NaOH/尿素/硫脲溶液体系改性纸浆纤维及高透气度滤纸的制备

作     者：阳路 

作者单位：东北林业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘文波

授予年度：2016年

学科分类：082903[工学-林产化学加工工程] 08[工学] 0829[工学-林业工程] 082201[工学-制浆造纸工程] 0822[工学-轻工技术与工程] 

主      题：NaOH/尿素/硫脲 超声波 纸浆纤维 滤纸 透气度 

摘      要：纸张作为功能材料,除了印刷、包装、书写及生活用纸外,在食品、工业、建筑、科研等领域也得到广泛应用。其中滤纸是一种流体过滤介质,有去除和1分离流体中细小颗粒的功能,广泛应用于医疗、工业生产等领域,滤纸工业具有很大的发展前景。滤纸是一种高透气度、疏松多孔的特种纸,是以植物纤维为主要生产原料,其纤维需要适当扭曲和充分润胀。一般纸浆纤维经打浆处理,难以满足高透气度滤纸的要求,传统滤纸生产中,采用丝光化改性纸浆纤维。纸浆纤维的改性对抄造高透气度滤纸有重要意义。本研究在参考大量文献资料和前期探索实验的基础上,确定以NaOH/尿素／硫脲溶液为改性试剂,以硫酸盐针叶浆为原料,在超声波协同作用下,对纸浆纤维进行改性,研究了改性温度、改性时间、溶液配比等工艺条件对改性效果的影响和作用,通过测试滤纸的透气度、松厚度、最大孔径、平均孔径、零距抗张强度及改性纸浆得率来评价改性效果,并推断改性机理。经结果分析对比,确定了最佳工艺条件：改性处理温度为-2℃、改性处理时间为30min、溶液配比为8：4：8,此条件下滤纸透气度达到1229.5L/(m2.s)、零距抗张强度为146.8N、最大孔径51.3μm、平均孔径46.21μm、滤纸松厚度为5.654cm3/g。实验得出,改性后纤维形态发生了明显的扭曲与润胀,卷曲指数由22.3%提高至27.1%,粗度由160.8μg/m提高至179.1μg/m,扭结指数也提高了42.3%(2.175至3.094)。另外,研究了超声波对NaOH/尿素/硫脲溶液体系改性纸浆纤维的协同作用和效果。实验表明,超声波处理会导致滤纸透气度略微降低,未改性纤维经超声波处理后抄造滤纸的透气度由150.1 L/(m2.s)降低至130.2 L/(m2.s),改性纤维经超声波处理后抄造滤纸的透气度由1013.1L/(m2·s)降低至956.4L/(m2·s)。纸浆纤维两次溶液体系改性与超声波循环处理方式后,透气度达到1089.6L/(m2·s);两次循环处理较一次循环处理方式滤纸孔径大小有所降低;多次循环处理滤纸最大孔径与平均孔径相差小,第一次循环孔径差值为6.2μm,第二次循环孔径差值为1.1lμm,第三次循环孔径差值只有0.9μm。超声波处理能够提高滤纸过滤精度,修饰滤纸内部孔径及管道结构,使得滤纸孔隙结构均匀。最后,本文还对NaOH/尿素/硫脲溶液体系改性纸浆纤维后的废液进行回收与再利用。溶液体系改性纸浆纤维是破坏纤维间氢键的过程,不存在化学反应,通过对回收废液的成分分析,补加一定量的尿素、硫脲,配制再生溶液。通过再生溶液改性纸浆纤维抄造滤纸,得出结论：再生溶液改性纸浆纤维,能够制备高透气度滤纸,回收溶液补加12g/300ml尿素、12g/300ml硫脲后改性纸浆纤维所抄造滤纸的透气度(931.6L/m2·s)接近原生溶液改性纸浆纤维所抄造滤纸的透气度水平(956.4L/m2·s)。