合成硅酸钙的预絮聚改性及其加填研究
The Research of Pre-flocculation of Synthetic Calcium Silicate and Its Application in Papermaking
合成硅酸钙(合成CaSiO3)是一种新型的造纸填料.目前,在造纸工业中有关合成硅酸钙的应用技术还不成熟.为了充分发挥合成CaSiO3在造纸应用上的优良性能,降低加填对纸张性能的负面影响,对合成硅酸钙进行预絮聚改性,以提高合成CaSiO3加填纸张的强度性能.首先对合成CaSiO3填料的特性进行了分析,并与常规造纸填料GCC在纸张中的加填性能进行了对比.结果表明:合成CaSiO3是一种多孔性的造纸填料,具有较大的比表面积和孔隙率,比表面积为134.7 m2.g-1,孔隙率为0.267 mL.g-1;粒径较大,平均粒径为37.8μm,电负性较强,Zeta电位为-33.9mV.与GCC相比,合成CaSiO3的单程留着率较高.在灰分相近时,加填手抄片的松厚度、不透明度较高,白度、抗张强度、耐折度、Cobb吸水性较差,其中松厚度高26.3%,不透明度高4个点;抗张指数低19.1%.合成CaSiO3加填能显著提高纸页的松厚度,但对手抄片的抗张强度、吸水性等性能的不利影响比较明显,需要采取有效的措施加以改进提高.接下来,对阳离子淀粉预絮聚合成CaSiO3的工艺进行了研究.结果表明,阳离子淀粉用量、预絮聚体系的浓度、反应温度和搅拌速度这四个因素对预絮聚合成CaSiO3的性能影响较大.通过单因素实验和正交实验,优化了改性工艺条件:CS用量为2%,预絮聚体系固含量为5%,反应温度为40℃,搅拌速度为200r/min.通过预絮聚前后填料表征发现,合成CaSiO3填料经过阳离子淀粉预絮聚之后,其平均粒径由37.8μm增大到67.9μm;填料粒径分布的跨距由2.17缩小到1.61,粒径的分布均一性得到较大改善.然后,本研究对预絮聚合成CaSiO3的加填性能进行了研究.结果表明,与未经预絮聚处理的填料相比,在加填量为25%时,阳离子淀粉预絮聚后的合成CaSiO3填料的单程留着率提高了13.3%.在灰分含量为20%左右时,预絮聚合成CaSiO3加填纸张的不透明度、松厚度等性能保持不变,抗张指数为37.6N.m.g-1,提高了17.1%;耐破指数为2.61Kpa.m2.g-1,提高了12.9%.
- 作者：
- 曹凯月
- 学位授予单位：
- 中国制浆造纸研究院
- 专业名称：
- 制浆造纸工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2017年
- 导师姓名：
- 彭建军
- 中图分类号：
- TS727
- 关键词：
- 合成硅酸钙；阳离子淀粉；预絮聚改性；加填
- Synthesticcalcium silicate; cationic starch; pre-flocculationmodification; filling;