粉煤灰-煤矸石纖維的軟化及其對(duì)紙張性能影響的研究.pdf

1、本研究受企業(yè)委托，對(duì)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(chǎn)的粉煤灰/煤矸石纖維(fly ash/coalgangue fiber)進(jìn)行軟化處理，并將軟化過(guò)的纖維配抄成紙，研究其對(duì)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(dá)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(duì)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(tuán)少，剛性強(qiáng)，脆性大，易斷裂等問(wèn)題。將其直接用于造紙，配抄成的紙張性能很差，需對(duì)纖維進(jìn)行軟化處理，提高纖維利用價(jià)值。以十六胺為主要原料，通過(guò)羧化反應(yīng)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?zhǔn)杷鶊F(tuán)，達(dá)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(duì)纖維進(jìn)行表征，并通過(guò)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(duì)軟化劑進(jìn)

3、行表征，并利用此軟化劑對(duì)粉煤灰/煤矸石纖維進(jìn)行軟化處理，通過(guò)除渣損耗率法、感官鑒定纖維柔軟度法、感官鑒定纖維強(qiáng)度法對(duì)軟化效果進(jìn)行評(píng)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(cè)定配抄紙張性能。研究結(jié)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(shí)間為30min;使用軟化纖維配抄的紙張強(qiáng)度明顯提高，其中軟化纖維的加填量在10％～20％時(shí)，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(fù)配體系對(duì)粉煤灰/煤矸石纖維的軟化及配抄紙性能的研究
　　單獨(dú)使用本實(shí)驗(yàn)室合成的十六烷基氨基酸類纖維軟化劑(CAA)對(duì)粉煤灰/煤矸石纖維進(jìn)行處理，經(jīng)過(guò)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(guò)程中的除渣損耗率依然較大，纖維利用率不理想，為進(jìn)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(fù)配對(duì)纖維進(jìn)行軟化處理，以達(dá)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(fù)配體系對(duì)粉煤灰/煤矸石纖維的軟化工藝，及不同復(fù)配體系處理的纖維對(duì)配抄紙張性能的影響。結(jié)果表明:將0.25％的CAA與0.6％的BS-12復(fù)配，在pH=6的條件下軟化50min效果最佳，且當(dāng)用該復(fù)配體系軟化過(guò)的纖維添加量為30％時(shí)，紙張的抗張強(qiáng)度提高了55.0％，環(huán)壓強(qiáng)度提高了29.7％;將0.25％的CAA與0.15％的CTAB復(fù)配，在pH=6的條件下軟化60min效果最佳，當(dāng)用該復(fù)配體系軟化過(guò)的纖維添加量

6、為30％時(shí)，紙張的抗張強(qiáng)度提高了45.2％，環(huán)壓強(qiáng)度提高了25.7％;即在兩種復(fù)配軟化體系中CAA+BS-12復(fù)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(qiáng)及復(fù)合配抄紙性能的研究
　　經(jīng)過(guò)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(qiáng)，脆性大，易斷裂的缺點(diǎn)，但軟化過(guò)的纖維表面基團(tuán)依然較少，且纖維表面較光滑，纖維間結(jié)合能力不夠強(qiáng)，致使復(fù)合配抄紙張強(qiáng)度不夠理想。聚乙烯醇-硫酸鋁(PVA-

7、Al2(SO4)3)纖維增強(qiáng)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(yáng)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(qiáng)了纖維間的結(jié)合力，進(jìn)一步提高復(fù)合紙的性能。利用BS-12與CAA組成的復(fù)配軟化劑及聚乙烯醇-硫酸鋁(PVA-Al2(SO4)3)纖維增強(qiáng)改性劑對(duì)其分別進(jìn)行軟化增強(qiáng)。通過(guò)Zeta電位和掃描電鏡分析其軟化增強(qiáng)效果，并通過(guò)粉煤灰/煤矸石纖維復(fù)合配抄紙張的性能測(cè)試，探討了