粉煤灰-煤矸石纖維的軟化及其對紙張性能影響的研究.pdf

1、本研究受企業(yè)委托，對企業(yè)利用燃煤、洗煤工業(yè)回收的固體廢棄物—粉煤灰、煤矸石等為主要原料，自主生產的粉煤灰/煤矸石纖維(fly ash/coalgangue fiber)進行軟化處理，并將軟化過的纖維配抄成紙，研究其對紙張性能的影響，以使粉煤灰/煤矸石纖維更適用于造紙行業(yè)，為達成該目的先后做了以下三方面研究:
　　(1)十六烷基氨基酸纖維軟化劑(CAA)對粉煤灰/煤矸石纖維的軟化及配抄紙性能的研究
　　粉煤灰/煤矸石纖維存在表

2、面基團少，剛性強，脆性大，易斷裂等問題。將其直接用于造紙，配抄成的紙張性能很差，需對纖維進行軟化處理，提高纖維利用價值。以十六胺為主要原料，通過羧化反應合成一種氨基酸型兩性表面活性劑—十六烷基氨基酸纖維軟化劑（CAA），利用其與粉煤灰/煤矸石纖維間的吸附作用改變纖維表面電性，引入脂肪鏈疏水基團，達到軟化纖維的目的。使用X射線衍射光譜儀、纖維成分分析對纖維進行表征，并通過掃描電子顯微鏡(SEM)觀察纖維形貌;采用傅里葉紅外光譜儀對軟化劑進

3、行表征，并利用此軟化劑對粉煤灰/煤矸石纖維進行軟化處理，通過除渣損耗率法、感官鑒定纖維柔軟度法、感官鑒定纖維強度法對軟化效果進行評估，得到最佳軟化工藝;再用軟化處理前后的纖維與植物纖維配抄成紙，測定配抄紙張性能。研究結果表明:最佳軟化工藝條件為，CAA用量為0.5％、軟化pH為6、軟化時間為30min;使用軟化纖維配抄的紙張強度明顯提高，其中軟化纖維的加填量在10％～20％時，所配抄出的紙張性能甚至比純植物纖維所抄造出的紙張性能還要好。

4、
　　(2)兩種復配體系對粉煤灰/煤矸石纖維的軟化及配抄紙性能的研究
　　單獨使用本實驗室合成的十六烷基氨基酸類纖維軟化劑(CAA)對粉煤灰/煤矸石纖維進行處理，經過軟化的纖維感官柔軟度明顯提高，纖維手感綿軟滑膩，但在軟化過程中的除渣損耗率依然較大，纖維利用率不理想，為進一步提高纖維軟化效果，用CAA分別與十二烷基二甲基甜菜堿(BS-12)及十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）復配對纖維進行軟化處理，以達到提高纖維軟化效果和降低

5、除渣損耗率的目的。研究了兩種復配體系對粉煤灰/煤矸石纖維的軟化工藝，及不同復配體系處理的纖維對配抄紙張性能的影響。結果表明:將0.25％的CAA與0.6％的BS-12復配，在pH=6的條件下軟化50min效果最佳，且當用該復配體系軟化過的纖維添加量為30％時，紙張的抗張強度提高了55.0％，環(huán)壓強度提高了29.7％;將0.25％的CAA與0.15％的CTAB復配，在pH=6的條件下軟化60min效果最佳，當用該復配體系軟化過的纖維添加量

6、為30％時，紙張的抗張強度提高了45.2％，環(huán)壓強度提高了25.7％;即在兩種復配軟化體系中CAA+BS-12復配體系軟化處理纖維效果更好。
　　(3)粉煤灰/煤矸石纖維的軟化增強及復合配抄紙性能的研究
　　經過軟化處理的粉煤灰/煤矸石纖維雖然在一定程度上克服了自身存在剛性強，脆性大，易斷裂的缺點，但軟化過的纖維表面基團依然較少，且纖維表面較光滑，纖維間結合能力不夠強，致使復合配抄紙張強度不夠理想。聚乙烯醇-硫酸鋁(PVA-

7、Al2(SO4)3)纖維增強改性劑，是以成膜性優(yōu)良的聚乙烯醇(PVA)為原料合成的一種陽離子型纖維改性劑，用其處理纖維，能在纖維表面形成一層包覆物，有效改善纖維的表面形貌，增強了纖維間的結合力，進一步提高復合紙的性能。利用BS-12與CAA組成的復配軟化劑及聚乙烯醇-硫酸鋁(PVA-Al2(SO4)3)纖維增強改性劑對其分別進行軟化增強。通過Zeta電位和掃描電鏡分析其軟化增強效果，并通過粉煤灰/煤矸石纖維復合配抄紙張的性能測試，探討了