废纸抄纸增强工艺性能的研究文献综述

 2022-02-27 10:02

文献综述

1引言

1.1造纸行业发展现状

造纸行业是我国一大重要发展领域,随着我国社会经济技术的发展,造纸行业成为了现在的新兴健康绿色能源产业,成为了当前国内经济、文化的一大支柱。但是随着国家禁废令的实施,国外废纸原料无法正常获取,然而国外的废纸多为原生纤维,国内的废纸为多次利用的纤维,所以国外废纸再次利用所成的纸张各方面性能要比国内的废纸成纸效果好。因此,增强多次纤维成纸效果极其重要。

1.2二次纤维形态和物理性能,化学结构的变化

纤维形态是指单根纤维的机械结构,主要包括纤维的长度、宽度、粗度和纤维周长等。科研人员在实验室条件下,系统的研究了反复干燥引起的纤维性能变化,并将烘干纤维形态运用Page方程进行量化,通过Page方程得到结果表明:反复干燥会使纤维周长减少7%,纤维粗度稍有下降,而纤维长度变化不大。多次纤维在物理和化学方面有了很大程度上的变化,纤维在初次成纸经过干燥之后,引起了纤维细胞壁发生了不可逆转的变化,废纸纤维的物理结构及微纤维结构被破坏的比较严重,多次纤维所成的纸张各方面性能要差得多。

纸张的抄造对纤维表面也有一定的损伤,主要在以下几个方面:

(1) 纤维素表面钝化、老化和高温干燥使抽出物迁移到纤维表面;

(2) 纤维和细小纤维表面上的半纤维素硬化,部分与晶体纤维素平行排列的半纤维素链在烘干过程中与纤维素结合,结晶区间相互连接;

(3) 纤维素表面的半纤维素损失。

2 纸张增强的方法

其中主要包括加入淀粉、壳聚糖或者两种及两种以上药品混合成的多元体系,通过化学药品的加入,使得纤维与纤维之间相互联结,纤维之间的结合强度增加,从而达到增强纸张的目的;还有些通过纤维微观结构的变化和改性,使得纤维的物理化学性能得到改善,进而达到增强纸张成纸效果目的。

2.1关于添加淀粉方面的研究

王爱姣团队使用多胺环氧氯丙烷树脂(PAE)、阳离子淀粉(CS)分别与纤维素纳米纤丝(CNF)组成二元增强体系,考察其对一种以针/阔叶木混合浆(配比为30/70)为原料抄造的低定量(30 g/m2)纸页的增强效果[1] 。姚春丽研究了阳离子淀粉(CS)/纳米结晶纤维素(NCC)二元增强体系对不同浆种纸张的增强效果,讨论CS/NCC二元增强体系中NCC的最佳添加量及最佳添加方式[2]。王俊明围绕造纸增强用阳离子淀粉,开展了不同种类淀粉及不同制备工艺对阳离子淀粉性能影响的研究[3] 。徐梦蝶,潘雨婷,戴红旗等人用乙二醛作为交联剂用于酶解淀粉改性,研究了反应条件和机理,并将改性淀粉应用于牛皮挂面纸的表面施胶,分析对纸张的增强和增挺作用[4]。万新星以阳离子淀粉(CS)为主料,改性瓜尔胶(MGG)为辅料,通过复合反应制备一种多功能的复合助剂,在提高纸张品质的同时降低瓜尔胶用量,节约成本[5]。他还通过阳离子瓜尔胶(CGG)与阳离子淀粉(CS)复合反应自制阳离子瓜尔胶-阳离子淀粉复合增强(CGG-CS),并探讨了其增强作用效果[6]

2.2关于加入壳聚糖类物质的研究:

程甜甜王传芬介绍了壳聚糖的来源,简述了壳聚糖的结构和特性,综述了壳聚糖及其衍生物作为纸张增强剂、助留剂、表面施胶剂和废水絮凝剂在造纸中的应用状况,展望了壳聚糖开发应用的发展方向[7]。王娇,张军综述了国内外各类造纸干增强剂包括淀粉、聚丙烯酰胺、壳聚糖、其它新型聚合物类的应用现状和研究进展,并对适于中国国情的干增强剂产品的开发提出了建议[8]。王萍对羧甲基壳聚糖(CMCS)进行选择性氧化改性,制备双醛羧甲基壳聚糖(DCMCS)。结果表明:DCMCS具有良好的保湿性及对纸张的增强作用,因而可用做纸张增强、保湿方面的新型助剂[9]。王萍利用羧甲基壳聚糖,是壳聚糖经羧甲基化后制得的一类具有较好水溶性的产物,它为直链型高分子,化学结构类似于纤维素,可用作纸张增强剂[10]。杨志勇利用壳聚糖可以与丙烯酰胺等反应来改性两性聚丙烯酰胺,得到了壳聚糖改性两性聚丙烯酰胺,并讨论了最佳合成条件[11]。毛萃以N-羟甲基丙烯酰胺(NMA)为结构改性剂,以丙烯酰胺(AM)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)、丙烯酸(AA)为共聚单体,采用水溶液共聚合法制备得到具有微交联结构的两性聚丙烯酰胺(Am PAM),并对其增干强效果进行了考察[12]。王萍对羧甲基壳聚糖(CMCS)进行选择性氧化改性,制备双醛羧甲基壳聚糖(DCMCS),将DCMCS与阳离子淀粉(CS)进行复配,制备DCMCS-CS纸张增强剂,实验研究其对纸张的增强作用效果及其增强机理,并与单一增强剂及CMCS-CS复配增强剂进行对比[13]

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