發(fā)布時間：2017-12-13 16:25

  本文關(guān)鍵詞：填料特性及其Z向分布對紙張性能的影響研究

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【摘要】：在紙張中添加填料,不僅能改善紙張性能,降低生產(chǎn)成本,還有利于保護(hù)森林資源,發(fā)展“低碳經(jīng)濟(jì)”。填料種類不同,其成紙性能具有較大的差別,即使填料物理和化學(xué)性質(zhì)相同,其在紙張中分布的差異也可導(dǎo)致成紙性能的不同。為了探究填料特性及Z向分布對紙張性能的影響,本文從以下方面進(jìn)行了研究:首先,采用機(jī)械研磨法和化學(xué)預(yù)絮聚法研究了填料粒徑及分形維數(shù)對紙張結(jié)構(gòu)性能、光學(xué)性能及強(qiáng)度性能的影響。對于粉煤灰基多孔硅酸鈣(FACS)采用機(jī)械研磨法得到具有不同粒徑的填料;對于沉淀碳酸鈣(PCC)采用化學(xué)預(yù)絮聚的方法獲得具有不同粒徑的填料。采用掃描電子顯微鏡的背散射模式拍攝填料及紙張中填料形態(tài)后,運(yùn)用圖像分析軟件統(tǒng)計(jì)了填料的粒徑、粒徑分布及分形維數(shù)。并對不同粒徑的填料加填紙性能進(jìn)行了比較。結(jié)果表明,FACS0、FACS1、FACS2、FACS3的中粒徑和分形維數(shù)分別約為18.6μm、15.8μm、8.6μm、3.6μm;1.76、1.74、1.73、1.68。未添加化學(xué)助劑時,其在紙張中的粒徑和分形維數(shù)分別約為18.0μm、15.3μm、8.5μm、3.6μm;1.73、1.72、1.70、1.63。填料特性基本沒有發(fā)生改變,說明在抄造過程中填料未發(fā)生聚集,因此,仍可用填料自身性質(zhì)分析其對紙張性能的影響。不同粒徑的FACS加填紙的抗張強(qiáng)度順序?yàn)?FACS1㧐FACS0㧐FACS2㧐FACS3。分形維數(shù)、填料粒徑對于紙張結(jié)構(gòu)性能、強(qiáng)度性能和光學(xué)性能具有重要影響。填料粒徑和分形維數(shù)較大時,紙張的松厚度和透氣性較高,不透明度較小;在一定范圍內(nèi),紙張抗張指數(shù)隨著粒徑及分形維數(shù)的增加而增加,超過一定值后出現(xiàn)下降。PCC1、PCC2、PCC3的中粒徑和分形維數(shù)分別約為18.5μm、11.1μm、4.3μm;1.44、1.59、1.68。其在紙張中的粒徑和分形維數(shù)分別約為28.6μm、19.4μm、4.2μm;1.39、1.40、1.68。PCC1和PCC2加填前后特性發(fā)生了顯著變化,此時需采用紙張中填料特性來分析其對紙張性能的影響;而PCC3特性基本未發(fā)生變化,仍可用填料自身特性分析其對紙張性能的影響。分形維數(shù)較低粒徑較大的PCC1填料加填后,紙張的光學(xué)性能和松厚度較差,抗張強(qiáng)度較好。其次,探究了填料Z向分布曲線對紙張性能的影響,提出了弧度因子用于表征填料Z向分布特性,并探究其對成紙性能的影響。結(jié)果表明,弧度因子與紙張松厚度、透氣度、不透明度、抗張強(qiáng)度及內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度有著較好的相關(guān)性。當(dāng)弧度因子較大時,紙張的松厚度、透氣性及內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度較低,而抗張指數(shù)較高。當(dāng)弧度因子為零時,紙張的透氣性和松厚度最高,抗張強(qiáng)度較低。最后,為了提高PCC加填紙強(qiáng)度性能,探究了PCC與滑石粉復(fù)配預(yù)絮聚,研究了相同復(fù)配填料絮聚體尺寸對紙張性能的影響。結(jié)果表明,填料復(fù)配預(yù)絮聚后形成的PCC與滑石粉填料復(fù)合體,可實(shí)現(xiàn)在原有預(yù)絮聚方法的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高加填紙成紙抗張強(qiáng)度。當(dāng)填料含量為(20±0.5)%時,與未預(yù)絮聚PCC填料加填紙相比,絮聚體尺寸為48μm時,單獨(dú)預(yù)絮聚PCC加填紙抗張強(qiáng)度性能可提高約46%,而當(dāng)PCC:滑石粉=1:1時,抗張強(qiáng)度可提高約54%。
【學(xué)位授予單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TS727.6

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本文編號：1285807