填料特性及其Z向分布對紙張性能的影響研究.pdf

1、在紙張中添加填料，不僅能改善紙張性能，降低生產(chǎn)成本，還有利于保護森林資源，發(fā)展“低碳經(jīng)濟”。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性質相同，其在紙張中分布的差異也可導致成紙性能的不同。為了探究填料特性及 Z向分布對紙張性能的影響，本文從以下方面進行了研究：
　　首先，采用機械研磨法和化學預絮聚法研究了填料粒徑及分形維數(shù)對紙張結構性能、光學性能及強度性能的影響。對于粉煤灰基多孔硅酸鈣(FACS）采用機械研磨法得到

2、具有不同粒徑的填料；對于沉淀碳酸鈣（PCC）采用化學預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，運用圖像分析軟件統(tǒng)計了填料的粒徑、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行了比較。
　　結果表明，F(xiàn)ACS0、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。未添加化學助劑

3、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分析其對紙張性能的影響。不同粒徑的 FACS加填紙的抗張強度順序為：FACS1﹥FACS0﹥FACS2﹥FACS3。分形維數(shù)、填料粒徑對于紙張結構性能、強度性能和光學性能具有重要影響。填料粒徑和分形維數(shù)較大時，紙張的松厚度和透氣

4、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；

5、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，紙張的光學性能和松厚度較差，抗張強度較好。
　　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。結果表明，弧度因子與紙張松厚度、透氣度、不透明度、抗張強度及內(nèi)結合強度有著較好的相關性。當弧度因子較大時，紙張的松厚度、透氣性及內(nèi)結合強度較低，而抗張指

6、數(shù)較高。當弧度因子為零時，紙張的透氣性和松厚度最高，抗張強度較低。
　　最后，為了提高 PCC加填紙強度性能，探究了 PCC與滑石粉復配預絮聚，研究了相同復配填料絮聚體尺寸對紙張性能的影響。結果表明，填料復配預絮聚后形成的 PCC與滑石粉填料復合體，可實現(xiàn)在原有預絮聚方法的基礎上進一步提高加填紙成紙抗張強度。當填料含量為（20±0.5）％時，與未預絮聚 PCC填料加填紙相比，絮聚體尺寸為48μm時，單獨預絮聚PCC加填紙抗張強度性