新型三元助留助滤体系对OCC浆的助留助滤作用研究

摘要

本文系统的研究了新型三元助留助滤体系对国产废箱纸板(OCC)浆料的助留助滤作用。对作为三元系统中异絮聚作用的膨润土进行了改性制备；优选了三元系统中起架桥絮聚作用的阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)，同时与膨润土组成微粒体系在OCC浆中应用；最后研究了阳离子淀粉(CS)/CPAM/膨润土三元助留助滤体系对OCC浆的应用。 首先，通过添加十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)制备了有机改性膨润土，并运用扫描电镜(SEM)、热重分析(TG)、傅立叶红外光谱(FT-IR)、χ-射线衍射(XRD)对改性前后的钠基膨润土进行表征，显示插层剂已进入了膨润土片层间。有机改性后的膨润土能提高OCC浆的留着率，但有机插层剂的加入可能会增加生产中的经济成本。 对球磨后的膨润土进行形貌表征，发现膨润土经过适当的球磨时间后，颗粒尺寸基本上达到了亚微米至纳米级，粒度分布范围约为l00～500nm。通过不同球磨膨润土对纸浆的助留实验发现，球磨后较小的膨润土颗粒有利于提高浆料体系的留着率和滤水性能。 其次，用DFR04对OCC浆的留着率和滤水性能进行表征，发现低电荷密度、高分子量的CPAM和球磨膨润土组成的微粒助留助滤体系，对OCC浆具有良好的助留助滤效果。发现CPAM合适的加入量为0.1％，膨润土的合适加入量为0.2％，在此条件下浆料的留着率可以达到83.5％。此外，CPAM在第7s加入、膨润土在第15s加入对提高留着率最为明显。 通过考察各影响因素对CPAM/改性膨润土助留助滤效果的影响发现：CPAM/改性膨润土助留助滤体系具有较好的抗剪切能力、抗电解质的能力；在pH值5～9的范围内使OCC浆有较好的留着率。在浆料体系中加入3％的A12(SO4)3，能中和浆料体系中的阴离子垃圾，提高浆料的留着率和滤水性能。 最后，用SZP06对OCC浆进行表面电荷测定结合PCD03对OCC浆进行溶解电荷测定表明，取代度为0.04的CS加入量在0.4％后，浆料的Zate电位开始迅速上升，说明CS在0.4％左右较好的吸附OCC浆料体系中的阴离子垃圾。此外，加入CS后的三元体系与CPAM/膨润土体系对成纸物理性能检测比较，三元体系手抄纸抗张指数提高20.7％，撕裂指数提高16.7％，耐折度提高33.3％。 优化了CS、CPAM和膨润土作为三元助留助滤剂，考察各元的用量对OCC浆料的助留助滤效果，得出的合适用量为：CS用量0.6％，CPAM用量0.09％，膨润土用量0.25％。当CS在第7s加入、CPAM在第10s加入时，OCC浆料的留着率达到90.6％。 通过考察各影响因素对三元助留助滤效果的影响发现：三元助留助滤体系在pH值为5左右时对OCC浆料的助留助滤效果明显；当加入的电解质浓度的从0上升到10％，浆料体系的留着率从90.8％下降到78.8％，结果表明纸料体系中存在过多的电解质，其金属离子会屏蔽纤维表面的负电反应中心，减弱CPAM与纤维的结合力，从而降低助留效果；2％的硫酸铝加入量对OCC浆料的助滤效果明显。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1助留助滤剂在造纸湿部化学中的应用进展及助留助滤机理

1.1.1纸料组分的留着机理

1.1.2助留助滤剂对纸料组分的助滤作用

1.2助留助滤体系的发展

1.2.1一元与二元助留助滤体系

1.2.2微粒助留助滤体系

1.2.3多元助留助滤体系的应用及发展

1.3膨润土在造纸湿部化学中的应用研究

1.4膨润土的基本性质及其改性方法

1.4.1膨润土的基本性质

1.4.2膨润土的改性方法

1.5课题的研究目的及意义

1.6课题的主要研究内容

1.7课题的的创新点

第二章作为三元系统中异絮聚的膨润土改性制备

2.1引言

2.2实验材料与仪器

2.2.1实验材料

2.2.2实验仪器

2.3实验方法

2.3.1留着率与滤水性能的实验室评价方法

2.3.2不同膨润土的制备方法

2.3.3分析测试

2.4结果与讨论

2.4.1有机改性膨润土

2.4.2球磨细小化膨润土

2.5本章小结

第三章作为三元系统中架桥絮聚的CPAM优选及与膨润土组成的微粒体系在OCC浆中的应用

3.1引言

3.2实验材料与仪器

3.2.1实验材料：

3.2.2实验仪器

3.3实验方法

3.3.1浆料留着率的测定

3.3.2滤水性能的测定

3.3.3抄片

3.3.4胶体颗粒电荷的测定

3.4结果与讨论

3.4.1三元助留助滤体系中作架桥絮聚的CPAM优选

3.4.2膨润土及CPAM的用量对纸浆助留效果的影响

3.4.3膨润土和CPAM的加入点对纸浆助留效果的影响

3.4.4剪切速率对CPAM/膨润土体系助留助滤效果的影响

3.4.5 pH对CPAM/膨润土体系助留助滤效果的影响

3.4.6电解质浓度对CPAM/膨润土体系助留助滤效果的影响

3.4.7 Al2(SO4)3对CPAM/膨润土体系助留助滤效果的影响

3.4.8 CPAM/膨润土助留助滤体系对纸张性能的影响

3.5本章小结

第四章三元助留体系对OCC浆的应用研究

4.1引言

4.2实验材料与仪器

4.2.1实验材料

4.2.2测试仪器

4.3实验方法

4.3.1浆料留着率及滤水性能的测定

4.3.2 Zeta电位的测定

4.3.3抄片

4.4结果与讨论

4.4.1三元助留助滤体系中阴离子垃圾捕捉剂的优选

4.4.2三元助留助滤体系用量的优化工艺

4.4.3 CS及CPAM的加入点对纸浆助留效果的影响

4.4.3电解质浓度对三元体系助留效果的影响

4.4.4剪切力对三元体系助留助滤效果的影响

4.4.5浆料pH对三元体系助留助滤效果的影响

4.4.6 Al2(SO4)3对三元体系助留助滤效果的影响

4.4.7三元助留助滤体系对纸张性能的影响

4.5本章小结

第五章结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文