NaOH/尿素/硫脲溶液体系改性纸浆纤维及高透气度滤纸的制备

摘要

纸张作为功能材料，除了印刷、包装、书写及生活用纸外，在食品、工业、建筑、科研等领域也得到广泛应用。其中滤纸是一种流体过滤介质，有去除和分离流体中细小颗粒的功能，广泛应用于医疗、工业生产等领域，滤纸工业具有很大的发展前景。滤纸是一种高透气度、疏松多孔的特种纸，是以植物纤维为主要生产原料，其纤维需要适当扭曲和充分润胀。一般纸浆纤维经打浆处理，难以满足高透气度滤纸的要求，传统滤纸生产中，采用丝光化改性纸浆纤维。纸浆纤维的改性对抄造高透气度滤纸有重要意义。
　　本研究在参考大量文献资料和前期探索实验的基础上，确定以NaOH/尿素/硫脲溶液为改性试剂，以硫酸盐针叶浆为原料，在超声波协同作用下，对纸浆纤维进行改性，研究了改性温度、改性时间、溶液配比等工艺条件对改性效果的影响和作用，通过测试滤纸的透气度、松厚度、最大孔径、平均孔径、零距抗张强度及改性纸浆得率来评价改性效果，并推断改性机理。经结果分析对比，确定了最佳工艺条件:改性处理温度为-2℃、改性处理时间为30min、溶液配比为8∶4∶8，此条件下滤纸透气度达到1229.5L/(m2·s)、零距抗张强度为146.8N、最大孔径51.3μm、平均孔径46.2μm、滤纸松厚度为5.654cm3/g。实验得出，改性后纤维形态发生了明显的扭曲与润胀，卷曲指数由22.3％提高至27.1％，粗度由160.8μg/m提高至179.1μg/m，扭结指数也提高了42.3％(2.175至3.094)。
　　另外，研究了超声波对NaOH/尿素/硫脲溶液体系改性纸浆纤维的协同作用和效果。实验表明，超声波处理会导致滤纸透气度略微降低，未改性纤维经超声波处理后抄造滤纸的透气度由150.1 L/(m2·s)降低至130.2 L/(m2·s)，改性纤维经超声波处理后抄造滤纸的透气度由1013.1L/(m2·s)降低至956.4L/(m2·s)。纸浆纤维两次溶液体系改性与超声波循环处理方式后，透气度达到1089.6L/(m2·s);两次循环处理较一次循环处理方式滤纸孔径大小有所降低;多次循环处理滤纸最大孔径与平均孔径相差小，第一次循环孔径差值为6.2μm，第二次循环孔径差值为1.1μm，第三次循环孔径差值只有0.9μm。超声波处理能够提高滤纸过滤精度，修饰滤纸内部孔径及管道结构，使得滤纸孔隙结构均匀。
　　最后，本文还对NaOH/尿素/硫脲溶液体系改性纸浆纤维后的废液进行回收与再利用。溶液体系改性纸浆纤维是破坏纤维间氢键的过程，不存在化学反应，通过对回收废液的成分分析，补加一定量的尿素、硫脲，配制再生溶液。通过再生溶液改性纸浆纤维抄造滤纸，得出结论:再生溶液改性纸浆纤维，能够制备高透气度滤纸，回收溶液补加12g/300ml尿素、12g/300ml硫脲后改性纸浆纤维所抄造滤纸的透气度(931.6L/m2·s)接近原生溶液改性纸浆纤维所抄造滤纸的透气度水平(956.4L/m2·s)。

目录

摘要

1 绪论

1．1 滤纸

1．1．1 滤纸概况

1．1．2 滤纸的基本要求

1．1．3 滤纸的过滤机理

1．1．4 滤纸的性能

1．2 纸浆纤维

1．2．1 纸浆纤维种类

1．2．2 纸浆纤维结构

1．3 纸浆纤维的改性方法

1．3．1 溶液体系改性纸浆纤维

1．3．2 超声波改性纸浆纤维

1．4 本课题的研究目的和内容

2 NaOH／尿素／硫脲溶液体系改性纸浆纤维

2．1 实验

2．1．1 实验原料及药品

2．1．2 实验仪器及设备

2．1．3 实验方法

2．1．4 纤维分析及滤纸性能检测

2．2 结果与讨论

2．2．1 纤维形态及性质分析

2．2．2 改性温度对滤纸性能的影响

2．2．3 改性时间对滤纸性能的影响

2．2．4 溶液配比对滤纸性能的影响

2．3 本章小结

3 超声波对NaOH／尿素／硫脲溶液体系改性纸浆纤维的协同作用

3．1 超声波及超声波在纤维改性中的应用

3．2 实验

3．2．1 实验原料及药品

3．2．2 实验仪器及设备

3．2．3 实验方法

3．3 结果与讨论

3．3．1 纤维形态分析

3．3．2 超声波对溶液改性纸浆纤维的协同作用

3．3．3 超声波循环处理方式对溶液改性纸浆纤维的协同作用

3．4 本章小结

4 改性废液回收与再利用

4．1 NaOH／尿素／硫脲溶液改性纸浆纤维的废液回收

4．2 NaOH／尿素／硫脲废液的再利用

4．2．1 实验原料及药品

4．2．2 实验仪器及设备

4．2．3 溶剂回收与再利用方法

4．3 结果与讨论

4．4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

声明