改性輕質碳酸鈣造紙工業論文
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紙漿纖維表面對輕質碳酸鈣的吸附量有一定局限性，且隨加填量的增加，其留著率降低，以及如何改善成紙的施膠度、抗張強度及表面強度等等。因此，人們通過粉末改性技術對填料進行改性處理，以改變粉體表面物理、化學性能，如表面晶體結構、官能團、表面能、電荷性、吸附性等，能提高填料的留著率，并改善紙張的強度性能，對實際生產具有非常重要的意義。縱觀分析近年來，國內學者圍繞改性輕質碳酸鈣在造紙工業中的應用技術研究，主要取得了以下進展：陳均志等用自制的陽離子型鋁-鋯有機金屬絡合物偶聯劑（用量為1%）來改善輕質碳酸鈣表面性能使其與纖維之間產生較強的結合力，填料的留著率增加，但紙張性能下降；韓晨采用淀粉膠對PCC漿料顆粒進行包覆的預絮聚處理技術，使PCC顆粒表面生成一層淀粉沉積膜，間接保證紙漿纖維與填料顆粒的良好結合。相比灰分提高2.7%，紙張的不透明度略有下降；沈靜將羧甲基纖維素和硫酸鋁用于沉淀碳酸鈣填料的有機包覆改性研究，發現羧甲基纖維素和硫酸鋁對沉淀碳酸鈣的包覆改性效果與硫酸鋁用量密切相關，使填料留著率、紙張白度、不透明度提高了，但紙張強度性能下降了；羅松琴制備了兩種復配改性劑改性輕質碳酸鈣，硬脂酸與淀粉復配改性劑、油酸鈉+月桂酸鈉與淀粉復配改性劑，能顯著增加紙張纖維與纖維、纖維與填料的結合強度；但改性填料的紙張的白度與不透明度卻要低；莫虎明采用磷酸化殼聚糖改性PCC，改性PCC填料在紙頁中的留著率平均提高而加填紙的白度平均降低，磷酸化殼聚糖改性后的PCC在造紙濕部環境中與紙漿纖維具有有效的結合。輕質碳酸鈣粒徑與形態控制技術的發展使其應用范圍不斷擴大，促使碳酸鈣產品的產量、品種、質量和檔次有了一定的進步，尤其是造紙技術由酸性向中、堿性抄紙方向發展，改性輕鈣在造紙填料中的應用比例得以不斷提高。我國與國外發達國家相比較，雖然是碳酸鈣生產大國，而不是生產質量強國，每年高端碳酸鈣產品進口量居高不下，美國、日本這方面的技術發展更為成熟。例如，美國特礦公司是一家專門生產碳酸鈣的大型非礦深加工企業，年產量超過百萬噸，市場上應用的品種已有兩百多種，涉及造紙、塑料、油漆、涂料及皮革、化妝品、水處理、藥業等20多個領域，其中提供造紙業用流體碳酸鈣占公司銷售的30%。筆者走訪該公司，發現其為了降低高檔超細PCC的生產成本,最成功的經驗是將大型紙廠與紙用輕鈣生產廠集中建設為互為一體式的衛星工廠，并且已開發出菊花聚集狀像偏三角形PCC和菱形六面體填料級PCC系列產品，能賦予紙張更好的白度、不透明度和松厚度，公司的生產規模與效益國際領先。
2碳酸鈣在池州地區應用現狀與展望
池州市非金屬礦資源十分豐富，在我國非金屬礦行業中有“全國資源看華東，華東資源看池州”之說。其中“方解石、石灰石、白云石”三石資源不僅儲量豐，品質優，且分布集中、開采方便，在全國占有重要的地位。為此，池州市委、市政府強力實施“工業強市”戰略，先后創建了池州非金屬礦工業發展研究院、國家非金屬礦深加工產品質量監督檢驗中心，實施以資源配項目、以項目促產業戰略，旨在努力把池州打造成為全國非金屬礦產業及科研基地，這些年取得了一定的基礎和成效。全市規模以上非金屬礦工業產值平均增速持續達到10%以上，碳酸鈣生產企業已成為池州市工業經濟主打產業。但是當前開發利用中存在的問題仍然嚴重：小型加工企業多、能耗高。大型深加工企業少，80%的企業是以生產超細粉為主，輕質及改性等附加值較高產品少，利用超細粉為主輔料的新材料產業發展緩慢，方解石終端產品應用企業幾乎空白；產業集聚度、企業關聯度不高，缺乏產業集聚的共性平臺；絕大部分非金屬礦企業技術裝備差，生產工藝落后，無自主創新能力；資源利用率低，資源利用與環境保護之間的矛盾突出。因此，尚無法滿足我市及周邊地區需要碳酸鈣下游產品的高新技術和新材料產業發展的需要。池州學院作為一所以服務地方為天職的應用型本科高校，近年來非金屬材料研究中心以池州非金屬礦工業發展研究院為平臺，有效構建了“政府-高校-企業”三位一體的協同創新體系，緊緊圍繞碳酸鈣類非金屬礦深加工新材料研究，現已獲得了3項國家發明專利授權。新近針對池州有青陽九鼎環保紙業、貴池市唐田造紙廠、池州秋浦紙業有限責任公司、石臺縣安平造紙廠、東至縣紙品綜合廠等30多家小型造紙業，還有安慶、蕪湖、銅陵等沿江一帶像安徽華泰林槳紙業有限公司這樣一批大、中型紙業，目前都需要用高價從江蘇、浙江、廣州等外地購買改性優質碳酸鈣槳料的現狀，筆者所帶領課題組通過對外科技合作聯合攻關，在紙用高固含量高穩定性碳酸鈣流體的制備及其關鍵技術應用研究中，初步取得可喜地進展。尋找到聚羧酸鈉鹽類A520等改性劑和相關流體動力學穩定技術，制備出供用所需55-65wt%改性輕鈣流體，65-75wt%改性重鈣流體，經華泰集團上市公司安徽華泰林槳紙有限公司的初步試用，基本上達到了各項應用指標，研究工作現已得到了當地多家碳酸鈣生產企業的關注和青睞，有望進一步深入研究，優化配方和工藝流程，早日投入實際生產和應用。
3結語
綜所上述，碳酸鈣應用領域十分廣闊，在造紙業中的應用前景更加難以估量。有關輕質碳酸鈣改性應用研究，任重道遠。今后我校立足地方，進一步加強碳酸鈣類非金屬礦深加工應用研究，這對碳酸鈣資源豐富的池州地區顯得尤其需要。如果我們能夠吸收國外經驗，整合池州小型紙廠，再在大型紙廠附近建立一個大型碳酸鈣生產企業，能直接為其提供紙用優質碳酸鈣改性槳料，這不僅可以大大降低本地及相鄰地區紙廠的運輸成本，也大大提高了碳酸鈣生產企業的產品附加值，從而真正地發揮出我市得天獨厚的資源優勢，做到節能減排。并對促進我市加速產業聚集、碳酸鈣產業轉型升級，促進我校科研成果轉化，加快池州工業經濟騰飛和生態環境保護，無疑均具有其積極而又更加重要的社會意義和實際推廣應用價值。
作者：楊小紅 李敏 單位：池州學院