AKD对滑石粉和绢云母的改性效果与作用机理

杨德清 刘温霞

(山东轻工业学院造纸科学与技术省部共建教育部重点实验室,山东济南,250353)

AKD对滑石粉和绢云母的
改性效果与作用机理

杨德清 刘温霞

(山东轻工业学院造纸科学与技术省部共建教育部重点实验室,山东济南,250353)

用AKD改性滑石粉和绢云母,滑石粉对 AKD的吸附量和改性后的疏水性均大于绢云母,且在AKD与填料的质量比较高的情况下,改性滑石粉的施胶效果好于改性绢云母的。AKD吸附于滑石粉和绢云母上,不降低施胶效果,并显著提高纸张抗张强度。利用 FT-IR、XPS等手段就 AKD对填料改性机理的分析表明,AKD通过物理吸附沉积在滑石粉和绢云母上。在改性填料悬浮液的放置过程中,吸附于绢云母上的AKD比吸附于滑石粉上的水解速度慢,且其内酯环基团与绢云母表面的活性基团发生了某种化学结合。

AKD;填料;改性;FT-IR;XPS

填料表面改性是指用物理、化学、机械等方法对填料表面进行处理,根据实际需要有目的的改变填料表面的物理化学性质,如表面晶体结构和官能团、表面能、表面润湿性、电性、表面吸附和反应特性等,以满足现代新材料、新工艺和新技术发展的需要。目前,造纸工业常用的填料主要包括滑石粉、碳酸钙及高岭土等无机填料。这些无机填料可以提高纸料的滤水性能,降低纸张生产过程中的能耗,改善纸张的光学性能、平滑度和印刷适性。但同时也会影响纤维间的氢键结合、并吸附大量施胶剂,降低纸张强度和施胶剂的施胶效率[1]。填料作为硬度远高于纤维素纤维的填充材料,还会增加抄纸设备的磨损[2]。碳酸钙填料的碱性特质用于酸性抄纸体系中也会分解释出二氧化碳和钙离子而影响纸机的运行并产生各种纸病。因此,为充分发挥填料的优势,降低其不利影响,适应各种纸张的加填要求,填料改性已经成为造纸科学研究中的重点领域之一,如为减少造纸填料碳酸钙在机械浆中加填时的分解而进行的酸稳定改性[3-5];为降低填料对纸张强度的不利影响而进行的淀粉、壳聚糖、纤维素及其衍生物、聚乙烯醇等水溶性聚合物包覆改性[6-9];为提高填料留着率而进行的填料阳离子化改性[10];为提高加填纸张的施胶性能而进行的淀粉-脂肪酸包合物改性[11];将施胶与加填合二为一的填料疏水改性[12-15]等。其中,疏水改性的填料不但为纸张提供了良好的抗水性能,也减少了普通的施胶和加填对纸张强度造成的双重损伤[15]。如果是利用未经乳化的施胶剂直接对填料进行吸附改性,还可省去乳化剂,降低施胶成本。因此,填料的疏水改性是一种具有广阔应用前景的填料改性方式。

滑石粉具有亲脂性,是疏水改性研究中最常用的填料;绢云母作为填料取代部分高岭土可明显提高纸张的施胶性能[16]。AKD和石蜡由于熔点低且常温下为固态,吸附于填料上不易解吸而常用作填料的疏水改性剂,其中尤其以 AKD改性填料的施胶效率高[13,15]。然而,有关AKD对填料尤其是绢云母疏水改性和改性机理的系统研究很少。本实验主要通过常规实验配以红外光谱 (FT-I R)和 X射线光电子能谱(XPS)等分析手段,研究 AKD对滑石粉、绢云母的改性效果和作用机理。

1 实 验

1.1 原料

AKD蜡片、AKD乳液、滑石粉 (3000目)、绢云母粉 (3000目)、CPAM (相对分子质量 800万)均为市售工业品;漂白阔叶木浆 (打浆度为 40°SR)取自山东某纸厂;钠基改性膨润土由钙基膨润土原矿经由氟化钠改性、提纯后获得,原矿取自山东潍坊,改性、提纯方法参见参考文献 [17]。

1.2 实验方法

1.2.1 AKD对填料的疏水改性

将填料 (滑石粉、绢云母)按 20%的质量分数分散在水中,调节悬浮液 pH值到 6,在 JRJ300-D-I剪切乳化机的剪切搅拌下于水浴中加热,当温度升高到 60℃后,加入 AKD蜡片,待其熔融后,在8000 r/min转速下继续搅拌 5 min,将混合物迅速冷却至室温,然后过 100目筛。通过筛网的填料悬浮液即为疏水改性填料。

