丝胶和壳聚糖改善再生纸强度的研究(2)
时间:2019-04-13 00:05 来源:百度新闻 作者:巧天工 点击:次
从图1(a)可 以 看 出,随 着 CS、SS及 CS/SS含量的增加,再生纸的抗张指数呈现先增大后减小的趋势。抗张指数与纤维之间的结合力有直接的关系,当添加物含量小于6%时,再生纸纤维与添加物的结合力增大,抗张指数也增加。而后抗张指数趋于下降,这是 由 于 当 添 加 物 含 量 过 高 时[10],添加物自身产生絮凝,从而降低了与纤维之间的作用。同时可 以 发 现,RP/CS/SS 再生 纸 的 抗 张 强 度 最 高, RP/CS次之,RP/SS最小。这 是 由 于 CS与SS及纤维之间有较强的相互作用,充当“桥键”的作用,将二者连接起来,使纸纤维分子增大,从而较大程度提高了其抗张强度。同样,由于通过 CS与 RP、SS的 相互作 用,纤 维 结 合 力 增 加,从 而 使 RP/CS/SS 再生纸的撕裂指数及耐折度提高较大[图1(b)及图1(c)],并且 CS/SS含量为6%时达到最 大 值。由 图1(d)可以 看 出,SS的加 入 可 以 提 高 RP/SS再生 纸的柔 软 指 数,这是由于SS的卷曲结构可以提高RP/SS纸张的 柔 软 性。另 外,CS与纤 维 之 间 相 互作用较强,使纤维紧度提高,所以 RP/CS的柔软 度下降。RP/CS/SS再 生 纸 的 柔 软 指 数 介 于 RP/SS与 RP/CS之 间,并 且 随 着 添 加 物 含 量 的 增 加 而增大。 图1 RP/CS、RP/SS及 RP/CS/SS再生纸的抗张指数(a)、撕裂指数(b)、柔软指数(c)及耐折指数(d) (在 RP/CS/SS中 CS与SS质量比为1∶1) 2.3 CS及 SS比例 对 RP/CS/SS再生纸机械性能的影响 由图1所知,RP/CS/SS再生纸的抗张指数、撕裂指数及耐折度都高于 RP/CS及 RP/SS再生纸,因此表1探索了 CS与 SS比例对 RP/CS/SS再生纸机械性能的影响。随着 SS含量的增加,RP/CS/SS再生纸的抗张指数、撕裂指数及耐折度呈现先增大后减小的趋势,CS与SS质量比为4∶6时,其各项指标达到最大值,这是由于 CS/SS在这一比例下与纸张纤维的相互作用最大。 表1 CS及SS比例对 RP/CS/SS机械性能的影响 2.4 CS与SS比例对RP/CS/SS再生纸浆纤维导电率的影响 从表2可知,CS和 SS用量不同对纸浆纤维导电率的影响也比较大。当 CS和 SS的用量比为4∶6,与再生纸浆纤维电导率的差值为0.548mS,可以认为此时三者之间的相互作用较大。而当CS和SS之间比例为2∶8、6∶4和8∶2时,电导率相差不大,说明在总用量相同的情况下,三者之间的相互作用相差不大。 表2 CS与SS质量比对纸浆导电率的影响 2.5 RP/CS、RP/SS 及 RP/CS/SS 再 生 纸 的 纤 维形貌 图2为改性后再生纸张纤维形貌图。从 图 2(a)可以看出,RP/CS的纤维比较毛糙,出现了支化纤维结构,可能 是 由 于 CS通过与纤维之间的相互作用吸附在纤维表面。在造纸、轧纸及干燥过程中,通过支化纤维的相互缠结,使纸张的机械强度有所提高。RP/SS再生纸纤维[图2(b)]表面较光滑,也没有明显的物 质 附 着 在 纤 维 表 面,说 明 RP 纤维 与SS之间没有相互作用力。图2(c)中 RP/CS/SS纤维呈现明显的 树 状 支 化 结 构,这 是 由 于 CS作为 中间桥梁,将 RP纤维及 SS连接 到 一 起,更 容 易 产 生网络状或者支化结构。在造纸过程中,这种支化结构更容易相互缠结,形成较致密的结构。 图2 再生纸的纤维形貌 [(a)RP/CS;(b)RP/SS;(c)RP/CS/SS] (添加物在再生纸纤维中的含量为6%,CS与SS质量比为4∶6) 2.6 RP/CS、RP/SS 及 RP/CS/SS 再生纸的表面形貌 由图3可以看出,由于 CS与 RP纤维有较强的相互作用,均匀分布在纤维上,只有少量的 CS聚集[图3(a)]。而SS与 RP纤维之间的相互作用较弱,因此在再生纸纤维周围有明显的自聚集[图3(b)]。由于 CS与 RP纤维及 SS都有相互作用,充当中间桥梁,因此 CS/SS可以 均 匀分散在RP纸纤维 中,没有自聚集现象[图3(c)],并且纸张表面紧密性比RP/CS及 RP/SS都好,从 而 RP/CS/SS 再生 纸 的抗张指数、撕裂指数及耐折度等参数都优于 RP/CS及 RP/SS。 图3 再生纸的表面形貌 [(a)RP/CS;(b)RP/SS;(c)RP/CS/S] (添加物在再生纸纤维中的含量为6%,CS与SS质量比为4∶6) 3 结论 CS/SS比例为4∶6,混合物添加量为6%时,改性再生纸张的机械强度有大幅度提高,其抗张指数可以提高50%,这是由于CS、SS和纸浆纤维之间相互作用最大。SS可以提高纸张的柔软指数,赋予纸张柔软的手感,同时提高纸张的耐折度、耐撕破强度。通过 TEM 及 SEM 测试 可 以 看 出,CS 将 RP纤维及SS连接在一起,形成表面致密的纸张,从而RP/CS/SS再生纸的机械强度最好。高强度的再生纸可拓展其应用范围,如同样纸张强度的条件下,制备出更薄的纸张,用于书本印刷,减小书本厚度,有效减轻中小学生书包重量。再生纸应用领域扩大,可以减少原生纸的用量,从而减少树木植被砍伐,保护生态环境。 (责任编辑:波少) |