纤维状硅灰石在文化用纸的助留助滤系统研究.docVIP

文化用纸中硅灰石助留助滤剂的研究 翁景峥 叶伟群 （福建师范大学化学与材料学院, 福建省高分子材料重点实验室，福州，350007） 摘要：本文研究助留助滤剂对硅灰石在文化用纸中留着的影响，为硅灰石在造纸中推广应用提供技术支持。研究结果表明，阴阳离子复合助留助滤剂对硅灰石的留着率和成纸的性能有明显的提高。当CLZ-2的添加量为0.1%，YLZ-2的用量为0.01%时，效果最好。 关键词： 硅灰石 助留剂 文化用纸 填料作为纸浆纤维的替代品，其使用量在造纸工业中仅次于纤维居于第二位。硅灰石是一种天然产出的链状偏硅酸钙矿物，做为矿物纤维的一种，其在我国资源丰富，价格低廉。硅灰石不同于植物纤维，也不同于传统填料如碳酸钙、滑石粉等，它是介于植物纤维与传统填料之间的纤维状材料，它的白度、折光率较高，具有传统填料所不具备的某些特殊性质，可以替代传统填料应用于新闻纸、胶版纸、书写纸等印刷文化用纸中[1-3]。由于具有良好的尺寸稳定性、耐热性、抗化学性、阻燃性和电绝缘性等植物纤维所无法比拟的特性，纤维状硅灰石在纸浆中的加入会赋予纸张某些特殊的性能，可用于生产特种纸[4]。 硅灰石目前在造纸领域虽然还处于研究和试用阶段，如果能在造纸工业中广泛应用，不仅可以节约大量植物纤维原料，降低生产成本，而且可以大幅度缓解我国植树造林的压力，减少森林资源的采伐[5-9]。本文研究助留助滤剂对硅灰石在文化用纸中留着的影响，为硅灰石在造纸中推广应用提供技术支持。 1 实验部分 1.1 原料和药品 纤维状硅灰石，工厂送样；纸浆，工厂送文化用纸浆；阴离子助留剂，YLZ-1，YLZ-2；阳离子助留剂，CLZ-1，CLZ-2，CLZ-3，CLZ-4。 1.2 仪器 ZJ-100型纸浆打浆度测定仪，长春市纸张试验机厂；纸张抄取器，西北轻工业学院机械厂；DYSY-1压缩试验仪，杭州轻通仪器开发公司。 1.3 实验方法 1.3.1 抄纸 称取定量的纸浆纤维，用搅拌机疏解60s后在标准纸页成形器上抄片，压榨后105℃下干燥60min，得定量为70g·m-2的手抄片；恒温恒湿24 h后按国家标准测定纸张的环压强度。 1.3.2纸张灰分的测定 本试验精确称取烘干后的试样1～2 g（称准至0.0001 g）于预先灼烧至恒重的铂坩锅中，加盖，将坩埚移入高温炉中，在575±25℃下灼烧5 h ，至灰渣中无黑色炭素并恒重为止。硅灰石留着率按照下式计算 A%=(W2 -0.9W1 )/C*100% ---1 A%为硅灰石留着率；W1为空白纸张的灰分；W2为添加硅灰石后纸张的灰分；C为硅灰石添加百分含量。 2 结果与讨论 2.1单独阳离子助留助滤的影响 研究了不同阳离子助留剂（CLZ-1、CLZ-2、CLZ-3、CLZ-4）在添加量为0.05%、0.1%、0.3%、0.6%、1%时对造纸中硅灰石留着率的影响，以及对硅灰石纸张物理性能的影响。加料顺序：纸浆→阳离子助留剂→硅灰石。 表1 单独阳离子助留助滤剂的影响 助留剂量/% 纸浆/% 硅灰石量/% 硅灰石留着率/% 环压强度/ kN m-1 100 0.37 90 10 56.82 0.36 CLZ-1 0.05 90 10 98.22 0.40 0.1 90 10 99.02 0.45 0.3 90 10 99.62 0.41 0.6 90 10 94.32 0.39 1 90 10 91.72 0.36 CLZ-2 0.05 90 10 99.99 0.44 0.1 90 10 91.12 0.47 0.3 90 10 95.12 0.47 0.6 90 10 88.32 0.43 1 90 10 92.32 0.45 CLZ-3 0.05 90 10 94.92 0.38 0.1 90 10 88.42 0.45 0.3 90 10 98.02 0.40 0.6 90 10 88.32 0.48 1 90 10 92.32 0.37 CLZ-4 0.05 90 10 94.12 0.39 0.1 90 10 95.62 0.44 0.3 90 10 99.99 0.46 0.6 90 10 95.62 0.41 1 90 10 94.62 0.39 由表1的实验结果可以看出，没有助剂的情况下，硅灰石的留着率仅有56.82%，加入阳离子助剂后，硅灰石留着率基本在90%以上，但是以上四种助留剂加入量的增加并不伴随留着率的提高，当添加量为0.3%时CLZ-1、CLZ-3、CLZ-4对硅灰石留着率的提高效果最好，基本达到98%以上留着，说明阳离子助留剂对硅灰石在纸张中的留着作用显著。 由表中的环压强度实验数据可以看出，添加硅灰石的纸张的环压强度比