使用硅改性重质碳酸钙提高纸张的机械性能

提高纸张中填料的含量并对纸张机械性能没有明显影响是造纸中的一个热门话题。该研究在桉树硫酸盐浆料中加填20%左右的、3种不同尺寸和白度使用溶胶凝胶技术用硅改性的重质碳酸钙（GCC）填料并制作手抄片。研究表明：加填改性GCC的手抄片不仅强度性能要明显高于未改性GCC加填的手抄片（如抗张指数提高16%～20%），松厚度也提高了7%～13%；虽然使用改性GCC时纸张的光散射性能和不透明度略有降低，但是白度基本不变。填料间的结合被加强的原因可能是纤维素纤维间的羟基和GCC表面硅的羧基导致的。

1　简介

每年在造纸中使用矿物填料约1 360万t，足可见填料对造纸的重要性。轻质碳酸钙（PCC）、重质碳酸钙（GCC）、高岭土和滑石粉是造纸中最为常见的填料。这些填料不仅可以降低成本（取代部分纤维），而且可以赋予纸张一些重要的性能，如不透明度、松厚度和平滑度，还会给造纸过程、纸机运行性能和能源消耗带来有利影响。如果纸张的填料含量可提高5%，对一家日产纸量1 800 t的纸厂而言，每天可减少90 t的纤维用量。

GCC白度较高，流变性能较好，粒径范围较广，是造纸中广泛使用的一种填料。然而作为碳酸钙的一种，GCC不适合在较低的pH下使用。为了克服GCC的这个缺点，不少研究相继涌出：1991年，使用钙螯合剂（六偏磷酸钠）改性GCC；1992年，使用硅酸钠和氯化锌改性GCC；1996年，使用阴离子和阳离子盐改性GCC；1998年，将GCC和铝酸钠及一种弱酸（如磷酸）混合起来产生一种有耐酸性的GCC混合物。……