添加細菌纖維后漿料濕部化學特性及成紙性能研究.pdf

1、細菌纖維素是由微生物通過自組裝機制在菌體外部合成的天然生物纖維素，具有高純度、高結(jié)晶度和優(yōu)良機械性能等特點，被廣泛應(yīng)用于造紙、食品、醫(yī)藥和材料等行業(yè)，現(xiàn)已成為科學研究的熱點。然而，木醋桿菌等微生物合成的細菌纖維多以三維網(wǎng)狀的織態(tài)濕膜形式存在，具有極強的抗撕扯能力。若將其用于造紙，濕膜中細菌纖維的良好解離與分散至關(guān)重要，能夠直接影響分散后細菌纖維的形態(tài)及其對紙張的增強效果。因此，論文主要研究四種機械設(shè)備處理后細菌纖維的分散性能，并選定適宜

2、的指標進行表征。同時，分析對比細菌纖維與植物纖維的濕部化學特性，并將細菌纖維添加至針葉木漿料體系中，通過化學助劑調(diào)整系統(tǒng)濕部化學特性，從而改善漿料的留著與濾水性能，最終借助細菌纖維優(yōu)良的機械性能提高紙張強度。
　　 研究不同機械設(shè)備處理后細菌纖維的分散性能，結(jié)果表明隨著機械作用力的增強，細菌纖維的分散特性及形態(tài)參數(shù)會發(fā)生顯著的變化。其中，隨分散效果的提高細菌纖維表面陽電荷需求量有所上升，且纖維在機械力作用下軸向切斷較為嚴重，但直

3、徑方向卻并沒有達到較好的分散效果，寬度約為十幾微米，仍主要以纖維束狀體的形態(tài)存在。經(jīng)纖維形態(tài)分析儀測試知，分散后細菌纖維長度約0.2mm，直線平均長度達0.1mm，而纖維寬度差異較大，PFI磨打漿后約為20μm，搗碎機處理后僅為12μm。激光粒度儀分析顯示，細菌纖維的中位徑隨分散設(shè)備的不同，差別較大，依次為:研磨機26.33μm，搗碎機54.33μm，PFI磨89.45μm，疏解器144.76μm。由此可知，分散時機械作用力越強，分散后

4、細菌纖維形態(tài)越細小，但顆?；潭纫苍礁?。通過FBRM的光電探測器探頭快速掃描而成像，認為分散效果優(yōu)劣依次為:高速組織搗碎機＞PFI磨＞標準紙漿疏解器。
　　 研究對比細菌纖維與植物纖維濕部化學特性，結(jié)果表明在細菌纖維分散掖中自由游弋的細菌纖維單體通過觸碰纏繞，可以形成絮體，從而大大降低其膠體穩(wěn)定性。實驗證明，通過添加膠體保護劑可以削弱細菌纖維的絮聚沉降現(xiàn)象，提高其穩(wěn)定性。由于細菌纖維比表面積遠大于植物纖維，故其表面電荷量較大，這

5、也使得電導率、(ξ)-電位及微粒電荷需求量均高于植物纖維。結(jié)果顯示，細菌纖維懸浮液的電導率約為針葉木纖維的3倍，(ξ)-電位也高出針葉木纖維13.48％，微粒電荷需求量接近13倍。
　　 研究助留體系對細菌纖維與針葉木漿料配抄系統(tǒng)濕部特性的影響，結(jié)果顯示適宜的助留體系能改善纖維在紙機網(wǎng)部留著和濾水性能，還會影響其他濕部性能。帶正電荷的助留劑能夠提高漿料懸浮液電導率，使(ξ)-電位向等電點方向移動，并降低體系的陽電荷需求量。實驗表

6、明，CPAM與膨潤土組成的微粒助留體系作用效果要優(yōu)于有機硅類助留劑。
　　 研究細菌纖維對紙張的增強作用，結(jié)果表明細菌纖維良好的分散效果是其配抄高性能紙張的關(guān)鍵。其中，研磨機由于極強的機械粉磨作用，纖維分散的較好，但粉末化傾向十分嚴重，而PFI磨和組織搗碎機在分散的同時，對纖維紡錘形態(tài)的保護較好。從成紙強度來看，組織搗碎機處理的細菌纖維配抄成紙抗張指數(shù)最優(yōu)，為56.35 N·m·g-1，比空白樣提高40.03％;耐破指數(shù)4.34