高活性水溶性PVA纖維的制備及其與天然纖維的作用機(jī)理.pdf

1、近年來(lái)，國(guó)內(nèi)主要通過(guò)添加造紙化學(xué)品和化學(xué)合成纖維來(lái)生產(chǎn)強(qiáng)度高、耐水性好的高強(qiáng)度特種紙，而聚乙烯醇(PVA)纖維作為一種親水性的綠色功能纖維，已經(jīng)憑借其自身良好的性能在工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。以聚乙烯醇(PVA)纖維代替部分植物纖維進(jìn)行造紙，可解決特種紙纖維短缺的問(wèn)題，但PVA纖維主要靠其自身強(qiáng)度、氫鍵作用等來(lái)提高紙張強(qiáng)度，強(qiáng)度上升空間有限，且易產(chǎn)生粘缸或絮聚等問(wèn)題。本項(xiàng)目以接枝共聚反應(yīng)對(duì)纖維進(jìn)行改性，提高纖維的水溶溫度，解決粘缸問(wèn)題;通過(guò)

2、引入環(huán)氧基、羥基等反應(yīng)性基團(tuán)使纖維間形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，綜合提高紙張強(qiáng)度。本課題系統(tǒng)研究了PVA懸浮接枝共聚機(jī)理，深入分析了其與植物纖維間的界面特征對(duì)PVA纖維復(fù)合紙性能的控制機(jī)理。
　　 先采用環(huán)氧氯丙烷通過(guò)溶脹懸浮多元接枝共聚法對(duì)水溶性聚乙烯醇(PVA)纖維進(jìn)行表面改性，討論了未改性和改性PVA纖維含量、環(huán)氧氯丙烷添加量、干燥溫度、干燥時(shí)間及PVA纖維水溶溫度對(duì)紙張干、濕拉力以及濕強(qiáng)度的影響。研究結(jié)果表明PVA纖維經(jīng)環(huán)氧氯丙烷

3、改性后，紙張的各項(xiàng)強(qiáng)度均有大幅提高，同時(shí)明顯改善了其粘缸粘布行為和分散性。當(dāng)干燥溫度為100～110℃，干燥時(shí)間為10分鐘，纖維水溶溫度為80℃時(shí)，紙張具有較佳的強(qiáng)度。紅外光譜圖證實(shí)了環(huán)氧基團(tuán)在原纖維表面的接枝改性反應(yīng)。掃描電鏡圖表明PVA纖維經(jīng)環(huán)氧改性后，表面由光滑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)轺[狀溝壑結(jié)構(gòu)。原子力顯微鏡圖AFM進(jìn)一步說(shuō)明了PVA纖維表面的親水性基團(tuán)部分被疏水性環(huán)氧基所取代，可增強(qiáng)纖維間的結(jié)合力。
　　 研究了硅烷偶聯(lián)劑對(duì)PVA水

4、溶性纖維的表面改性，討論了未改性和改性PVA纖維含量、KH-560添加量對(duì)紙張干、濕拉力以及濕強(qiáng)度的影響。研究結(jié)果表明，添加改性后的PVA纖維可使紙張的各項(xiàng)強(qiáng)度獲得大幅提高，同時(shí)可明顯改善其粘缸粘布行為和分散性。當(dāng)KH-560添加量為16.6％，改性纖維含量為20％的紙張具有較佳的強(qiáng)度。對(duì)比了KH-550與KH-560改性纖維對(duì)紙張濕強(qiáng)度的提高效果。掃描電鏡能譜顯示改性后有Si元素出現(xiàn)，表明含硅支鏈成功接枝到了纖維表面。而掃描電鏡照片則

5、表明，改性后的纖維表面出現(xiàn)了帶狀分布的淺色顆粒物。原子力顯微鏡圖AFM進(jìn)一步說(shuō)明了PVA纖維表面的親水性基團(tuán)部分被疏水性支鏈所取代，可增強(qiáng)纖維間的結(jié)合力。
　　 通過(guò)對(duì)比環(huán)氧氯丙烷和硅烷偶聯(lián)劑分別改性后的PVA纖維的應(yīng)用測(cè)試結(jié)果，可發(fā)現(xiàn)，環(huán)氧氯丙烷改性PVA纖維對(duì)紙張的增強(qiáng)作用更明顯。故本課題將其纖維溶液與玉米淀粉復(fù)配制備施膠溶液，以期利用改性PVA纖維對(duì)纖維素纖維的粘合性，增強(qiáng)表面施膠乳液對(duì)紙頁(yè)的強(qiáng)度優(yōu)化。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)使用不同復(fù)

6、合配比的表面施膠乳液對(duì)紙頁(yè)進(jìn)行表面施膠，烘干后測(cè)量紙張的環(huán)壓強(qiáng)度，研究了環(huán)氧氯丙烷添加量、改性聚乙烯醇(PVA)纖維溶液用量對(duì)紙張環(huán)壓強(qiáng)度的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:環(huán)氧氯丙烷含量為60％，改性纖維溶液添加量為1％時(shí)，紙張縱橫向環(huán)壓強(qiáng)度均有20％以上的提高效。通過(guò)紅外光譜以及核磁對(duì)纖維的分析可知:環(huán)氧基成功接枝到纖維表面。原子力顯微鏡對(duì)施膠乳液的觀察表明，經(jīng)過(guò)改性后的淀粉施膠乳液親水性變強(qiáng)，表面更加平滑。掃描電鏡對(duì)改性纖維和施膠前后紙張表面形