納米微晶纖維素的TEMPO改性及用于紙漿性能的改善.pdf

1、隨著現(xiàn)代造紙機(jī)車速及產(chǎn)量、廢紙使用比例以及用水封閉循環(huán)程度的提高，改進(jìn)細(xì)小纖維及填料留著率，提高紙張產(chǎn)品質(zhì)量，成為面臨的實(shí)際問題。微粒助留體系可以改善細(xì)小纖維和填料的留著率，提高紙漿的濾水性能，并且有助于使成紙具有較高的透氣度和勻度，已廣泛用于高速造紙機(jī)的漿料系統(tǒng)。作為制備于可再生木質(zhì)纖維素原料的納米微晶纖維素，其粒度大小和表觀電荷密度可以在制備過程中加以控制。同時(shí)，通過改性可以進(jìn)一步發(fā)揮納米微晶纖維素的特性，將其用于構(gòu)成造紙助劑的微粒

2、體系。本文以漂白闊葉木硫酸鹽漿為原料，采用TEMPO改性制備納米微晶纖維素，詳細(xì)研究了改性對(duì)納米微晶纖維素性能的影響及改性產(chǎn)物對(duì)紙漿性能的改善效果。
　　本文首先研究了NaClO用量、反應(yīng)溫度及作用時(shí)間等反應(yīng)條件對(duì)TEMPO改性產(chǎn)物的產(chǎn)率、形態(tài)、羧基含量、氧化度以及表觀電荷密度的影響。研究結(jié)果表明：通過改性可在纖維表面引入羧基，產(chǎn)物仍保持著纖維素晶型I。增加NaClO用量、提高溫度、延長反應(yīng)時(shí)間可以在不同程度上提高改性納米微晶纖維

3、素的羧基含量、氧化度和表觀電荷密度，改善其分散性，但會(huì)使得率有所降低。納米微晶纖維素表面的磺酸基團(tuán)不穩(wěn)定，在弱堿性條件下即可被去除。而改性之后的納米微晶纖維素，表面的羧基在弱堿性條件下則相當(dāng)穩(wěn)定。隨后，在中性條件下將改性前后的納米微晶纖維素單獨(dú)或與陽離子聚丙烯酰胺組成微粒體系用于未漂硫酸鹽漿，考察了對(duì)漿料助留與助濾效果的影響，并且研究了改性前后納米微晶纖維素對(duì)實(shí)驗(yàn)室抄制紙頁強(qiáng)度的增強(qiáng)效果。研究結(jié)果表明：單獨(dú)使用時(shí)，納米微晶纖維素和TEM

4、PO改性產(chǎn)物均能提高漿料的留著率，但漿料濾水性能有所降低。其中，表觀電荷密度大的TEMPO改性產(chǎn)物對(duì)留著率和濾水性能的影響更大，留著率可以提高5.2％，濾水速度降低約為12.5%。由陽離子聚丙烯酰胺與納米微晶纖維素構(gòu)成的微粒助留體系在提高留著率的同時(shí)可以增加濾水速度，陽離子聚丙烯酰胺與表觀電荷密度大的TEMPO改性產(chǎn)物構(gòu)成微粒助留體系時(shí)，助留與助濾效果最好，留著率可以提高3.1%，濾水速度降低為11.8%。將納米微晶纖維素、表觀電荷密度

5、為低、中、高的TEMPO改性產(chǎn)物和陰離子聚丙烯酰胺添加至紙漿，所抄制紙頁的抗張指數(shù)可以提高8.7%、13.1%、13.6%、14.3%和6.8%；撕裂指數(shù)提高分別為14.8%、8.4%、16.4%、19.3%和16.9%。耐折度則提高了25.6%、31.6%、35.0%、36.8%和26.5%。最后，利用TEMPO氧化漂白闊葉木硫酸鹽漿制備納米微晶纖維素，考察了NaClO用量對(duì)產(chǎn)物性能的影響，并將制備的納米微晶纖維素作為陰離子微粒與CP

6、AM組成微粒助留體系，研究了微粒助留體系對(duì)高嶺土絮聚效果的影響。研究結(jié)果表明：漂白闊葉木硫酸鹽漿經(jīng)過TEMPO氧化改性可以制得納米微晶纖維素，產(chǎn)物中引入了一定量的羧基，纖維素的晶型仍然為纖維素晶型I。在反應(yīng)過程中增加NaClO用量，產(chǎn)物的Zeta電位和聚合度顯著減小，產(chǎn)率逐漸降低，羧基含量和氧化度明顯提高，分散性能有所改善，粒徑和長度略有降低。產(chǎn)物的Zeta電位隨pH的增加而降低。微粒橋聯(lián)作用和電荷中和作用共同促進(jìn)高嶺土細(xì)小絮聚體的重新