镁铝水滑石用作造纸功能填料及其相关湿部化学行为研究

摘要

镁铝水滑石(HT)具有层间离子可交换性、吸附性等，具有广泛的工业应用前景，如用作高分子材料的阻燃、稳定等多功能填充改进剂、废水处理剂、多种材料的改进剂和中间体等等。本文着重考察了HT用作造纸功能填料及其相关湿部化学行为。
　　考察了HT用作造纸阻燃填料的可能性及对纸品性能的影响。实验结果表明，HT能提高纸品的不透明度和白度，但使纸品的强度有一定程度的降低。当未加阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)、添加HT40％时，纸品的氧指数在25％以上，达到难燃级。当添加0.025％ CPAM和30％ HT时，氧指数为26.2％。当纸品定量为240 g/m2、HT添加量为20％时，氧指数接近25％，基本达到难燃级。
　　考察了HT用作造纸功能填料时对阴离子垃圾捕集的可能性。结果表明，镁铝摩尔比为5∶1，层间阴离子为CO32-的HT捕集DCS的效果最好，其对废纸浆的最佳处理时间为10～15 min，而温度的影响不显著，当其添加量为20％时，白水的浊度可低至18.6NTU，电导率几乎为0。镁铝摩尔比为5∶1，层间阴离子为Cl-的HT对CS的吸附效果最好，当其添加量为15％时，白水中已检测不到胶体物质，浊度为0。而镁铝比均为5∶1的NO3--HT和CO32--HT对DS的吸附效果较好，当其添加量为10％时，白水的电导率几乎为0。HT捕集DCS的效果远优于沸石和蛋白石等常见多孔填料。通过处理条件、HT的镁铝摩尔比和层间阴离子的选择和优化，可实现HT用作造纸功能填料的同时对阴离子垃圾的有效捕集。
　　考察了HT用作造纸填料对AKD施胶效果的影响。结果表明，工业级HT对AKD的施胶效果有较大影响。随着HT添加量的增加，AKD的施胶效果迅速降低直至加填纸无疏水性能，HT加填纸的Cobb值会持续随着AKD的用量增大而减小，填料添加量为10％、AKD用量为0.4％时，加填纸的Cobb值能降至30 g/m2。本实验还考察了自制的不同镁铝比HT及镁铝比为5∶1型不同层间阴离子的HT作填料对纸张施胶性能的影响，结果表明，当填料添加量低于20％、AKD用量为0.3％、CPAM用量为0.03％时，自制HT加填纸的Cobb值均在14 g/m2～17 g/m2之间，其中SO42--HT对AKD施胶效果的影响与PCC的相似。
　　本研究制备的镁铝水滑石阻燃纸，阻燃性能好，工艺简单，容易采用现行造纸工艺进行大规模生产;同时，镁铝水滑石的添加，能够对阴离子垃圾进行有效捕集。由于镁铝水滑石制备方法简单，对环境稳定性好，原料价廉易得，本研究所制得的阻燃纸也扩大了镁铝水滑石的使用范围，对镁铝水滑石的工业化应用具有重要意义。

目录

摘要

1 绪论

1．1 镁铝水滑石的结构特征及化学性能课题背景

1．1．1 镁铝水滑石的结构特征

1．1．2 HT的性质与特点

1．2 国内外的镁铝水滑石的应用研究现状

1．2．1 在水处理中的应用

1．2．2 在塑料中的应用

1．2．3 在催化领域的应用

1．2．4 阻燃材料领域的应用

1．2．5 在医药方面的应用

1．2．6 在杀菌方面的应用

1．2．7 在大气及气体污染治理方面的应用

1．2．8 其他领域的研究和应用

1．3 镁铝水滑石在造纸业中的应用

1．3．1 镁铝水滑石在助留方面的应用

1．3．2 镁铝水滑石在施胶剂乳化方面的研究进展

1．3．3 镁铝水滑石原位合成制备阻燃纸

1．4 本研究的选题依据、主要内容及创新点

1．4．1 本研究的选题依据

1．4．2 本研究的主要内容

1．4．3 本研究的创新点

2 HT用作造纸阻燃填料的研究

2．1 原料、试剂与仪器

2．1．1 实验原料

2．1．2 化学药品

2．1．3 实验仪器

2．2 实验方法

2．2．1 纸样的制备

2．2．2 分析与检测

2．3 结果与讨论

2．3．1 HT的阻燃机理

2．3．2 HT对纸品性能的影晌

2．3．3 填料留着率的比较

2．3．4 不同填料使用性能的比较

2．3．5 填料的加入对纸品氧指数的影响

2．4 本章小结

3 HT用作造纸功能填料对阴离子垃圾捕集的影响

3．1 原料、试剂与仪器

3．1．1 实验原料

3．1．2 化学药品

3．1．3 实验仪器

3．2 实验方法

3．2．1 废纸脱墨浆的制备

3．2．2 HT的制备

3．2．3 蛋白石的活化

3．2．4 模拟白水的制备与分析

3．2．5 分析与检测

3．3 结果与讨论

3．3．1 吸附阴离子垃圾的机理

3．3．2 时问和温度对HT捕集DCS的影响

3．3．3 HT的镁铝比及添加量对HT捕集DCS的影响

3．3．4 层间阴离子对HT捕集DCS的影响

3．3．5 几种常见的多孔填料对DCS的浦集效果

3．4 本章小结

4 HT用作造纸填料对AKD施胶效果的影晌

4．1 原料、试剂与仪器

4．1．1 实验原料

4．1．2 化学药品

4．1．3 实验仪器

4．2 实验方法

4．2．1 纸样的制备

4．2．2 分析与检测

4．3 结果与讨论

4．3．1 纸张施胶性能随时间的变化情况

4．3．2 填料添加量对纸张施胶性能的影响

4．3．3 AKD用量对纸张施胶性能的影响

4．3．4 不同镁铝比的HT加填纸施胶性能的比较

4．3．5 不同层间阴离子的HT对纸张施胶性能的影响

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

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