紙張聚氨酯化改性的研究.pdf

1、隨著科學(xué)的發(fā)展和人類物質(zhì)文化生活水平的提高，以及紙張應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴展，人們對紙張物理性能的要求越來越高，改善天然植物纖維紙的性能就需要經(jīng)過適當?shù)母男詠韺崿F(xiàn)，因而紙張的聚氨酯化改性等超高分子化加工有其十分重要的意義。本論文以纖維素含量高的棉漿為主要原料，研究了纖維原料處理、原紙強度和聚氨酯化反應(yīng)條件等對紙張聚氨酯化改性的影響。 采用Valley打漿機和PFI磨研究棉漿打漿與纖維性能的關(guān)系，探討棉漿成紙性能對紙張聚氨酯化改性的影響

2、。用Valley打漿機對棉漿打漿，隨著打漿時間的增加，纖維卷曲指數(shù)、紐結(jié)指數(shù)和粗度隨之減??；保水值先增加后減小。棉漿經(jīng)PFI磨磨漿后，漿料的保水值出現(xiàn)兩個峰值，與其對應(yīng)的成紙裂斷長、撕裂指數(shù)和耐折度也出現(xiàn)兩個峰值；纖維長度在磨漿初期有一定的增加，同時卷曲指數(shù)和紐結(jié)指數(shù)也相應(yīng)增加，繼續(xù)磨漿卷曲指數(shù)和紐結(jié)指數(shù)也隨著纖維長度的減小而減小；纖維粗度隨磨漿轉(zhuǎn)數(shù)的增加而減小。采用Valley打漿機和PFI磨結(jié)合進行棉漿打漿，先在Valley打漿機中

3、將漿料疏解并打漿至一定打漿度，再用PFI磨磨漿，其效果優(yōu)于兩種打漿設(shè)備單獨用于棉漿的打漿。纖維的處理條件對棉漿成紙后聚氨酯化改性有很大影響，隨著原紙強度的提高聚氨酯化改性后紙張的強度提高也越明顯，實驗得出當棉漿打漿的工藝條件為：用Valley打漿機先將漿料疏解并使其打漿度為20°SR，再用PFI磨在磨漿間隙0.5mm，磨漿濃度15％，磨漿轉(zhuǎn)數(shù)38000轉(zhuǎn)的條件下磨漿時，成紙后聚氨酯化改性的效果最顯著。 采用芳香族二異氰酸酯甲苯二

4、異氰酸酯(TDI)對紙張聚氨酯化改性，隨著TDI用量的增加改性后紙張質(zhì)量提高百分數(shù)(WPG)不斷提高，紙張緊度增加，透氣度大幅度下降，不透明度也有所下降；裂斷長、耐折度有一定提高，尤其對濕強度的提高十分明顯；但撕裂指數(shù)有所下降。反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度等對紙張聚氨酯化改性有一定影響，當棉漿打漿度為73°SR，TDI用量10％，反應(yīng)時間10min，反應(yīng)溫度60℃時，聚氨酯化后紙張的裂斷長提高了29.91％，濕強度為干強度的47.81％，耐折度提

5、高了1.36倍，耐破指數(shù)增加了34.54％，撕裂指數(shù)下降為原來的69.76％。通過FT-IR及SEM分析結(jié)果表明：TDI對紙張的增強作用是由于紙張聚氨酯化改性后纖維素上的部分羥基與-N=C=O基團反應(yīng)生成氨基甲酸酯結(jié)構(gòu)，使得紙張表面成膜，將纖維間的氫鍵結(jié)合轉(zhuǎn)化為化學(xué)鍵結(jié)合，不僅增強了單根纖維的強度而且加固了纖維之間的連接。 采用脂肪族二異氰酸酯3-異氰酸酯亞甲基-3，5，5-三甲基環(huán)己基異氰酸酯(IPDI)對紙張聚氨酯化改性。W

6、PG隨IPDI用量的增加而提高，IPDI聚氨酯化改性后紙張的緊度增加，透氣度大幅度下降；裂斷長、耐折度有很大提高，并顯著提高了濕強度，但撕裂指數(shù)有所下降。不透明度隨著IPDI用量的增加下降十分明顯。原紙強度對IPDI聚氨酯化改性的性能有一定影響，當棉漿打漿度為73°SR，IPDI用量12％，反應(yīng)時間10min，反應(yīng)溫度60℃時，聚氨酯化后紙張裂斷長提高58.40％，濕強度為干強度的50.54％，耐折度增加了12.4倍，耐破指數(shù)增加了67

7、.73％，撕裂指數(shù)下降為原來的55.91％。通過FT-IR及SEM分析結(jié)果表明：IPDI對紙張的增強作用是由于紙張聚氨酯化后纖維素上的部分羥基與-N=C=O基團反應(yīng)生成氨基甲酸酯結(jié)構(gòu)，紙張表面成膜明顯，將纖維間的氫鍵結(jié)合轉(zhuǎn)化為化學(xué)鍵結(jié)合，不僅增強了單根纖維的強度而且加固了纖維之間的連接。IPDI和TDI兩種二異氰酸酯相比，IPDI對紙張的聚氨酯化改性反應(yīng)更完全、成膜性更好，原紙的物理強度提高更顯著，其對紙張的聚氨酯化改性效果優(yōu)于TDI。