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    NMMO預處理制備微納米纖維素及其應用

    閱讀次數:     發(fā)布時(shí)間:2018-10-24 10:52:56
        微納米纖維素(Micro Nano Cellulose,MNC)的尺寸處于微米纖維和納米纖維范圍之間,兼備一些微米纖維素和納米纖維素的特性,在一些領(lǐng)域可代替微米纖維或納米纖維素。N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)具有無(wú)毒、可回收的優(yōu)勢,被認為是目前最有前途的纖維素有機溶劑,其分子中N-O上的氧原子極性很強,能夠破壞纖維素分子間的氫鍵。MNC增強紙頁(yè)是目前納米纖維素應用的熱點(diǎn)之一,其增強效果是基于這種纖維具有較大的比表面積,且表面暴露較多的羥基,將其加入紙漿中,能夠與紙漿纖維進(jìn)行緊密的結合,從而提高紙漿纖維之間的結合力。
    1 NMMO預處理微納米纖維素的制備
        將漂白硫酸鹽針葉木漿在90℃的NMMO水溶液(質(zhì)量分數為80%)中預處理2h,質(zhì)量比為1:1000。利用高速攪拌機在10000r/min轉速下攪拌10min,加入去離子水將溶劑洗滌干凈,得到微納米纖維素懸浮液。
    2 紙頁(yè)的抄造
        將漂白針葉木漿(打漿度15°SR和45°SR)分別與MNC(5%、10%、15%、20%,相對于絕干漿質(zhì)量)混合,在標準漿料疏解機充分疏解漿料,然后利用紙頁(yè)成形器進(jìn)行抄片,在105℃烘箱中烘干紙頁(yè),紙頁(yè)抄造定量為(70±2)g/m2。
    3 MNC用量對成紙微觀(guān)結構的影響
        隨著(zhù)MNC用量的增加,15°SR和45°SR漿料成紙表面的孔隙越來(lái)越少,表面粗糙度降低,纖維結合更加致密。說(shuō)明添加MNC后纖維間間隙縮小,紙頁(yè)結構更為緊密。
    4 MNC用量對紙頁(yè)抗張強度的影響
        紙的抗張強度主要取決于成紙中纖維相互間結合力和纖維本身的強度以及紙中纖維的分布和排列方向等,最重要的影響因素是纖維結合力,即氫鍵的結合力。
        從圖3可以看出,隨著(zhù)MNC用量的增加,兩種紙頁(yè)的抗張指數均呈現上升趨勢。
    5 MNC用量對紙頁(yè)耐折度的影響
        紙頁(yè)的耐折度主要取決于纖維自身強度、柔韌性、纖維長(cháng)度及纖維結合力。
        由圖4可知,隨著(zhù)MNC用量的增加,15°SR漿料抄造的紙頁(yè)的耐折度呈逐漸上升的趨勢。但是45°SR漿料纖維長(cháng)度較小,且纖維發(fā)生一定的破裂,因此當MNC用量超過(guò)一定值后,紙頁(yè)中纖維的平均長(cháng)度下降,使得紙頁(yè)脆性增大,容易折斷。
    6 MNC用量對紙頁(yè)耐破度的影響
        耐破度是抗張力與伸長(cháng)量的復合函數,是對紙頁(yè)最弱部分的檢查,是紙頁(yè)韌性的標志。其中影響耐破度主要有兩個(gè)因素,即纖維長(cháng)度和纖維間結合力。
        如圖5所示,隨MNC用量的增加,15°SR漿料抄造的紙頁(yè)的耐破度呈逐漸上升趨勢,而45°SR抄造的紙頁(yè)的耐破度呈先上升后下降。
    7 結論
        添加一定比例的MNC,紙頁(yè)可獲得較高打漿度的強度,從而降低較高打漿度的漿料比例,有利于降低打漿能耗。

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