APMP纤维低温等离子体改性工艺及机理研究

摘要

APMP纤维的柔韧性低，纤维间结合强度较差，导致浆料用途比较单一，因此研究者一直设法通过对APMP浆表面进行改性来满足纸张物理性能的要求。本课题利用一种对环境友好，能耗低，对纤维无损伤的低温等离子体改性法对APMP纤维表面进行改性处理，目的是通过低温等离子体的作用，去除覆盖在纤维表面的部分木素和抽出物，从而提高APMP浆纤维的柔韧性和纤维之间的结合强度，从而达到改善纤维强度性能的目的。本研究通过单因素和正交实验探索了低温等离子体纤维表面改性的工艺条件，使用SEM，IR，XPS等现代分析手段观察了改性纤维的变化，并对纤维改性的机理进行了初步的探讨。其主要结论如下：
　　 1．低温等离子体改性的最佳工艺条件：放电功率75W；真空度20Pa；处理时间5min。
　　 2．采用纤维改性后并没有改变内部成分，但是纤维的长度分布发生了一些变化，细小纤维的含量有所增加，更加容易打浆，纤维的润湿性能明显的得到改善。
　　 3．时效性对改性纤维的某些性能，如润湿性，抗张指数，耐破指数等会有影响，但对白度影响不大。改性后纤维表面的羧酸基含量增加，交织能力增强，但纤维本身的质量会有所减少。
　　 4．扫描电镜发现，改性后纤维表面受到损害，纤维变得柔软，可塑性增强，纤维与纤维的之间交织变得紧密。
　　 5．红外光谱表明，改性纤维红外吸收能力增强，并且伴有新的吸收峰出现，峰型更加清晰、明显，纤维表面有新的不饱和的基团产生。
　　 6．经过X-射线衍射图谱发现，改性的APMP纤维，与未处理的相比，其峰位并没有发生变化，但结晶度有所降低。经过XPS分析发现，处理后纤维的氧含量和O/C比例都增加，碳的氧化态增高；C1含量降低，C2，C3含量增加。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.1.1机械浆的发展现状

1.1.2 APMP浆的发展现状

1.2低温等离子体及其分类

1.2.1等离子体的简介

1.2.2低温等离子体作用过程

1.2.3低温等离子体分类

1.3低温等离子体改性工艺应用

1.3.1等离子技术体在高分子科学中的应用

1.3.2低温等离子体技术在纺织品中的应用

1.3.3低温等离子体在纤维表面改性中的应用

1.4研究的意义目的及内容

1.4.1研究目的及意义

1.4.2研究内容

第二章APMP纤维低温等离子体改性工艺研究

2.1实验原料及试验方法

2.1.1实验原料

2.1.2处理设备

2.1.3实验方法

2.1.4实验仪器

2.2结果与讨论

2.2.1单因素实验分析

2.2.2正交工艺优化

2.2.3验证实验

2.3本章小结

第三章低温等离子体改性前后纤维性能对比分析

3.1实验原料

3.2实验仪器

3.3实验方法

3.3.1纸浆化学成分分析

3.3.2 PFI打浆及抄片

3.3.3纤维质量分析(FOA)

3.3.4毛细吸液高度测定法(Klemm法)

3.3.5顶空气相色谱分析纸浆羧酸基含量

3.4结果与讨论

3.4.1低温等离子体处理前后纤维化学组成变化

3.4.2低温等离子体处理对纤维重量的影响

3.4.3低温等离子体处理前后纸浆的PFI磨浆能耗

3.4.4低温等离子体处理前后纤维质量分析(FQA)

3.4.5低温等离子体处理后纤维润湿性能的变化

3.4.6低温等离子体处理后时效性对纤维性能的影响

3.4.7低温等离子体处理纤维前后羧基含量变化

3.4.8低温等离子体处理纤维前后对留着率的影响

3.5本章小结

第四章低温等离子体改性纤维机理研究

4.1实验原料与方法

4.1.1实验原料

4.1.2实验方法

4.2扫描电子显微镜观察

4.3红外光谱(IR)分析

4.4 X-射线衍射分析

4.4.1 X-射线衍射法测定纤维素结晶度的原理

4.4.2纤维素晶型分类

4.4.3结晶度的计算

4.4.4实验结果分析

4.5 X-射线光电子能谱(XPS)分析

4.5.1处理前后纤维表面氧/碳比分析

4.5.2处理前后APMP纤维表面碳价态分析

4.5.3处理前后APMP纤维表面氧价态分析

4.6本章小结

第五章结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文情况