有机蒙脱土改性施胶剂对废纸纤维结构和性能的影响

摘要

本文以有机蒙脱土(OMMT)复配表面活性剂，合成了松香乳液、石蜡乳液、聚乙烯醇(PVA)乳液，并将这些乳液及其复合乳液应用于废纸纤维，有效地提高了废纸纤维的力学性能，并获得了良好的防水性能。 在改性松香乳液的合成中，主要研究了改性剂的用量、乳化温度、搅拌速度、有机蒙脱土用量等因素对乳液制备的影响，找出了最佳的合成条件。用傅里叶红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射(XRD)和热重分析(TGA)表征了有机蒙脱土，用FT-IR和TGA表征了有机蒙脱土改性的乳液。结果表明，有机蒙脱土的层间距明显扩大。纸样对水的接触角测试、力学性能测试和SEM观察的结果表明，施胶后纸样的力学性能有了明显的提高，并且具有很好的斥水性和耐水性。在相同条件下，当OMMT改性松香乳液的质量份数为1％时达到最佳效果。 采用乳化剂在油相法合成OMMT改性石蜡乳液，对影响乳液的制备的因素进行了探讨，找出了最佳的合成条件。用FT-IR、TGA表征了乳液，测定乳液的平均粒径。结果表明，该法合成的石蜡乳液粒子较小，具有良好的稳定性和分散性。施胶后纸样的接触角、力学性能测试结果表明，石蜡乳液明显地改善废纸纤维的防水性能。在相同条件下，OMMT改性石蜡乳液的用量为质量份数为1％时，施胶后纸张的耐水性可达30天而不被水浸润，但其力学性能提高不大。SEM观察表明，OMMT改性石蜡乳液施胶后的纸张表面的纤维结合紧密，同时在纤维的表面附有很多的乳液。 在聚乙烯醇/有机蒙脱土(PVA/OMMT)乳液的制备过程中，重点研究乳化剂和蒙脱土对乳液制备的影响。粒度测试和XRD的结果表明，蒙脱土明显地减小乳液的粒径，并且当改性蒙脱土用量为质量分数3％时，蒙脱土的层间距最大，约为5.38nm。在相同条件下，当OMMT改性PVA乳液的用量为质量份数3％时，纸样的力学性能明显提高，耐破度、抗张强度、环压强度和撕裂强度较空白纸样分别提高了80％～90％，但由于聚乙烯醇的水溶性，其斥水性下降的比较快，耐水性还有待进一步提高。SEM观察表明，施胶后的纸张纤维间附有一层PVA膜，从而增强了纤维间的结合力，起到了增强的作用。 针对松香乳液、石蜡乳液对力学性能改善不明显和：PVA乳液斥水性较差等缺点，将改性松香乳液和改性石蜡乳液分别与PVA乳液按比例混合，得到一系列复合乳液。不同质量份数配比的复合乳液施胶后的纸样的力学性能的测试结果表明，当OMMT改性松香/PVA复合乳液以及OMMT改性石蜡/PVA复合乳液的质量比为2：1，施胶量分别为质量份数1.5％和2％时，其各项力学性能就达到或超过了相同条件下质量份数为3％的OMMT改性PVA乳液的增强效果。而且接触角测试的结果表明，纸样的防水性很好，复合乳液的综合性能最好。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

引言

1.1造纸干增强剂的研究

1.1.1干增强剂的机理研究

1.1.2干增强剂的种类及研究

1.2造纸施胶剂的研究

1.2.1施胶机理

1.2.2施胶剂种类及研究

1.3蒙脱土的特性及其在造纸中的应用

1.3.1蒙脱土的结构与特性

1.3.2蒙脱土在造纸工业中的应用

1.4聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的研究现状

1.4.1 聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的优点

1.4.2 聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的种类

1.4.3 聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的表征

1.4.4聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的制备方法

1.4.5 聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的应用前景展望

1.5本课题研究的意义和主要研究内容

1.5.1研究意义

1.5.2研究内容

1.5.3创新之处

第二章有机蒙脱土改性松香乳液对废纸纤维结构和性能的影响

引言

2.1实验部分

2.1.1主要原料

2.1.2制备方法

2.1.3测试与表征

2.2结果与讨论

2.2.1影响乳液制备的因素

2.2.2改性蒙脱土分析与表征

2.2.3松香乳液的结构分析

2.2.4松香/OMMT乳液对纸样性能的影响

2.3本章小结

第三章有机蒙脱土改性石蜡乳液对废纸纤维结构和性能的影响

引言

3.1实验部分

3.1.1主要原料

3.1.2制备方法

3.1.3测试与表征

3.2结果与讨论

3.2.1影响乳液制备的因素

3.2.2 OMMT分析与表征

3.2.3石蜡乳液的结构分析

3.2.4石蜡/OMMT乳液对纸样性能的影响

3.3本章小结

第四章有机蒙脱土改性聚乙烯醇及其复合乳液对废纸纤维结构和性能的影响

引言

4.1实验部分

4.1.1主要原料

4.1.2制备方法

4.1.3测试与表征

4.2结果与讨论

4.2.1影响乳液制备的因素

4.2.2 OMMT的分析与表征

4.2.3 PVA/OMMT乳液对纸样性能的影响

4.2.4复合乳液对纸样性能的影响

4.3本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的与学位论文相关的学术论文

致谢

评定意见