白泥预絮聚加填对纸张性能的影响研究

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非木材制浆黑液碱回收白泥是造纸工业一种固体废弃物,其主要化学成分是碳酸钙。将它用于纸张加填是一种实现白泥资源化利用的途径,但是会导致烷基烯酮二聚体(AKD)施胶效率和纸张强度下降等问题。为了解决上述问题,本文采用阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)和CPAM/阳离子淀粉(CS)/AKD两种体系对白泥进行预絮聚,研究了白泥预絮聚加填对纸张性能的影响。首先,采用了不同分子量、不同电荷密度的CPAM对白泥进行预絮聚加填。结果表明,预絮聚之后白泥的粒径显著增大,Zeta电位明显提高。与未预絮聚白泥加填手抄片相比,CPAM预絮聚白泥加填手抄片具有更强的抗水性、抗张强度、耐破强度、匀度和填料留着率,相当的光学性能以及较低的透气度。另外,采用高分子量低电荷密度的2-CPAM对白泥进行预絮聚加填时,纸张抗水性和填料留着率提升更加明显,但对于纸张匀度的改善效果不及低分子量低电荷密度的1-CPAM和高分子量高电荷密度3-CPAM。其次,为了进一步简化工艺流程,本论文采用了CPAM/CS/AKD多组分体系对白泥进行预絮聚加填。首先研究了CPAM/CS/AKD预絮聚白泥加填对施胶的影响及机理。结果表明,与未预絮聚加填工艺相比,采用CPAM/CS/AKD体系对白泥进行预絮聚加填能显著降低纸张的Cobb60值,增加水滴在纸张表面的静态接触角,同时还能有效缓解施胶逆转程度。这是因为白泥经CPAM/CS/AKD体系预絮聚之后,BET比表面积和BJH孔容明显降低,Zeta电位明显升高,导致其对AKD的吸附量大幅度降低,因而AKD的施胶效率显著提高。最后,研究了CPAM/CS/AKD预絮聚白泥加填对纸张性能和填料留着率的影响。与传统加填工艺相比,预絮聚之后白泥的留着率、纸张的强度性能及匀度有明显地提高,光学性能无明显变化,透气度有所下降。预絮聚过程中白泥悬浮液浓度、搅拌速度和搅拌时间对纸张匀度有较大的影响。最优预絮聚工艺条件为:白泥悬浮液浓度0.1%,搅拌速度500rpm,搅拌时间10min。对比CPAM和CPAM/CS/AKD两种预絮聚体系下纸张性能可知,采用CPAM/CS/AKD体系对白泥进行预絮聚加填在实际生产中具有更好的应用前景。
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