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本文系统的研究了新型三元助留助滤体系对国产废箱纸板(OCC)浆料的助留助滤作用。对作为三元系统中异絮聚作用的膨润土进行了改性制备;优选了三元系统中起架桥絮聚作用的阳离子聚丙烯酰胺(CPAM),同时与膨润土组成微粒体系在OCC浆中应用;最后研究了阳离子淀粉(CS)/CPAM/膨润土三元助留助滤体系对OCC浆的应用。
首先,通过添加十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)制备了有机改性膨润土,并运用扫描电镜(SEM)、热重分析(TG)、傅立叶红外光谱(FT-IR)、χ-射线衍射(XRD)对改性前后的钠基膨润土进行表征,显示插层剂已进入了膨润土片层间。有机改性后的膨润土能提高OCC浆的留着率,但有机插层剂的加入可能会增加生产中的经济成本。
对球磨后的膨润土进行形貌表征,发现膨润土经过适当的球磨时间后,颗粒尺寸基本上达到了亚微米至纳米级,粒度分布范围约为l00~500nm。通过不同球磨膨润土对纸浆的助留实验发现,球磨后较小的膨润土颗粒有利于提高浆料体系的留着率和滤水性能。
其次,用DFR04对OCC浆的留着率和滤水性能进行表征,发现低电荷密度、高分子量的CPAM和球磨膨润土组成的微粒助留助滤体系,对OCC浆具有良好的助留助滤效果。发现CPAM合适的加入量为0.1%,膨润土的合适加入量为0.2%,在此条件下浆料的留着率可以达到83.5%。此外,CPAM在第7s加入、膨润土在第15s加入对提高留着率最为明显。
通过考察各影响因素对CPAM/改性膨润土助留助滤效果的影响发现:CPAM/改性膨润土助留助滤体系具有较好的抗剪切能力、抗电解质的能力;在pH值5~9的范围内使OCC浆有较好的留着率。在浆料体系中加入3%的A12(SO4)3,能中和浆料体系中的阴离子垃圾,提高浆料的留着率和滤水性能。
最后,用SZP06对OCC浆进行表面电荷测定结合PCD03对OCC浆进行溶解电荷测定表明,取代度为0.04的CS加入量在0.4%后,浆料的Zate电位开始迅速上升,说明CS在0.4%左右较好的吸附OCC浆料体系中的阴离子垃圾。此外,加入CS后的三元体系与CPAM/膨润土体系对成纸物理性能检测比较,三元体系手抄纸抗张指数提高20.7%,撕裂指数提高16.7%,耐折度提高33.3%。
优化了CS、CPAM和膨润土作为三元助留助滤剂,考察各元的用量对OCC浆料的助留助滤效果,得出的合适用量为:CS用量0.6%,CPAM用量0.09%,膨润土用量0.25%。当CS在第7s加入、CPAM在第10s加入时,OCC浆料的留着率达到90.6%。
通过考察各影响因素对三元助留助滤效果的影响发现:三元助留助滤体系在pH值为5左右时对OCC浆料的助留助滤效果明显;当加入的电解质浓度的从0上升到10%,浆料体系的留着率从90.8%下降到78.8%,结果表明纸料体系中存在过多的电解质,其金属离子会屏蔽纤维表面的负电反应中心,减弱CPAM与纤维的结合力,从而降低助留效果;2%的硫酸铝加入量对OCC浆料的助滤效果明显。