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三元聚合电解质改性碳酸钙 纸张抄造灰分含量提高

传统的加填工艺由于常用无机填料不能与纸浆纤维产生有效氢键结合，从而导致成纸强度性能的下降，纸品也因此容易产生掉毛掉粉等问题。淀粉或其改性产物如被有效吸附在填料表面并形成包覆体，可依赖分子中含有的大量羟基与纸浆纤维产生氢键结合，从而降低加填带来的负面影响。

接下来的试验尝试采用APAM/CSt/CPAM三聚合物体系对研磨碳酸钙(GCC)进行改性，目的是更好地利用聚合电解质形成复合物的原理。并利用聚焦光束反射测定仪监测了填料改性过程中填料及其聚集体尺度的变化，再将改性后的填料用于加填抄纸并考察改性填料对纸张性能的影响。

填料改性

将CaCO3配制成质量分数为30%的悬浮液，将APAM、CSt、CPAM分别配制成质量浓度为18.8、5.5、14.2g/l的溶液，其中CSt需在95℃的恒温水浴锅中糊化2h后再冷却定容。

取CaCO3悬浮液50g，用磁力搅拌器低速搅拌5min后，依次加入所需量的APAM、CSt、CPAM溶液(三者用量折算成绝干助剂质量对绝干CaCO3两油缸相同的质量分数分别为0.11%、1.堆垛机0%和0.056%)，每加入一种助剂均搅拌5min再加入后一种助剂，最后将碳酸钙稀释到质量分数为9%，再搅拌5min备用。

APAM/CSt/CPAM改性对填料特性和尺寸的影响

六角网机

FBRM以激光束扫过粒子结构边缘两点间的距离即“弦长”来表示粒子的尺寸。颗粒平均粒径和平均弦长之间关系比较复杂，受多种因素的影响，但弦长分布的变化同样可以反映粒径分布的变化，相应的监测结果如图1所示。

从图1可知，未改性碳酸钙粒子的平均弦长约为6μm, 2min时添加0.10%APAM及其后续的2 min内，APAM对体系的平均弦长无明显影响，说明加入APAM对填料絮聚不起作用；4min时添加1.00%CSt后，体系平均弦长明显变大，平均弦长是原来的7倍粒；6 min时继续加入0.06%CPAM，体系平均弦长随之继续增大，8min时的平均弦长是起始CaCO3的9倍，说明CPAM能和负电荷尚有残余的APAM进一步作用，引起填料粒子的絮聚。

包覆预絮聚改性对纸张性空心墩高程丈量能的电镀镍板影响

对手抄纸的灰分含量和抗张强度进行了测定，结果如图2、图3所示。

由图2可知，CaCO3/APAM/CSt和CaCO3/APAM/CSt/CPAM体系对纸张灰分的提高很大，分别比未改性CaCO3加填纸提高了1.6倍和2.2倍(其灰分含量分别是13.14%和16.32%)。尽管如此，相对于未改性的CaCO3加填体系，CaCO3/APAM/CSt/CPAM体系手抄纸的抗张指数得到了维持(图3)。

利用扫描电子显微镜观测了加填纸张中填料的分布情况，以更直观地了解填料与纸张纤维间的结合情况，结果如图4所示。

CaCO3体系和CaCO3/APAM体系的加填纸，其填料絮聚不明显，颗粒大小相对较小，呈相对较好的分散状态，主要附着在纤维表面，对纤维之间的结合影响较大，从而引起纸张强度性能较明显的下降；CaCO3/APAM/CSt和CaCO3/APAM/CSt/CPAM体系的加填纸中填料的絮聚明显(其中CaCO3/APAM/CSt/CPAM体系加填纸中填料絮聚体尺寸约为μm),絮聚体较大且主要分布在纤维交织形成的空隙中，或覆盖在纤维交织形成的络上而作品本身也全部都是塑料面，很少直接影响纤维和纤维重叠产生的结合点。因此，纤维和纤维之间的有效接触面积得到最大程度的维持。另外，也可以推断，APAM/CSt或APAM/CSt/CPAM等聚合物复合物与纤维之间也存在有效的氢键结合，也可以对纸张强度产生正面的影响。

结论

将改性填料用于纸张加填抄造，相比于碳酸钙直接加填，经APAM/CSt/CPAM改性的碳酸钙加填的灰分提高了2.2倍(灰分含量达16.32%)，且纸张的抗张强度维持不变。

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