装饰原纸又称钛白纸，主要原料是优质木浆和二氧化钛（TiO2），经特殊工艺加工成的一种工业特种纸。国外以金红石型TiO2为主，而国内金红石型TiO2仅占20%左右，还存在一些问题，如质量不稳定、消色力差、白度低等。导致其价格高，约2万元/吨，故制备可代替TiO2的无机复合材料极其重要。
　　
　　TiO2复合材料通常是将一些价格低廉的无机矿物质材料作为基体，外面包覆一层或者多层TiO2，这种低成本的无机复合材料可以部分或完全替代TiO2用于应用，从而减少TiO2的使用，缓解其生产和应用中的资源、环境、成本和需求限制。常用的无机矿物质包括硅灰石、碳酸钙、膨润土、高岭土、硅藻土、滑石粉等。
　　
　　其中，滑石粉作为造纸工业中常用的重要填料，不仅具有高白度、高折光度、高遮盖力、耐高温、强亲油疏水、化学性质稳定，而且还可以提高纸张的匀度、平整度和油墨吸收性，同时其特殊的片层状结构能够改善纸张的平滑度、不透明度及印刷适应性。故其可替代TiO2制备新型复合材料应用在装饰原纸中，从而达到减少TiO2用量、降低生产成本的目的。
　　
　　乳液法作为制备核壳结构复合材料的一种新方法，是在乳液制备中加入可聚合单体，然后引发反应，得到具有特殊结构和功能的复合材料。首先选择合适的固体颗粒，然后配制稳定的乳液并添加所需的可聚合单体，最后将乳液用作引发聚合的“反应器”；这样形成了以聚合物为壳、固体颗粒为芯的核壳结构复合材料，既具有壳层材料的特性，又具有核层材料的硬度等特点。此方法的关键是制备稳定乳液，而乳液通常是由表面活性剂、助表面活性剂（短链醇类）、油相（烷烃类）和水（或电解质水溶液）按一定比例自发地形成透明或半透明的稳定体系。
　　
　　张妍等人以Tween80为表面活性剂、正丁醇为助表面活性剂、油相为烷烃，去离子水为水相，TBT为钛源，采用乳液法制备TiO2/滑石粉复合填料，并加填在装饰原纸中，考察对纸张不透明度和白度的影响。
　　
　　1、TiO2/滑石粉复合填料的制备
　　以Tween80为表面活性剂、正丁醇为助表面活性剂、油相为烷烃，Tween80与正丁醇的质量比为1:1。将0.1g滑石粉加到20mL含有0.1mol/L的乙酸水溶液中超声分散，形成滑石粉水相分散液；磁力搅拌下（1000r/min、10min），将滑石粉水相分散液、油相、Tween80与正丁醇按一定比例混合均匀配制成W/O乳液体系；将一定量TBT缓慢滴入配制的乳液中，搅拌6h；无水乙醇离心洗涤后，50℃下干燥4h，再置于800℃马弗炉中煅烧3h，可得TiO2/滑石粉复合填料。
 

　　
　　2、试验结果
　　（1）复合填料最佳制备工艺为：采用环己烷作为油相，Tween80/正丁醇质量比为1:1，乳化剂/环己烷质量比为4:6，水/环己烷质量比为1:2，滑石粉/TBT质量比1:4。制备的复合填料加填在装饰原纸中，得到不透明度为97.0%，白度为84.0%ISO，匀度为90的装饰原纸。
 

　　
　　（2）SEM结果显示，复合填料中，滑石粉表面已经失去了光滑性，其表面包覆一层分布较为均匀的TiO2颗粒，这是由于经乳液法复合、TBT水解后在原本光滑的滑石粉表面形成致密均匀的TiO2包覆层。
　　

 

　　（3）从表中发现，在灰分相近时，TiO2、复合填料加填纸张在不透明度、白度、匀度、抗张强度、耐破强度、透气度及毛细吸液高度性能上均优于滑石粉加填纸张。TiO2加填纸张的不透明度、白度、匀度分别为98.3%、87.2%ISO和92，略高于复合填料加填纸张（97.0%、84.5%ISO、90）。复合填料加填纸张的抗张指数和耐破指数分别为36.2（N·m）/g，2.96（kPa·m2）/g，比TiO2加填纸张的抗张指数33.2（N·m）/g和耐破指数2.42（kPa·m2）/g还要高，这可能是因为相同灰分下，TiO2的比表面积比复合填料的比表面积大，这些细小填料吸附在纤维表面，影响了纤维与纤维之间的结合，从而导致纸张的强度变差。复合填料加填纸的透气度和毛细吸液高度分别为6.95μm/（Pa·s），27mm/（10min），比TiO2加填纸张的透气度5.73μm/（Pa·s）和毛细吸液高度24mm/（10min））略高。
　　
　　综上，复合填料可以代替TiO2加填在装饰原纸中。
　　
　　资料来源：《张妍,乔文朴,黄靖钧等.复合二氧化钛的制备及在装饰原纸中的应用[J].化工进展,,2023》，由【粉体技术网】编辑整理，转载请注明出处！