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功能性复合填料的制备及应用

作　者: 刘雅萍
导　师: 陈港
学　校: 华南理工大学
专　业: 制浆造纸工程
关键词: 钛白粉碳酸钙复合填料包覆机械力化学
分类号: TS727
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 84次
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内容摘要

钛白粉是一种优质的白色无机颜料,应用范围较广。但是由于其成本较高,严格限制了其应用。众所周知,在钛白粉颗粒中发挥作用的仅仅是其外表面,粒子的内核没有发挥实质性的作用,如果可以将内核用低成本碳酸钙等物质取代,则可以极大的提高钛白粉资源的利用率。本文主要是以碳酸钙为载体,通过机械力化学的方法,将钛白粉细小颗粒包覆于碳酸钙母体的表面,来制备一种成本低廉、可代替钛白粉的复合填料。实验中主要探讨了影响复合填料制备的各种因素,并对其结构和性能进行表征,最后将制备所得的复合填料用于纸页抄造中,检测其在造纸中的应用性能,得出以下结论:1、实验中通过研究研磨介质、分散剂、反应浓度、原料配比、物料比及研磨时间等因素,确定了复合填料制备的最佳工艺条件为:分散剂的用量为0.3%,反应浓度为55%,碳酸钙和钛白粉之比为6.5:3.5,介质物料比为3.5:1,GCC研磨时间为0.5h,加入钛白粉后研磨时间为1.5h。2、通过傅里叶变换光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、粒径、吸油值及遮盖力等方法对复合填料样品的结构和性能进行表征。碳酸钙表面包覆钛白粉后颗粒的体积平均粒径增大、比表面积减小,两者之间有化学键C-O-Ti的形成; XRD分析表明研磨过程中没有改变原料的晶型且没有产生新的物质;对比超声前后填料的体积平均粒径,可以看出包覆层(TiO2)与母体(GCC)之间的结合强度很好;扫描电镜显示,复合填料中钛白粉细小颗粒均匀的分布在碳酸钙的表面,包覆效果较好;复合填料的白度为88%,吸油值为0.48mL/g,遮盖力为57.0g/m~2。3、将复合填料用于纸页抄造,结果表明:同灰分下复合填料加填纸页的白度、不透明度、抗张指数及撕裂指数明显高于碳酸钙和共混物加填纸页,基本接近钛白粉加填纸页。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第一章绪论  11-25
  1.1 国内外造纸工业的发展趋势  11-15
    1.1.1 国外造纸工业的发展趋势  11-13
    1.1.2 国内造纸工业的发展趋势  13-15
  1.2 国内造纸填料的现状  15-17
    1.2.1 常用的造纸填料  15-17
    1.2.2 钛白粉的发展现状  17
  1.3 填料改性新技术  17-21
    1.3.1 填料的表面改性机理  18-19
    1.3.2 填料改性的方法  19-21
    1.3.3 研究现状  21
  1.4 功能性复合填料的国内外研究现状  21-23
    1.4.1 化学法制备复合填料研究现状  22
    1.4.2 物理法制备复合填料研究现状  22-23
  1.5 论文研究的目的和意义  23-24
  1.6 论文研究的目标及内容  24-25
第二章实验装置及实验原理  25-34
  2.1 前言  25
  2.2 实验主要原料及仪器  25-26
    2.2.1 主要原料  25-26
    2.2.2 主要仪器  26
  2.3 实验的工艺流程图  26
  2.4 实验的反应装置及研磨介质的选择  26-30
    2.4.1 实验主要反应装置  26-28
    2.4.2 研磨介质的选择  28-30
  2.5 实验基本原理  30-34
    2.5.1 机械力化学的分类及作用机理  30-31
    2.5.2 粉体颗粒在机械力作用下发生的变化  31-32
    2.5.3 机械力化学的效果评价  32
    2.5.4 本课题的实验原理  32-34
第三章复合填料的制备及表征  34-57
  3.1 前言  34
  3.2 实验方法  34-35
    3.2.1 复合填料的制备  34
    3.2.2 检测方法  34-35
  3.3 实验结果与讨论  35-47
    3.3.1 原料分析结果  35-37
    3.3.2 研磨介质与分散剂的作用  37-39
    3.3.3 分散剂的用量  39-40
    3.3.4 反应浓度  40
    3.3.5 GCC 与钛白粉比例  40-41
    3.3.6 介质物料比  41-42
    3.3.7 GCC 研磨时间  42-44
    3.3.8 钛白粉加入后研磨时间的确定  44-47
  3.4 复合填料的表征  47-56
    3.4.1 红外光谱分析  47-49
    3.4.2 XRD 分析  49
    3.4.3 粒径  49-51
    3.4.4 复合填料的扫描电镜  51-53
    3.4.5 白度  53-54
    3.4.6 吸油值测定  54
    3.4.7 遮盖力的测定  54-55
    3.4.8 牢固度  55-56
  3.5 小结  56-57
第四章复合填料在纸页抄造中的应用  57-69
  4.1 前言  57-58
    4.1.1 纸张的光学性能  57
    4.1.2 填料的留着  57-58
  4.2 实验方法  58-59
    4.2.1 打浆  58
    4.2.2 抄片  58
    4.2.3 纸张性能的测定  58-59
    4.2.4 纸页灰分及复合填料留着率的计算  59
  4.3 结果与讨论  59-68
    4.3.1 抄纸最佳工艺的确定  59-64
    4.3.2 同灰分下不同填料对纸页性能的影响  64-65
    4.3.3 复合填料的留着率  65
    4.3.4 加填量与纸张的光学性能  65-67
    4.3.5 加填量与纸张的物理性能  67-68
  4.4 小结  68-69
结论  69-71
参考文献  71-77
攻读硕士学位期间取得的研究成果  77-78
致谢  78-79
附件  79

功能性复合填料的制备及应用

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