纸浆纤维上多层党政粉吸附工艺的研究

摘要

瑞典科学家Wag berg L．等人在2002年首次将交替沉积制备自组装膜的方法(即分子沉积技术)引入造纸领域。近年来的研究表明，采用分子沉积技术在纸浆纤维表面形成多层吸附膜是提升纸页强度的好方法。本论文选用阳离子淀粉和阴离子淀粉作为聚电解质，将两者在APMP纸浆纤维上交替吸附形成多层淀粉吸附膜以提高淀粉在纸页中的含量，最终达到提高APMP纸浆手抄片强度的目的，希望为解决淀粉在纸浆中的保留率问题带来新的技术途径。
　　 本论文首先研究了阳离子淀粉在APMP纸浆纤维表面形成单层吸附的适宜工艺，以淀粉在纸浆纤维上的吸附量为主要考察对象，通过正交实验和单因素实验结合的方法分别研究了浆浓、淀粉添加量、浆料pH值和吸附时间对阳离子淀粉吸附层形成的影响。在以上适宜工艺条件下，研究了浆料特性如打浆度、淀粉种源、淀粉取代度、淀粉取代基、电解质等因素对阳离子淀粉吸附层形成的影响。其次，在已形成阳离子淀粉吸附层的APMP纤维表面上，通过正交实验和单因素实验结合的方式，系统考察了阴离子淀粉吸附层形成的影响因素，得出其适宜工艺。最后，考察了形成多层淀粉膜过程中APMP纸浆的淀粉吸附量、Zeta电位、手抄片物理强度性能和纤维表面形态的变化，并设计了实验室连续形成多层淀粉膜的装置以提高实验效率。
　　 阳离子淀粉在APMP纸浆纤维表面形成吸附层的适宜工艺条件为：季铵型阳离子淀粉(DS=0.028)添加量为40mg/g(绝干纤维)，浆浓为1.5％，吸附时间为10min，浆料体系pH值为7.0，NaCl浓度为0.01mol/L，搅拌转速为300转/min，吸附之后用纯净水充分洗涤，除去未吸附在纸浆纤维上的淀粉。
　　 在已形成阳离子淀粉吸附层的APMP纤维表面，形成阴离子淀粉吸附层的适宜工艺参数为：羧甲基淀粉阴离子淀粉(DS=0.025)添加量为50mg/g(绝干纤维)，浆料浓度为1.3％，反应时间应为10min，NaCl浓度0.01mol/L，反应体系pH值为8.0。搅拌转速为260转/min，吸附完成后用纯净水充分洗涤，除去未吸附在纸浆纤维上的淀粉。
　　 根据交替沉积技术原理，将阳离子淀粉和阴离子淀粉在纸浆纤维上交替吸附形成多层淀粉膜，随着淀粉吸附层数的增加，APMP纸浆纤维上淀粉的吸附量逐渐增大，三层淀粉的吸附量是一层的三倍左右，这大大提高了淀粉在APMP纸浆纤维上及纸页中的保留量。
　　 阳离子淀粉和阴离子淀粉在APMP纤维表面交替吸附的过程中，浆料的Zeta电位随着吸附层数的增加，发生交替逆转，且随着吸附层数的增加，即分子间距离的加大，电位电势有降低的趋势，即成膜推动力减小。
　　 多层淀粉吸附后的APMP纸浆抄片，其纸页的内结合力，抗张强度以及撕裂度都有显著的提高。如经三层淀粉处理后APMP纤维手抄片的抗张指数，内结合力和撕裂指数与未经多层淀粉处理的手抄片相比，其增加量分别为71.1％、66.4％和38.9％；与经过单层淀粉处理的手抄片相比，其增加量分别为42.2％、45.8％和31.3％。
　　 通过扫描电子显微镜的观察发现，经阳离子淀粉和阴离子淀粉交替吸附处理后的APMP纤维，随着吸附层数的增加，纸浆纤维表面的粗糙度明显比未经处理纤维的小。