机械浆长纤维的TEMPO选择性催化氧化

采用TEMPO/NaBr/NaClO体系将机械浆长纤维糖基单元中的伯羟基选择性氧化成羧基来提高纸浆纤维羧基的含量。研究了TEMPO、NaBr和NaClO的用量以及浆浓对纸浆纤维氧化的影响,同时研究了羧基含量对机械浆长纤维性能的影响。结果表明,在氧化过程中,随着TEMPO和NaBr用量的增加,反应速度提高,而氧化后的纸浆纤维羧基含量没有增加,随着NaClO用量的增加,纸浆纤维的羧基含量上升。随着纸浆纤维浓度的增加,羧基含量先上升后下降,浆浓在1.3%时,羧基含量达到最高值。随着纸浆纤维羧基含量的增多,浆料抄片的抗张指数和耐破指数上升,撕裂指数下降,氧化的纸浆纤维对细小纤维的留着率下降;浆料的保水值上升而游离度下降;浆纤维的卷曲和扭曲系数降低。研究还发现,低羧基含量的纤维能够吸附部分有机溶解物以及其他物质,使得白水中的有机溶解物和总有机碳的含量下降,这种吸附性能随着羧基含量的增加而下降。

纸浆纤维的阳离子化及其研究进展

对纸浆纤维阳离子化的研究进展进行了总结和评述。主要介绍和比较了纸浆纤维阳离子化的3种方法:直接阳离子化法,预聚物耦合法和阳离子高聚物接枝法。讨论了阳离子纤维的助留机理。阳离子纤维和可溶性阳离子聚合物配合使用有助于提高细小纤维和填料的留着率。

单体对接枝共聚制备阳离子硫酸盐浆的影响

通过接枝共聚使纸浆纤维阳离子化能有效地提高纸浆强度和对填料和细小纤维的助留。本实验系统地研究了单体的种类以及阳离子单体和非离子单体的比例对接枝共聚制备阳离子硫酸盐浆的影响。研究结果表明,阳离子单体甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵(MAETMAC)比二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)更容易与硫酸盐浆纤维接枝共聚,在相同的反应条件下,等物质的量(3.6 mmol/g)的阳离子单体MAETMAC和DADMAC分别与硫酸盐浆反应,浆纤维的表面电荷密度分别为189.24 mmol/kg和26.45 mmol/kg。非离子单体丙烯酰胺(AM)与阳离子单体MAETMAC和DADMAC在与硫酸盐浆接枝反应时具有协同作用,能显著提高浆纤维的表面电荷密度,尤其是当阳离子单体n(MAETMAC)∶n(DADMAC)=1∶1,总阳离子单体用量为3.6 mmol/g且与中性单体的物质的量比为2∶3时协同作用最为明显,浆纤维表面电荷密度达到311.77 mmol/kg。

回用纤维表面的物理和化学变化

研究了硫酸盐浆、酸性亚硫酸盐浆、氢氧化钠浆、碱性亚硫酸盐浆1次回用后纤维的形态、纤维表面的物理及化学变化。结果表明,纸张经1次回用后,回用浆中细小纤维的含量明显增加,纤维平均长度变化不大,纤维的柔软性降低,卷曲指数和扭结指数下降;电镜分析显示,回用纤维的表面和原纤维的表面特征相似,密实光滑,但与原纤维表面相比,回用纤维暴露出较多的S2层,即纤维表面部分复合胞间层在回用过程中脱落;实验的4种浆料经回用后,纤维表面的O/C原子比均下降,氢氧化钠浆的O/C原子比下降得最多达22%,而酸性亚硫酸盐浆O/C原子比只下降3.4%。

中心复合设计法优化阳离子硫酸盐浆的制备工艺

以阳离子硫酸盐浆的表面电荷密度为评价指标,采用中心复合设计法对丙烯酰胺(AA)和甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵(MAETMAC)接枝共聚制备阳离子硫酸盐浆的工艺进行了优化。研究结果表明,反应温度(X2)、MAETMAC摩尔分数(X3,占总单体)以及引发剂铈硝酸铵的量(X4)对评价指标有非常显著的影响(P<0.01),反应时间(X5)对评价指标有显著影响(P<0.1),而硝酸的浓度(X1)对评价指标无显著影响(P>0.1)。拟合所得多元二次方程为Y=816+87.13X2+79.54X3+91.71X4+36.88X5–53.44X1X4–68.76X22–51.89X32–71.39X42,相关系数R2=0.9090。当浆浓固定为10%,总单体的用量为10mmol/g浆时,制备阳离子硫酸盐浆优化工艺为:硝酸的浓度为0.002mol/L、反应温度为63℃、MAETMAC摩尔分数为65%、引发剂铈硝酸铵的量14.32%(占绝干浆)、反应时间为208min,该工艺得到的阳离子硫酸盐浆表面电荷密度为1055mmol/kg。通过验证实验表明,本优化方程有良好的预测性。

接枝共聚制备阳离子硫酸盐浆

以丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵与纸浆纤维接枝共聚制备了阳离子硫酸盐浆。实验结果表明,当引发剂硝酸铈铵的用量(对绝干浆)从2%提高到8%时,纸浆的接枝率和阳离子表面电荷密度稳步提高;进一步提高引发剂的用量,纸浆的接枝率和阳离子表面电荷密度变化平坦。随着反应温度的升高,纸浆的接枝率和阳离子表面电荷密度先升后降,当温度为50℃时接枝率和阳离子表面电荷密度最高。在浆浓较低时,随着浆浓的提高,接枝率和阳离子表面电荷密度提高,当浆浓超过11%时,接枝率和阳离子表面电荷密度下降。当甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵在总单体中摩尔比例为40%～50%时表面电荷密度最高。通过红外光谱分析发现,丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵已成功地接枝到硫酸盐浆上。

冰冻对纤维角质化的影响

为了解冰冻对纤维的影响,该文研究了冰冻处理后纤维形态、保水值及性能的变化.研究结果表明,硫酸盐浆、酸性亚硫酸盐浆、氢氧化钠浆经冰冻处理后,浆料的保水值都明显下降,商品硫酸盐浆的游离度大幅度升高,抄造成的纸张紧度降低,光散射系数升高,抗张指数、耐破指数、耐折度明显下降;纤维的长度基本没有变化,弯曲指数和扭结指数有所增加,表明纤维发生了角质化;并提出了冰冻引起纤维角质化的机理.

机械浆长纤维阳离子化及其性能的研究

通过中心复合设计优化了2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(EPTMAC)与机械浆纤维接枝反心的工艺条件,同时研究了阳离子机械浆对纤维羧基和磺酸基、纸张性能和细小纤维留着的影响。研究结果表明,当浆浓11%、反心温度36℃、反应时间30 min、NaOH和EPTMAC的用量分别为9.1 mmol/g和36.3 mmol/g时,浆纤维的阳离子表面电荷密度为1597 mmol/kg,在反应体系中EPT- MAC的用量和反应温度是重要的影响因素。但是阳离子化反应使得浆纤维的羧基和磺酸基含量下降,当浆纤维的阳离子表面电荷密度提高到1600 mmol/kg时,羧基和磺酸基分别从98.3 mmol/kg和49.8 mmol/kg下降到23.6 mmol/kg和12.2 mmol/kg,导致浆纤维间结合力下降,成纸强度降低。添加10%电荷密度小于330 mmol/kg阳离子浆于未处理的原浆中,不仅能够有效地提高机械浆对细小组分的留着,而且能提高纸张的强度。