FI119型电热烘缸中烘干,定量60g/m2.将含有各种不同比例玻璃纤维的手抄片剪成尺寸约60mmx60mm小块备用。将自制阳离子分散松香胶用去离子水稀释至5%,并配制浓度5%的硫酸招溶液(以A12(S04)318H20计),将手抄片用浓度5%的松香胶和浓度5%硫酸铝溶液等量混合形成的松香-硫酸铝混合液浸溃2分钟,风干后经lOOt热处理15分钟,测定纸样的施胶度和接触角。将AKD乳液用去离子水稀释至1%浓度备用。将含有不同比例粉煤灰纤维的手抄片剪成尺寸约60mmx60mm小块,用AKD乳液浸溃处理2分钟,浸溃后的手抄片于烘箱中在100下烘干15分钟,平衡水分后分析纸张的配抄性能。

  1.2.2纤维的疏水改性将浓度35%的阳离子分散松香胶与等量浓度35%的硫酸铝(以A12(S04)3.18H20计)混合制备质量比1:1的阳离子分散松香胶处理剂;称取一定量的植物纤维和玻璃纤维,经105烘干备用;用阳离子分散松香胶处理剂分别浸溃烘干的植物纤和玻璃纤维,风干后再经1熟化15分钟后备用。将AKD乳液用去离子水稀释至浓度7.5%,浸溃烘干的玻璃纤维,改性后纤维置于烘箱中在100下烘干15分钟。

  1.2.3疏水改性纤维的配抄性能将改性纤维各配成浓度。

  5%的悬浮液,分别与等浓度的普通植物纤维悬浮液以不同的比例混合、配抄、干燥后获得手抄片。手抄片的疏水性能利用施胶度和与水接触角来表征。施胶度利用液体渗透法按照GB/T5405―2002测定;与水接触角利用静滴接触角测量仪测定。

  2结果与讨论2.1手抄片的疏水浸溃处理对含有不同比例玻璃纤维的纸张疏水性能的影响在造纸工业中,纸张的疏水性能常用施胶度来表征。其中利用渗透法测得的纸张施胶度是纸张表观疏水性能和Z向渗透性能的综合表现;而与水的接触角则主要与纸张的表观疏水性能有关。

  表1是配抄纸张经阳离子分散松香胶和AKD乳液浸溃后的纸张接触角随玻璃纤维含量的变化情况。从图中可以看出,随着玻璃纤维配加比例的提篼,不管是阳离子分散松香胶浸溃的纸张还是AKD浸的纸张,与水接触角均随之逐渐提篼,且AKD浸溃纸张的接触角均大于阳离子分散松香胶浸溃的纸张接触角。说明“疏水性”较强的玻璃纤维比植物纤维更容易受到施胶剂的施胶作用,并证明AKD乳液对纸张的浸溃改性比阳离子分散松香胶更有利于提篼纸张疏水性能。

  玻璃纤维的加人对纸张正反面接触角的影响有所不相同,纸张反面接触角要大于正面,这可能是由于抄纸过程中正反面的玻璃纤维分布产生差别,对纸张接触角也产生了不同的影响。

  施肢剂夺配抄纸张浸渍后的纸张施肢度为不同比例的玻璃纤维与植物纤维配抄的纸张经阳离子分散松香胶和AKD乳液浸溃前后施胶度的变化情况。可以看出,配抄纸张经阳离子分散松香胶浸溃后,施胶度显著提高,但增大玻璃纤维含量后,松香浸溃纸张的施胶度减小,这与中纸张与水接触角的变化趋势不同。这可能是因为提篼玻璃纤维含ft―方面提篼了纸张的疏水性,即增大了纸张的接触角,另一方面由于其与植物纤维间的结合力较差,形成的纸张孔隙率较篼,加速了药液的渗透,使其施胶度几乎为0.对于经AKD乳液浸溃处理后的纸张,总体施胶效果较松香处理纸张好,且施胶度随玻璃纤维含量的增大而大幅度地提篼。这一方面进一步证明AKD自身对纸张的施胶效果要比松香胶好;另―方面说明AKD乳液浸溃的纸张中,如果玻璃纤维占有比例较大,发生酯化反应的有效AKD的分布比较均匀。其原因可能是由于玻璃纤维表面比较平滑、水化作用较小,其表面储留的水分较少,多数AKD分子直接与玻璃纤维表面的羟基发生了酯化发应;而植物纤维表面的水化作用较强,吸留有较多的水分,在纸张干燥过程中AKD除与纤维表面的经基发生酯化反应外,还与其表面存留的水分发生水解反应。因此,玻璃纤维含量越高,AKD的施胶效率越篼。

