第10卷第6期 2010年12月
过程工程学报
The Chinese Joumal of Process Engineering
造纸用粉煤灰纤维的表面阳离子化改性
耿杰，陈建定，马新胜
(华东理工大学国家超细粉末工程研究中心，上海200237；2.上海华明高技术集团有限公司，上海200233)
VoL10 No.6 Dee.2010
摘要：将粉煤灰纤维通过盐酸预处理后，采用低取代度季铵型阳离子淀粉对其进行表面阳离子化改性，研究了粉煤灰纤维的酸化条件筛选、阳高子化改性的工艺条件及纤维表雨Zeta电位对其在水中分散的影响.结果表明，经0.3 mol/LHCI预处理30min后，常温下加入粉煤灰纤维质量3%的阳离子淀粉(水相浓度0.06%)，作用40min，所得阳离子化粉煤灰纤维的Zeta电位达最高值19.00mV；由SEM观测到其包覆状况较好，水中分散和沉降实验证实了其表面
Zeta电位越高，沉降时间越长，分性越好，当Zeta电位增至17.20mV以上时，纤维的抗絮凝性明显改善，关键调：粉煤灰纤维：酸处理：阳离子化改性：Zeta电位：分散
中图分类号：TB321 1前言
文献标识码：A
文章编号：1009606X(2010)061212-05
同时导求改性最佳工艺过程，为粉煤灰纤维在造纸工业化的应用开辟低成本的实际可行的改性方法
粉煤灰纤维(FlyAshFiber,FAF)是近几年间世的一种新型混杂无机氧化物纤维，为铝钙硅酸盐，其表面光滑，略有光泽，强度低、脆性大，白度50~70，目前主要用作隔音、隔热材料、制作纤维多功能板材)、与高分子材料复合[2,3]、制备纸浆[4生产特种功能纸及经表面改性后与植物纤维混抄造纸(3等
粉煤灰纤维表面同时存在可观的弱酸点与碱性点，整体呈负电性，且直径远小于木浆纤维。因木浆纤维也带负电，当粉煤灰纤维与木浆纤维配抄造纸时易在水中缠绕絮聚成束状纤维，不易分散：易与木浆纤维排斥，且其比重远大于木浆纤维，易快速沉降.关于无机纤维应用于造纸，曾有研究认为，硅酸铝纤维的密度较大，在水中累聚和沉降的可能性大，相互累聚后不易重新分散，成纸不均匀.另有研究{7]认为，玻璃纤维在水中不易分散的原因是纤维表面的Zeta电位较高，采用加入助剂降低纤维表面Zeta电位的方法效果不明显，对粉煤灰纤维处理后用于造纸，文献[51采用微酸的反应条件降低粉煤灰纤维表面的Zeta电位，使纤维分散，再通过氧化阳离子聚乙烯醇对粉煤灰纤维进行阳离子化改性，将其用于纸张制备时性能虽有所提高，但成本较高，且未对阳离子化改性后纤维表面Zeta电位与分散效果的关系展开研究，其过程机理并不清楚
为探讨纤维表面Zeta电位与分散效果的关系，本实验采用工业级低取代度季铵型阳离子淀粉对粉煤灰纤维进行表面阳离子化改性，通过正负电荷变化使Zeta 电位变化，考察改性后粉煤灰纤维的分散性能及机理，
收稿日期：2010-1020，修回日期：2010-12-16
基金项目：国家科技人页服务企业基金资助项(编号：2009GJC00006)
2实验 2.1材料与试剂
粉煤灰纤维（厦门榕兴纸业制造有限公司，平均长度1.830mm，平均直径5.6μm)，盐酸(AR，江苏永华精细化学品公司)，阳离子淀粉(Pofe工业级，取代度DS 约为0.03，上海捷诚化工科技有限公司)，羧甲基纤维
素钠(CP，国药集团化学试剂有限公司). 2.2实验方法
2.2.1粉煤灰纤维酸处理
称取5份除渣后的FAF各4g，常温下将其按质量比1:30分别置于0.1,0.2,0.3,0.4,0.5mol/L的盐酸溶液中浸渍30min，用140目(104μm)浆网洗涤4~5次，在 110℃下干燥12h.
2.2.2粉煤灰纤维表面阳离子化改性
将阳离子淀粉加入冷水中，搅拌并升至95℃保温 20min，制取5%(o)的阳离子淀粉糊液.再按表1正交设计的配比称取糊液，加入150g水，搅拌溶解30min 后，投入3g干燥的经0.3mol/L盐酸处理的粉煤灰纤维，
表1阳离子化粉煤灰纤维的正交实验因素与水平 Table 1Factors and levels of orthogonal experiments
of cationic fly ash fibers (FAFs)
Level 1 2 3
Temperature (°C)
20 40 60
Factor
Stirring time (min)
20 60
Cationic starch/FAF (g/g)
0.01 0.02 0.03
作者第介：联杰(1986)，男，江苏省高部市人，硕士研究生，化学工程专业，E-mail:jason.g.keng@gmail.com；陈建定，通讯联系人，Te:021-64253375,
E-mail: jiandingchen@ecust.edu.cn 万方数据