多层化gcc在浆料纤维表面的沉积

《多层化gcc在浆料纤维表面的沉积》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、摘要：采用聚合电解质通过多层化处理GCC，使GCC的表面电荷从负电性变为正电性，并研究了多层化GCC的沉淀动力学。由于静电吸附作用，多层化GCC能够沉积在带负电荷的纤维上。修正的Langmuir动力学理论描述了GCC沉积的动态平衡和GCC的分离。多层化GCC对纤维亲和力强，因而沉积速率常数大。相比于线性聚合电解质多层化的GCC，带有分枝的聚合电解质的多层化GCC的分离速率常数小，平衡时的沉积量多。高剪切力作用会导致粒子沉积量减少。多层化GCC的沉积作用是可逆的，当剪切力减弱时，分离的粒子可再次沉积到纤维表面。多层化GCC在浆料纤维表面的沉

2、积崔懂礼（CuiDongli）编译DepositionBehaviorofMultilayeredGCCParticlesonPulpFibers碳酸钙和高岭土等无机填料在造纸工业中应用广泛。添加填料的目的是改善纸张的光学性能和印刷适性，同时通过代替纤维的方式来节省生产成本和降低干燥能耗。因此，提高纸张中填料含量非常重要。然而，纸张中无机填料含量的增加会产生2种副作用：①填料粒子的保留率降低；②纤维和填料粒子间弱的键结合能力会导致纸张强度降低。因此，通过使用水溶性聚合物，可提高加填纸中填料粒子的含量，且不降低填料粒子的保留率和加填纸的机械强

3、度。预絮聚技术和对无机填料的表面改性已在加填纸中应用，以克服填料粒子的副作用。预絮聚是在无机填料加入到浆料之前通过形成絮聚体来保护纤维间的键结合面积。然而，预絮聚受纤维和填料粒子絮聚体之间键结合能力较弱的限制。通过表面改性，填料粒子能够产生额外的键来连接纤维，如静电引力和氢键。表面改性也可能改变填料粒子的胶体特性。多层化是对底物进行表面改性的一种可供选择的方法。带有聚合电解质的多层化技术可应用在平面基板和球形胶粒上，以改变它们的表面特性。据报道，多层化技术已应用于造纸领域中。纤维经多层化处理后，成纸机械强度明显提高。利用多层化技术，可通过

4、聚合电解质或改变层数来改变无机填料的表面电荷。相比于未处理的研磨碳酸钙（GCC）加填纸，多层化GCC加填纸的机械强度更好。这可能是由于经多层化处理后，GCC和纤维之间产生了额外的结合键。之前，关于多层化GCC的研究主要集中于多层化GCC的特性及其对纸张强度性能的影响。为有效利用多层化GCC，有必要了解其沉积行为。很多研究用修正的Langmuir理论对填料粒子的沉积行为进行分析。Alince等对高岭土粒子在纤维上的沉积行为进行了动力学分析，但未考虑高岭土粒子的分离。Kamiti等从沉积作用和分离作用的角度，对带正电荷的沉淀碳酸钙（PCC）粒子

5、的沉积动力学进行研究。没有研究多层化填料的沉积现象。期望利用粒子的多层特征和工艺变量（如剪切力）来分析多层化粒子的沉积动力学。因此，用修正的Langmuir理论研究了聚合电解质类型、分子质量、层数和剪切力对多层化粒子在纤维上沉积作用度，kT为热量。k2受相同剪切速率下键结合强度的影响。胶体力是2种粒子之间的相互作用力。键结合强度表示捕获粒子时所需的最小能量。当粒子沉积达到平衡时（t→∞），dq/dt=0，因此：的影响。本研究的目的是为更好地理解多层化GCC1K1+=（4）的沉积机理和提出多层化GCC有效应用（包括应用G∞C∞Gma

6、x于高加填纸的助留系统）的策略。1修正的Langmuir理论Langmuir理论主要针对气体在固体表面的吸式中，G∞和C∞分别为平衡状态下的沉积量和未沉积量；K为平衡常数，K＝k2/k1。K和Gmax可用实验数据通过1/G∞对1/C∞作图得到。利用式（1）可得出：2n0(l-1)+q0[A(1-l)+B(l+1)]附，为用于液相系统中填料粒子在纤维上的可逆沉q=A(l-1)+B(l+1)+q0(1-l)（5）积，对该理论进行了修正。修正的Langmuir理论可适用于填料粒子在纤维表面的沉积动力学研究。在剪切液相系统中，填料粒子和纤维的

7、结合键可能会式中，q0是时间为0时的q。l=eBk1t（6）A=K+n0+1（7）被破坏，这是因为填料粒子及纤维的行为受它们之B=(n0-1)+2K(n0-1)+K（8）22间的胶体特征和剪切速率的影响，即沉积动力学与填料粒子的沉积和分离有关系。修正的Langmuir动力学方程如式（1）所示：dqdt=k1(n0-q)(1-q)-k2q（1）式中，q为填料粒子在纤维表面的沉积比例，q=G/Gmax，G为纤维表面填料粒子的沉积量（g/g），Gmax是填料粒子在纤维表面的最大沉积量（g/g）；变量n0为填料粒子的初始浓度除以Gmax，k1

8、是沉积速率常数，k2是分离速率常数。剪切力作用下的沉积速率常数k1按式（2）计算：ak1=ak0NF≈pGFF（2）式中，a为碰撞效率；k0为填料粒子与纤维相互碰撞时的Smolu