  2.2阳离子分散松香肢改性纤维的配抄性能表2为阳离子分散松香胶改性纤维含量对配抄纸张接触角的影响。

  由表2可以看出,改性玻璃纤维较改性植物纤维的纸张接触角大,但正反面接触角差值较改性植物纤维纸张小,这说明改性玻璃纤维对纸张疏水性的影响要大于改性植物纤维,改性玻璃纤―210维含量的增大能改善配抄纸张的疏水性能。从图依然可以看到的是,改性纤维配抄纸张的接触角反面大于正面,且都随改性玻璃纤维含量增大而提篼。由于玻璃纤维不易分散且硬度比较大,导致所抄纸张反面玻璃纤维数量比正面多,从而使纸张反面接触角要高于正面,反面疏水性要强于正面。

  表2松香肢改性纤维配抄纸张与水的接触角(°)玻璃纤维含置改性植物纤维纸张f改性玻璃纤维纸张正面反面正面反面松香肢改性纤维含量对纸张洗肢度的影响是玻璃纤维和植物纤维经松香胶改性后配抄纸张的施胶度与改性纤维含量的关系。结果是,在相同的改性纤维含量下,改性玻璃纤维比改性植物纤维更有效,且纸张的施胶度均随改性纤维含量的增大而提高。但与比较后发现,纸张经松香胶浸溃后的施胶度要远远大于将玻璃纤维改性后再配抄成纸的施胶度,其原因可能是纸张浸溃施胶时施胶剂能与纤维更好、更全的结合,被施胶的纤维多,施胶剂的分布更均匀。

  AKD改性纤维的配抄性能为AKD改性纤维对配抄纸张接触角的影响。

  结果表明,经AKD浸溃处理的玻璃纤维配抄纸张反正面水的接触角均篼于AKD改性玻璃纤维配抄的纸张,且接触角随玻璃纤维含量变化度较松香胶要大,效果要明显。其原因可能是。

  为AKD改性玻璃纤维对配抄纸张施胶度的影响。

  由可以看出,随着AKD改性纤维含量的增大,纸张施胶度随之提篼,并且玻璃纤维纸张经AKD浸溃后的施胶度要明显篼于未改性玻璃纤维纸张及改性玻璃纤维纸张。由于AKD的改性处理使玻璃纤维表面较改性前粗粮,使改性玻璃纤维表面驻留水分增多,并且与植物纤维结合性较改性前增强,这都将加快AKD的水解以及阻碍AKD与玻璃纤维的充分酯化反应,因此AKD改性玻璃纤维纸张施胶度较AKD浸溃的玻璃纤维纸张施胶度低。由于未改性玻璃纤维表面非常光滑,玻璃纤维含童其与植物纤维结合性很差,成纸空隙大,药液渗透很快,因此纸张施胶度几乎为。玻璃纤维经AKD改性后,其加入量只占5%,纸张就可获得较好的施胶效果,但随着AKD改性纤维含量的增大,纸张施胶度随之只产生缓慢的提高。这可能也与AKD处理的玻璃纤维与植物纤维间结合力较差有关。

  AKD改性玻璃纤维对配抄纸张胶施度的影响AKD改性玻璃纤维对配抄纸张接触角的影响玻璃纤维及施胶剂改性玻璃纤维均有利于提篼配抄纸张的疏水性能,AKD乳液对纸张的浸溃改性比阳离子分散松香胶更有利于提篼纸张嫌水性能,且纸张反面疏水性要高于正面。AKD浸溃处理配抄纸张及AKD改性玻璃纤维的添加均有利于配抄纸张施胶度的提高。

  随着我国经济的快速发展和资源的日益枯竭,矿物纤维综合利用问题将越来越受到人们的重视,由于生产矿物纤维的原料成本极低,其纤维对环境不产生污染,在造纸工业中作为一种替代植物纤维的绿色生态环境功能材料将会有很篼的实用价值,矿物纤维的添加将直接有利于提篼纸厂的经济效益,开发这一新原料的应用前景将十分可观。

  罗果,郑炽嵩等玻璃纤维与植物纤维的配抄性能研究。造纸科学与技术,2002,21(4):17-19.李李新平等石膏微纤维用于纸张增强的初步研究中国造纸,2005,24(2):23-25.王建,周作良,雷建民纤维状矿物在造纸中的应用。中国造纸,2004,23(7):37-39.张宏伟,唐爱民等。PAM待性对矿物纤维留着及纸张性能的影响。中国造纸学报,2007,22(2):59-62.

 
 
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