疏水纸张的制备与研究

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纸张加填碳酸钙填料可以节约能源、降低原料消耗、提高纸品性能和产量。然而沉淀碳酸钙通常不适用于弱酸性和近中性造纸,对施胶的负面影响较大。本文用烯基琥珀酸酐(ASA)对其改性,研究了改性沉淀碳酸钙(PCC)填料的抗酸性及其施胶性能。结果表明,在ASA:PCC为1:60、改性温度为在60℃下对填料进行改性、改性时间为8分钟、改性转速为5000/rmp的实验条件下获得的烯基琥珀酸酐改性沉淀碳酸钙可以提高烯基琥珀酸酐的施胶性能和沉淀碳酸钙的抗酸性。用海藻酸钠对沉淀碳酸钙进行改性,研究了改性沉淀碳酸钙(PCC)填料对纸张施胶性能和抗张强度的影响。结果表明,在海藻酸钠:沉淀碳酸钙为1:140、改性时间为5分钟、铝盐相对于沉淀碳酸钙的加入量为2%的实验条件下获得的海藻酸钠改性沉淀碳酸钙可以提高其加填纸张的施胶性能和抗张强度。人们所用的纸张中,有很多都要求纸张具有一定的抗水性能,例如文化用纸等,将氨基硅油制成乳液,添加到纸张中,用来代替传统的施胶剂。研究发现,随着氨基硅油用量的增加,纸张的强度下降,纸张施胶度明显提高,在氨基硅油的用量占绝干浆的0.8%时,纸张可以保持21.5s不被水润湿。用分相法使AKD无水乙醇溶液中的AKD以小颗粒析出、吸附、沉积在在纸张表面,可以有效地提高纸张的疏水性能,使纸张与水滴的静态接触角达到145°。沉淀剂的种类及用量对纸张疏水性能有很大影响,在用去离子水和二氧化硅作为沉淀剂时,只有沉淀剂占AKD无水乙醇溶液的体积分数在4%-6%时,纸张的静态接触角才会较大,低于4%或者高于6%均会使纸张的静态接触角迅速下降。为了提高纸张的抗水性能以及抗酸碱性,先将纸张表面的羟基用高碘酸钠氧化成醛基,再用十六胺处理氧化过的纸张,纸张获得了很高的抗水性能,并且具有较高的抗酸碱性能,纸张经在酸性和碱性溶液中浸泡处理后,施胶度仍然在600s以上。纸张与水滴之间的静态接触角能反应纸张的抗水性能,接触角越大,说明纸张越疏水。利用自制的二氧化硅溶胶、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛等处理纸张,在纸张表面构筑纳米-微粒结构,然后用氨基硅油、固体石蜡、凡士林、AKD等疏水剂处理纸张,使纸张的表面能降低,制备了系列疏水纸张。各疏水纸张与水的接触角均超过普通施胶所能达到的极限接触角120o,且经氨基硅油和AKD表面处理的纸张与水的静态接触角均能达到140°甚至更高。其中经自制疏水二氧化硅和氨基硅油处理的纸张与水的接触角可达147o;而经AKD疏水处理的纸张,于水滴在纸张表面停留120分钟之后,接触角仍然可以达到130o。
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