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短切聚酯纤维改性及其对衬垫纸性能的作用研究

短切聚酯纤维改性及其对衬垫纸性能的作用研究

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作者：庄思杰江南大学

学位级别：硕士

近年来,随着人们生活质量和水平的提高,对各种特种纸的需求也在不断提升,在不同的领域例如建材、工业过滤、生化尖端技术等都有着广泛的应用和飞速的发展。衬垫纸作为其中一种起到衬垫及材料间隔作用的特种纸也在不断地被开发和应用。... 详细信息

近年来,随着人们生活质量和水平的提高,对各种特种纸的需求也在不断提升,在不同的领域例如建材、工业过滤、生化尖端技术等都有着广泛的应用和飞速的发展。衬垫纸作为其中一种起到衬垫及材料间隔作用的特种纸也在不断地被开发和应用。目前国内对高性能衬垫纸需求较大,但研究和生产起步较晚,衬垫纸品种单一且工艺大多相近。因此,如何丰富和拓展高性能衬垫纸的应用并得到性能优良足以媲美国外高端衬垫纸是我们要达成的目标。本论文首先对纯木浆纤维进行优选并对造纸助剂和成形工艺进行优化,得到性能优良的普通玻璃衬垫纸。其次,为了得到性能更佳用途更广的衬垫纸,引入了聚酯短纤维,并对其进行绿色、亲和的改性,改善其亲水分散性。然后将改性后的聚酯短纤维分别应用在液晶玻璃衬垫纸和耐高温衬垫纸上,并对两种纸成形工艺进行优化,测评其性能,分析其机理。最终得到了不同性能不同用途的高性能衬垫纸。首先通过改变针叶木浆和阔叶木浆打浆度及针叶木浆和阔叶木浆比例并对以上参数进行正交试验得以优化,对优化后的原料进行纤维形态分析。又通过单因素实验探讨了压榨压力、压榨时间、抄纸用水电导率、pH调节剂用量、湿强剂用量对衬垫纸性能的影响。结果表明:在阔叶木浆:针叶木浆=8:2,针叶木浆打浆度为32°SR,阔叶木浆打浆度为24°SR,压榨压力4MPa,压榨时间3min,抄纸用水电导率21μs/cm,pH调节剂用量1.5%,湿强剂用量0.3%（均相对于绝干浆）的试验条件下,普通玻璃衬垫纸物理性能优异,纸张电导率较小,孔径分布均匀。为了提高衬垫纸的透气度,得到用途更加广泛的衬垫纸,引入了化学纤维聚酯短纤维,但由于其表面光滑且亲水基团较少导致的极低亲水性和极差的分散性,需要先对其进行亲水改性。在碱性三羟甲基氨基甲烷（Tris）缓冲液中,没食子酸与乙二胺通过迈克尔加成或席夫碱反应共沉积在聚酯短切纤维表面,并对其改性工艺进行了正交试验优化。测定了改性前后聚酯短切纤维的动态接触角,采用SEM观察了纤维的形貌,利用FTIR和XPS表征了纤维表面结构的变化,最后以改性前后聚酯短切纤维和一定打浆度的阔叶木浆抄纸,观察了改性前后聚酯短纤维与阔叶木浆纤维的结合情况,测定了纸张的孔径分布变化和透气性,并测试了纸张物理性能。结果表明:经共沉积改性后的聚酯短切纤维表面存在大量羟基,纤维表面有氮元素生成,同时表面粗糙度提高,与未改性聚酯短切纤维相比,热稳定性变化不大,改性后聚酯短切纤维与去离子水的接触角降低了57.2°,显著改善了纤维亲水性;与未改性纤维纸页相比,强度性能有所提升,透气度提高11.1%,相同孔径范围内孔径增加了23%～29%,纤维分散性明显提高。将得到的亲水分散性良好的改性聚酯短纤维与阔叶木浆和针叶木浆配抄液晶玻璃衬垫纸,研究了不同比例添加改性聚酯短纤维对液晶玻璃衬垫纸性能的影响,同时采用衬垫纸抄造工艺并进行优化。结果表明:当阔叶木浆:亲水性聚酯短纤维=8:2、阔叶木浆打浆度为24°SR、抄纸用水电导率21μs/cm、硼酸用量1.5%、湿强剂用量0.6%、抗菌剂用量0.3%（均相对于绝干浆）时,自制液晶玻璃衬垫纸可满足湿强度、透气度及防霉抗菌等性能的要求。其中,自制液晶玻璃衬垫纸透气度极为优异,并且孔隙率较高和孔径较大的优点可将改性聚酯短纤维作为高透气纸的有效增强材料。由于自制改性聚酯短纤维热稳定性良好,且抄造原纸孔隙率较高,孔径较大,有利于耐高温助剂在纤维上的留着及在孔径中的固化,能够使浸渍涂布的耐高温衬垫纸达到良好的耐高温效果,采用浆内添加无机耐高温助剂,浸渍涂布有机耐高温助剂并在一定温度下使其固化,得到性能优异的耐高温衬垫纸。

关键词：衬垫纸聚酯短切纤维亲水分散性木浆透气度

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