二氧化钛无机复合物的制备及其在造纸工业中的应用
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二氧化钛/无机复合物的制备及其在造纸工业中的应用
在造纸行业中,大量使用造纸填料一直是人们追求的目标。
相关研究表明,造纸填料的价格约低于纸浆价格的4<sup>7</sup>倍。
使用填料可以减少纸浆的使用,降低生产成本。
在纸张中加入填料,能够改善纸张的印刷性能、书写性能和光学性能。
TiO<sub>2</sub>、wollastonite、kaolin、滑石粉等是造纸行业中常用的造纸填料。
kaolin可以提高纸张的平滑度、不透明度、印刷性能,总体质量优良,价格低,适用于多种纸张。
wollastonite可以提高纸张的白度、填料留着率等。
TiO<sub>2</sub>能有效增强纸张白度、遮盖力、光泽度,是性能最优良的造纸填料,但由于资源紧缺,价格昂贵,仅用于高档纸张及特殊纸张的生产。
本论文从成纸效果及原料成本考虑,提出制备二元复合体系。
选择wollastonite和kaolin为基体,TiO<sub>2</sub>为包覆层,采用气流搅拌法制备了与金红石型TiO<sub>2</sub>性质类似的复合材料,即
TiO<sub>2</sub>/wollastonite和TiO<sub>2</sub>/kaolin,使复合物能够部分或全部替代TiO<sub>2</sub>应用于造纸工业中。
首先,在机械力搅拌的作用下将wollastonite浆液分散良好,然后在空气流搅拌的过程中将TiO<sub>2</sub>颗粒沉积到wollastonite表面制备
TiO<sub>2</sub>/wollastonite。
FESEM、XRD、UV-vis、FT-IR、白度、耐酸性等测试结果表明TiO<sub>2</sub>已成功沉积到wollastonite表面。
与其他复合物相比,TiO<sub>2</sub>/wollastonite-20的包覆效果和分散性最佳,而且TiO<sub>2</sub>/wollastonite-20的白度、紫外吸收能力与
TiO<sub>2</sub>十分接近。
同时比较了采用共混法（即两种物质的简单物理混合）所得混合物（TiO<sub>2</sub>-wollastonite）与气流搅拌法所得复合物的白度,结果表明,当TiO<sub>2</sub>的添加量相同
时,TiO<sub>2</sub>/wollastonite的白度明显高于
TiO<sub>2</sub>-wollastonite。
其次,在碱性条件和机械力搅拌的作用下将kaolin表面腐蚀,使其表面变成不光滑的结构,然后在空气流搅拌的过程中将TiO<sub>2</sub>沉积到kaolin表面制备TiO<sub>2</sub>/kaolin。
FESEM、XRD、UV-vis、FT-IR、白度等测试结果表明TiO<sub>2</sub>已成功沉积到kaolin表面。
与其他复合物相比,TiO<sub>2</sub>/kaolin-15具有最好的包覆效果和分
散性。
同时比较了采用共混法所得混合物（TiO<sub>2</sub>-kaolin）与气流搅拌法所得复合物的白度,结果表明,当TiO<sub>2</sub>的添加量相同
时,TiO<sub>2</sub>/kaolin的白度明显高于TiO<sub>2</sub>-kaolin。
最后,将一系列TiO<sub>2</sub>/wollastonite、TiO<sub>2</sub>/kaolin、TiO<sub>2</sub>-wollastonite、TiO<sub>2</sub>-kaolin作为纸张填料替代TiO<sub>2</sub>应用于造纸过程中。
通过纸张白度、撕裂度、不透明度以及填料留着率等手段对纸张各项性能进行表征。
结果表明,将TiO<sub>2</sub>/wollastonite和TiO<sub>2</sub>/kaolin
加填到纸张中时能明显提高纸张的白度和不透明度,纸张的部分性质甚至优于
TiO<sub>2</sub>加填的纸张。
当TiO<sub>2</sub>的添加量相同时,采用气流搅拌法制得的复合物加填的纸张的各项性质明显优于采用共混法所得的混合物加
填的纸张。
所以TiO<sub>2</sub>/wollastonite以及TiO<sub>2</sub>/kaolin可部分或全部替代TiO<sub>2</sub>应用于造纸工业中。