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【技术】二氧化钛/滑石粉复合填料的制备及在装饰原纸中的应用
来源:中国粉体技术网    更新时间:2023-11-20 15:02:31    浏览次数:
 
  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。
 
【技术】二氧化钛/滑石粉复合填料的制备及在装饰原纸中的应用   
  
  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。
 
【技术】二氧化钛/滑石粉复合填料的制备及在装饰原纸中的应用   
  
  (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。
  
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  (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!
  
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