高活性水溶性PVA纖維的制備及其與天然纖維的作用機理.pdf

1、近年來，國內主要通過添加造紙化學品和化學合成纖維來生產強度高、耐水性好的高強度特種紙，而聚乙烯醇(PVA)纖維作為一種親水性的綠色功能纖維，已經憑借其自身良好的性能在工業(yè)生產中被廣泛應用。以聚乙烯醇(PVA)纖維代替部分植物纖維進行造紙，可解決特種紙纖維短缺的問題，但PVA纖維主要靠其自身強度、氫鍵作用等來提高紙張強度，強度上升空間有限，且易產生粘缸或絮聚等問題。本項目以接枝共聚反應對纖維進行改性，提高纖維的水溶溫度，解決粘缸問題;通過

2、引入環(huán)氧基、羥基等反應性基團使纖維間形成互穿網絡結構，綜合提高紙張強度。本課題系統研究了PVA懸浮接枝共聚機理，深入分析了其與植物纖維間的界面特征對PVA纖維復合紙性能的控制機理。
　　 先采用環(huán)氧氯丙烷通過溶脹懸浮多元接枝共聚法對水溶性聚乙烯醇(PVA)纖維進行表面改性，討論了未改性和改性PVA纖維含量、環(huán)氧氯丙烷添加量、干燥溫度、干燥時間及PVA纖維水溶溫度對紙張干、濕拉力以及濕強度的影響。研究結果表明PVA纖維經環(huán)氧氯丙烷

3、改性后，紙張的各項強度均有大幅提高，同時明顯改善了其粘缸粘布行為和分散性。當干燥溫度為100～110℃，干燥時間為10分鐘，纖維水溶溫度為80℃時，紙張具有較佳的強度。紅外光譜圖證實了環(huán)氧基團在原纖維表面的接枝改性反應。掃描電鏡圖表明PVA纖維經環(huán)氧改性后，表面由光滑結構轉變?yōu)轺[狀溝壑結構。原子力顯微鏡圖AFM進一步說明了PVA纖維表面的親水性基團部分被疏水性環(huán)氧基所取代，可增強纖維間的結合力。
　　 研究了硅烷偶聯劑對PVA水

4、溶性纖維的表面改性，討論了未改性和改性PVA纖維含量、KH-560添加量對紙張干、濕拉力以及濕強度的影響。研究結果表明，添加改性后的PVA纖維可使紙張的各項強度獲得大幅提高，同時可明顯改善其粘缸粘布行為和分散性。當KH-560添加量為16.6％，改性纖維含量為20％的紙張具有較佳的強度。對比了KH-550與KH-560改性纖維對紙張濕強度的提高效果。掃描電鏡能譜顯示改性后有Si元素出現，表明含硅支鏈成功接枝到了纖維表面。而掃描電鏡照片則

5、表明，改性后的纖維表面出現了帶狀分布的淺色顆粒物。原子力顯微鏡圖AFM進一步說明了PVA纖維表面的親水性基團部分被疏水性支鏈所取代，可增強纖維間的結合力。
　　 通過對比環(huán)氧氯丙烷和硅烷偶聯劑分別改性后的PVA纖維的應用測試結果，可發(fā)現，環(huán)氧氯丙烷改性PVA纖維對紙張的增強作用更明顯。故本課題將其纖維溶液與玉米淀粉復配制備施膠溶液，以期利用改性PVA纖維對纖維素纖維的粘合性，增強表面施膠乳液對紙頁的強度優(yōu)化。本實驗通過使用不同復

6、合配比的表面施膠乳液對紙頁進行表面施膠，烘干后測量紙張的環(huán)壓強度，研究了環(huán)氧氯丙烷添加量、改性聚乙烯醇(PVA)纖維溶液用量對紙張環(huán)壓強度的影響。實驗結果表明:環(huán)氧氯丙烷含量為60％，改性纖維溶液添加量為1％時，紙張縱橫向環(huán)壓強度均有20％以上的提高效。通過紅外光譜以及核磁對纖維的分析可知:環(huán)氧基成功接枝到纖維表面。原子力顯微鏡對施膠乳液的觀察表明，經過改性后的淀粉施膠乳液親水性變強，表面更加平滑。掃描電鏡對改性纖維和施膠前后紙張表面形