铝锆偶联剂改性纳米CaCO及其在涂布纸中的应用

摘要

近年来，使用窄粒径分布的超细研磨CaCO<,3>来提高纸页的光泽度已经成为纸张颜料涂布领域的一个研究热点。纳米材料添加到基料中配制涂料，其分散状态的稳定性是人们普遍关心的问题，也是纳米材料在涂料中应用急待解决的技术关键之一。 本研究采用铝锆偶联剂对纳米CaCO<,3>进行表面改性，以提高纳米CaCO<,3>在水中的分散性，用沉降体积、Zeta电位、分散体系浊度、表观粘度等分析方法对分散效果进行了评价，分析结果显示铝锆偶联剂使纳米CaC03在水中的分散性显著提高，改性后体系粘度降低，分散稳定性得到较大改善。 在表征部分，对铝锆偶联剂改性后的纳米CaCO<,3>进行透射电镜分析(TEM)、扫描电镜分析(SEM)、粒度分析、红外分析、XRD分析、TG-DTG分析、润湿性、流变学分析等。表征结果表明，经铝锆偶联剂改性后，纳米CaCO<,3>水相分散液实现纳米级分散，颗粒粒度主要分布在70～1GO nm范围。纳米CaCO<,3>的表面能和极性分量下降。纳米CaCO<,3>微晶及其改性样品的红外V<,3>吸收峰出现明显的蓝移现象，蓝移量约35cm<'-1>，且异常窄化。纳米CaCO<,3>水相分散液呈现明显的假塑性流体特性，分散体系流动性较好。 在涂布纸的应用研究中，通过测定普通CaCO<,3>、未改性纳米CaCO<,3>和铝锆偶联剂改性纳米CaCO<,3>三种不同CaCO<,3>颜料分别涂布后的涂布纸的一些关键性光学性能、印刷性能，如白度、不透明度、纸页光泽度、平滑度、印刷光泽度、油墨吸收性等，以考察纳米CaCO<,3>加入到铜版纸涂料中对纸张性能的影响。检测结果表明，相对于未改性的纳米CaCO<,3>，铝锆偶联剂改性的纳米CaCO<,3>颜料能显著提高纸页光泽度、平滑度、油墨吸收性和表面强度。铝锆偶联剂改性的纳米CaCO<,3>颜料加入量在5～20组分之间变动时，涂布纸的印刷性能关键性指标基本呈逐渐增加趋势，到加入量为20份时，各项指标均显示最大值。含改性纳米CaCO<,3>颜料的涂布纸表面涂层比含普通CaCO<,3>颜料的涂布纸表面涂层更为致密，涂层覆盖率好。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.2涂布纸概述

1.2.1涂布纸的历史

1.2.2涂布纸的分类

1.2.3涂布纸的制造原料

1.3纳米技术与造纸工业

1.3.1纳米材料的特性

1.3.2纳米技术在造纸工业的应用

1.3.3纳米技术存在的应用问题和解决方向

1.4纳米碳酸钙在纸张涂料中的应用特性

1.4.1纳米碳酸钙的性质

1.4.2纳米碳酸钙的表面改性

1.5课题的提出和研究内容

1.5.1课题的提出

1.5.2课题的研究内容

第二章铝锆偶联剂改性纳米CaCO3的工艺探讨

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1实验原料

2.2.2铝锆偶联剂改性实验流程图

2.2.3实验方法

2.2.4分析方法

2.3结果与讨论

2.3.1较佳改性温度的讨论

2.3.2较佳改性剂用量的讨论

2.3.3较佳改性时长的讨论

2.3.4浆料浓度的讨论

2.4小结

第三章铝锆偶联剂改性纳米CaCO3的表征

3.1 引言

3.2实验部分

3.2.1实验仪器

3.2.2实验方法

3.3结果与讨论

3.3.1扫描电镜分析

3.3.2透射电镜(TEM)分析

3.3.3颗粒粒度分析

3.3.4 BET比表面积和吸油值

3.3.5改性纳米CaCO3的晶型、晶粒粒度

3.3.6改性纳米CaCO3红外光谱分析

3.3.7改性纳米CaCO3的TG-DTG分析

3.3.8改性纳米CaCO3水相分散液的流变性能

3.4本章小结

第四章纳米CaCO3在铜版纸涂料中的应用探讨

4.1引言

4.2实验部分

4.2.1实验原料

4.2.2实验设备

4.2.3实验方法

4.3结果与讨论

4.3.1不同种类CaCO3颜料对涂布纸性能的影响

4.3.2不同组分改性纳米CaCO3对涂布纸光学性能的影响

4.3.3不同组分改性纳米CaCO3对涂布纸印刷性能的影响

4.3.4纳米CaCO3颜料涂覆后纸张涂层扫描电镜分析

4.4本章小结

结论

本论文创新之处与展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢

评定意见