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1、PaperScience&Technology2010Vo.l29No.4*低温等离子体处理对纸页物理性能的影响11,213孟云兰何北海李军荣王宝玉(1.华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室,广东广州510640;2.华南理工大学造纸与污染控制国家工程研究中心,广东广州510640;3.广东轻工职业技术学院,广东广州510300)摘要:本文研究了银星针叶木浆纤维经空气低温等离子体处理后纤维表面化学性质的变化以及对纸页物理性能的影响。结果表明,低温等离子体处理后,纤维结晶度有所降低,纸页的物理强度得到了提高,其中湿抗张指数提高明显。AFM对处理后纤维表面形貌
2、分析结果显示,低温等离子体处理可以提高纤维表面的粗糙度,并对纤维表面的残余木素及抽提物有一定去除作用。关键词:低温等离子体;纤维表面改性;纸页性能;AFM中图分类号:TS74文献标识码:A文章编号:1671-4571(2010)03001205纸浆纤维通常以物理(打浆)、化学(添加助剂)理芳纶1313短切纤维,处理后芳纶纸页的抗张指及生物(酶处理)等方法进行处理改性。打浆可以数、撕裂指数提高;结合AFM、XPS等分析得出:低提高纤维细纤维化程度,增加纤维的相对结合面积;温等离子体处理可以在纤维表面生成羧基和羟基,添加化学药品可以改变纤维表面化学
3、组成,增加羧提高纸页成形中纤维间的化学结合力,增加纤维表[2]基、磺酸基等含量;酶处理可以在温和的条件进行,面粗糙度,提高纤维间的结合力。李瑞华等用空对处理纤维的损伤也最小。相比较而言,化学方法气冷等离子体改性BPO纤维,处理后纤维润湿性得可以很好地改善纸页物理强度及光学性能,但其带到改善,纤维表面苯环上引入了很多羟基,纤维粗糙来的环境问题也日趋严重;目前,酶法处理纸浆污染度增加,纤维表面O/C比增加。小,能耗低,但是成本高,效率低。目前,对于木材纤维利用低温等离子处理改性等离子体技术在聚合物材料的表面改性研究中的研究还不多见。影响纤维间结合的主要因素是纤有着广泛应用
4、,其通常包含6种类型的粒子,对材料维的表面化学,O2、N2、Ar或空气等离子体技术处理表面起作用的主要是电子,其次是离子、亚稳态粒子纸浆纤维,可以增加纤维表面羧基、羟基含量,改变和光子等。低温等离子体表面处理就是利用等离子纤维表面木素结构,进而改变纤维表面化学。Carls[3]体中的活性粒子对材料表面进行撞击,并将粒子自son等研究表明低温等离子体处理化学浆、机械浆[4]身的能量传递给材料表面的原子或分子,由此引发可以提高浆料吸水性。VanderWiele等研究表明一系列的物理和化学过程,如腐蚀、解吸、溅射、刻介质阻挡放电低温等离子体处理漂白硫酸盐浆可以蚀、烧蚀和蒸
5、发等,从而有效地改变材料的表面性提高成纸的物理强度;经处理的化学浆手抄片,湿强[5]质。低温等离子体技术是一种干式工艺,其作用深度及湿挺度提高明显。向阳等进行了利用等离度仅涉及距离材料表面几个到数十个纳米的范围之子体处理提高胶版纸表面强度的实验研究,结果发内,对界面性能的改善效果显著而材料本体的性能现纸张经等离子体处理后,表面施胶效果得到改善,则几乎不受影响。纸张表面强度显著提高。低温等离子体处理可以在纤维表面引入羟基、低温等离子体处理纤维虽然仅仅改变了纤维的羧基,提高化学纤维的亲水性、粘合性、可纺性,改善表面化学性质,但却能带来纸张物理性质的改善和[1]染色性。张美
6、云等利用氩(Ar)低温等离子体处提高。低温等离子体技术改性纤维,操作简单、节水作者简介:孟云兰,女,在读硕士研究生,研究方向为造纸湿部化学与清洁生产。*基金项目:国家自然科学基金(20776054);华南理工大学中央高校基本科研业务费专项资金(2009zm0086)。12#造纸科学与技术∃2010年第29卷第4期无污染,符合绿色化学和可持续发展的要求。本论德国Bruker公司,型号为D8ADVANCEX射线文借鉴材料科学研究中的等离子体表面处理方法,衍射仪。采用CuKa衍射,管压40KV,管流40mA,利用辉光放电低温等离子体处理漂白针叶木浆,通扫描范围在二倍衍射
7、角为4-40范围内变动。结过X射线衍射分析低温等离子体改性对纤维本身晶度计算公式如下:的影响,并对等离子处理时间、处理功率以及对纸页I002-Iam结晶度Xc=!100%的物理性能的影响进行了初步探讨和研究。I002式中:I002-(002)晶面衍射强度;1实验Iam-无定形区衍射强度,对天然纤维素I,Iam1.1实验原料为2=18的衍射强度。银星漂白针叶木硫酸盐浆(BKP)1.4.4表面形貌分析1.2实验仪器对照浆料纤维和低温等离子体处理浆料纤维在HPD-100C型低气压辉光放电低温等离子体标准纸页成形器上抄片,采用Nanoscopea
