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在造纸法烟草基片生产中,通过加入填料(碳酸钙)赋予烟草基片良好的物理性能,进而改善其燃烧性能和使用品质,同时达到降低生产成本的目的。实际生产中,由于填料粒径偏小使其极易在纸机湿部流失,导致烟草基片中填料留着率偏低。流失的填料会进入白水循环系统,增加了白水处理负担,同时影响到纸机的运行、清洁度和化学品的使用效率。因此生产过程中常常加入助留剂提高填料粒子以及其他细小组分的留着来保证烟草基片中细小纤维和填料的含量。然而填料含量的增多会带来另一个技术难题,即过多的填料阻碍纤维间的氢键结合作用,降低了烟草基片的强度。烟草基片强度下降,使得生产过程中出现“断纸”问题,给烟草基片的批量化生产带来不便。因此选择合适助剂,用以提高填料粒子和细小纤维的留着,同时又能保证烟草基片的强度。本论文研究了纳米纤维素作为助留剂用以提高烟草基片填料留着率和改善烟草基片的物理性能以及机械强度的过程,并就优选的阳离子纳米纤维素(CCNF-3)絮聚碳酸钙填料的行为进行初探。第一,本论文以烟草浆为主要原料,碳酸钙为填料,通过过滤留着测试仪模拟烟草基片生产时的湿部环境。首先探究了不同长度和电荷量的纳米纤维素对烟草浆料滤水留着性能的影响。结果表明,随着纳米纤维素长度的增加,烟草浆料的滤水性能有所提高,而留着率变化不明显。然而纳米纤维素电荷量的增加,却能够有效提高烟草浆料的留着,同时改善滤水性能。经过综合对比分析,选取电荷量为0.980 mmol/g的阳离子纳米纤维素(CCNF-3)作为后续实验研究的助剂。第二,比较了阳离子壳聚糖、阳离子瓜尔胶、CCNF-3(单元体系对烟草浆料滤水留着和碳酸钙留着性能的效果。结果表明,三者的助留助滤能力为阳离子壳聚糖>阳离子瓜尔胶>CCNF-3。此外,三者均能降低滤液中的阳离子需求量。为了进一步提高CCNF-3的助留助滤能力,使其分别与阳离子壳聚糖和阳离子瓜尔胶组成双元体系,探究双元体系下烟草浆料的滤水留着性能和碳酸钙的留着率。结果表明,双元体系的助留助滤能力优于单元体系。当阳离子壳聚糖用量0.1%时,随着CCNF-3用量的提高,烟草浆料的滤水性能有所改善,然而当阳离子壳聚糖用量超过0.18%时,会对烟草浆料的滤水有负面作用。当阳离子纳米纤维素用量为0.18%,阳离子瓜尔胶用量为0.1%时,烟草浆料留着率为82.9%,填料留着率为40.1%,较单独使用0.18%的CCNF-3分别提高了 3.8%,20.8%;较单独使用0.1%的阳离子瓜尔胶时分别提高了 1.4%和8.4%。此时,烟草浆料滤水时间为18.6 s,较未添加二者的浆料滤水时间下降10.1 s,较单独添加0.18%的CCNF-3时滤水时间降低了 5.2 s。双元体系对滤液阳离子需求量也有明显的降低作用,总体比较来看,阳离子壳聚糖与CCNF-3双元体系中对滤液阳离子需求量的改善效果略低于阳离子瓜尔胶与CCNF-3双元体系对滤液阳离子需求量的改善效果。第三,采用预絮聚的加填方式,通过实验室手抄片制备工艺抄造烟草基片,探究CCNF-3助留作用下烟草基片的性能。结果表明,CCNF-3与碳酸钙形成复合填料后易于截留在片基的表面,提高了碳酸钙填料在烟草基片中的留着,并改善了烟草基片的物理性能和机械强度。当碳酸钙添加量30%,CCNF-3用量7%时,填料留着率从32.71%(CCNF-3用量0%)提高至44.74%,而烟草基片的强度未出现下降的趋势。此外,烟草基片的松厚度和透气度分别提高了 3.0%和15.1%,同时片基的柔软度提高了 28%。通过烟草基片的SEM图像中也可以发现,填料的留着赋予烟草基片良好的结构性能。第四,利用聚焦光束反射测量仪监测了碳酸钙粒子在CCNF-3作用下的聚集行为。结果表明,随着CCNF-3用量的增加,碳酸钙絮体的粒径增大,当CCNF-3用量由0%增加至0.3%时,絮体的平均弦长由12 μm提高至28 μm。然而碳酸钙填料絮体会随着搅拌转速的增加发生破碎的、解絮。当搅拌速度由300 rpm增加到600 rpm时,碳酸钙絮体的平均弦长下降,当转速恢复至300 rpm时,絮体的平均弦长又恢复至原来的尺寸,絮体的可逆性较好,可逆指数达到87.2%。