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3-氯-2-羟基丙基三甲基氯化铵改性对纸浆打浆及成纸性能影响的研究

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1绪论

1.1当前造纸工业的主要问题

1.2纸浆纤维特性

1.2.1纤维素

1.2.2纸浆纤维化学特性和纤维间结合力

1.3纸浆纤维改性方法的研究进展

1.3.1酶法改性

1.3.2多层聚电解质膜法

1.3.3浸渍处理改性

1.3.4纤维素的氧化改性

1.3.5空间基化改性纤维

1.3.6纤维的阳离子试剂改性

1.4课题研究的内容和意义

1.4.1本课题研究的意义

1.4.2研究内容

2实验与方法

2.1原料、药品及实验设备

2.1.1原料

2.1.2化学药品

2.1.3实验仪器

2.2试验方法

2.2.1纤维改性

2.2.2 PFI磨浆

2.2.3纸浆打浆性能的测定

2.2.4纸浆成纸性能的测定

2.2.5阳离子试剂改性纤维留着性能的测定

2.2.6纸浆粘度的测定

3阳离子试剂改性对纸浆打浆性能的影响

3.1引言

3.2改性剂用量对改性后纸浆打浆性能的影响

3.3 NaOH用量对改性后纸浆打浆性能的影响

3.4反应温度对改性后纸浆打浆性能的影响

3.5反应浆浓对改性后纸浆打浆性能的影响

3.6改性纸浆和未改性纸浆打浆性能对比

3.7阳离子试剂改性机理

3.7.1阳离子试剂改性主反应机理

3.7.2副反应机理

3.8小结

4阳离子试剂改性对纸浆成纸性能的影响

4.1引言

4.2改性剂用量对改性后纸浆成纸性能的影响

4.2.1改性剂用量对纸页抗张强度的影响

4.2.2改性剂用量对纸页撕裂强度的影响

4.2.3改性剂用量对纸页耐破强度的影响

4.2.4小结

4.3 NaOH用量对改性后纸浆成纸性能的影响

4.3.1 NaOH用量对纸页抗张强度的影响

4.3.2 NaOH用量对纸页撕裂强度的影响

4.3.3 NaOH用量对纸页耐破强度的影响

4.3.4小结

4.4反应温度对改性后纸浆成纸性能的影响

4.5反应浆浓对改性后纸浆成纸性能的影响

4.5.1浆浓对改性后纸浆成纸抗张强度性能的影响

4.5.2浆浓对改性后纸浆成纸撕裂强度性能的影响

4.5.3浆浓对改性后纸浆成纸撕裂强度性能的影响

4.5.4小结

4.6改性纸浆和未改性纸浆成纸性能比较

4.7阳离子试剂改性对纸页的增强机理

4.8小结

5阳离子试剂改性对纸浆留着性能的影响

5.1纸料体系的一般留着机理

5.2纸浆阳离子试剂改性对滑石粉留着率的影响

5.2.1改性剂用量对滑石粉留着率的影响

5.2.2浆浓对滑石粉留着率的影响

5.3纸浆阳离子试剂改性对CaCO2留着率的影响

5.3.1改性剂用量对CaCO2留着率的影响

5.3.2浆浓对CaCO2留着率的影响

5.4小结

6阳离子试剂改性对纸浆粘度的影响

7总结

7.1结论

7.2创新之处

7.3今后需进一步研究的建议

致谢

参考文献

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摘要

随着人们对纸张功能多样化要求的提高,改性纤维在造纸工业中的应用越来越受到人们的重视。所谓改性纤维就是指经过某些物理或化学方法处理,能够具有某些特殊的性质可以满足纸张特种功能性要求的纸浆纤维。改性纤维在物理性质和化学性质方面都有很大改善,因而近十几年来受到国内外造纸界越来越多的关注。本文研究了纤维阳离子试剂改性的反应机理,以降低打浆能耗和改善纸浆成纸性能为研究目的,优化了反应条件,探讨了阳离子试剂改性纤维在造纸工业中潜在的应用价值。
   通过对漂白硫酸盐针叶木纸浆改性前后打浆能耗和成纸性能的变化,研究了改性剂用量、NaOH用量、反应温度、浆浓和反应时间对纸浆阳离子试剂改性反应的影响。研究结果表明:纸浆纤维经阳离子试剂改性在纤维素C6位较高效率地引入了季铵基,促进了纤维在打浆过程中的细纤维化,从而有利于降低纸浆的打浆能耗及改善纸浆的成纸性能。
   考虑阳离子试剂改性对打浆性能的影响,得出了较佳的条件为:改性剂用量为0.8%,NaOH用量为1.0%,温度为40℃,浆浓为8%,反应时间60min。在优化条件下改性纸浆后与对照浆比较,纸浆的打浆能耗降低幅度可达20%-25%。
   考虑阳离子试剂改性对改性后纸浆成纸性能的影响,得出了较佳的条件为:改性剂用量为0.6%,NaOH用量为1.0%,温度为40℃,浆浓为8%,反应时间60min。在优化条件下改性纸浆后与对照浆比较,成纸抗张强度提高了21.86%,耐破强度提高了14.68%,对撕裂强度影响较小。
   本文亦研究了纤维的阳离子试剂改性对浆料中细小组分留着的影响。研究结果表明:纤维的阳离子试剂改性可以显著提高细小组分的留着率。滑石粉粒度较大,在0.5-5μm之间;而CaCO3粒度较小,在0.1-0.35μm之间。填料的留着是机械截留和胶体絮凝综合作用的结果,粒度较大的滑石粉主要通过机械截留作用留着,粒度较小的CaCO3主要通过胶体絮凝作用而留着。实验结果表明,纤维的阳离子试剂改性可以显著提高填料的留着率,留着率提高20%-30%。
   同时研究结果表明,纤维的阳离子试剂改性反应具有高度的选择性,同时由于天然纤维素的高结晶度,纸浆粘度变化幅度较小,有效避免了纤维的过度降解,较高程度的保留了纤维本身的强度,避免了纸浆得率的大幅降低。
   论文研究中考虑了纤维的阳离子试剂改性在工业生产中实际应用的可能性,对科研工作者对纤维的阳离子试剂改性进一步研究具有一定的参考价值。研究结果表明纤维的阳离子试剂改性具有一定的应用价值和可能性。

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