称量未通过 100目筛的 AKD,用加入的 AKD蜡片的量减去未通过 100目筛的 AKD的量,即为吸附于填料上的 AKD量,其与加入的AKD的质量分数即为填料对AKD的吸附比率。

1.2.2 手抄片的抄造及施胶度、抗张强度的测定

将漂白阔叶木浆在 1.5%的浆浓下疏解成浆,加入相对绝干浆质量 30%的改性填料 (约占总纸料量的 23%;如果不加填,则直接稀释浆料;如果填料和 AKD乳液分别加,则先加入与吸附AKD相同量的商品AKD乳液,混合均匀后,再加入相对绝干浆质量 30%的未改性填料),并将浆料稀释至 1.0%,然后在 500 r/min转速搅拌下加入相对绝干浆质量0.03%的 CPAM,搅拌 60 s后将浆料稀释至 0.2%,接着加入相对绝干浆质量 0.3%的钠基改性膨润土,继续搅拌 30 s。然后在 Rapid-Kothen PTI抄片机上抄取定量为 80 g/m2的手抄片,手抄片用 FI 119烘缸(L&W)在 100℃下干燥。

手抄片的静态接触角在 JC2000CI静态接触角测量仪上测定,施胶度按照 GB/T5405—2002测定,抗张强度按照 GB/T 453—2002测定。

1.2.3 AKD改性填料及其施胶纸张的 FT-I R和 XPS分析

FT-I R:AKD改性滑石粉和 AKD改性绢云母在45℃下真空干燥 10 h,然后制样。填料及改性填料均采用溴化钾压片法制样,在 I RPretige-21傅里叶变换红外光谱仪上进行 FT-I R分析。

XPS:取适量AKD改性滑石粉和AK D改性绢云母分别涂于 3 mm×3 mm的玻璃片上,在 45℃下真空干燥 10 h,在 PHI-5300X射线光电子谱仪上进行 XPS分析。

2 结果与讨论

2.1 滑石粉和绢云母对AKD的吸附

滑石粉和绢云母均为层状硅酸盐矿物,其表面具有弱疏水性并呈化学惰性,对某些有机物有很强的亲和性,且粒度越小,层面剥离程度越大,亲脂性越强。为了确定滑石粉和绢云母对 AKD的吸附能力,研究了超细滑石粉和绢云母对 AKD的吸附比率随AKD与两种填料质量比变化的情况,结果如图1和图2所示。

图1 滑石粉对AKD的吸附比率随AKD与滑石粉质量比的变化情况

图2 绢云母对 AKD的吸附比率随 AKD与绢云母质量比的变化情况

从图1可以看出,当 AKD与滑石粉的质量比小于 1∶5时,滑石粉对 AKD的吸附比率为 100%,滑石粉能完全吸附改性混合液中的 AKD,当 AKD与滑石粉的质量比超过 1∶5后,改性混合液上层有漂浮的AKD蜡片,表明滑石粉已达到最大吸附量。

从图2可以看出,当 AKD与绢云母的质量比小于 1∶15时,绢云母能完全吸附改性混合液中的AKD,当 AKD与绢云母的质量比超过 1∶15后,改性混合液上层有漂浮的 AKD蜡片,表明绢云母能将 AKD完全吸附的最大 AKD与绢云母的质量比为 1∶15。而滑石粉对 AKD的最大吸附质量比为1∶5,说明绢云母对AKD的吸附能力比滑石粉的弱。

2.2 AKD改性填料的疏水性能与施胶作用

利用AKD改性滑石粉和绢云母的目的是将施胶剂吸附于填料上,提高填料的疏水性,使填料获得施胶作用。因此,在确定了滑石粉和绢云母对 AKD的吸附能力之后,研究了 AKD改性滑石粉和绢云母的疏水性能和施胶作用。表1是两种填料用 AKD改性前后施胶纸张的静态接触角和施胶度。改性时,AKD与滑石粉和绢云母的质量比均为 1∶100,此时AKD可全部吸附于滑石粉和绢云母上,即两者在相同质量下吸附的AKD量相同。

表1 滑石粉、绢云母改性前后施胶纸张的静态接触角和施胶度

从表1可以看出,两种填料经 AKD改性后,其疏水性大幅度提高,其中滑石粉由于自身的亲水性较弱,改性前纸张的静态接触角为 51°,经 AKD改性后纸张的静态接触角可高达 112°,具有很强的疏水性;而绢云母自身的亲水性较强,改性前纸张的静态接触角为 23°,经过 AKD改性后纸张的疏水性虽有大幅度提高,但静态接触角仍小于 90°。

从表1还可以看出,虽然滑石粉自身具有一定的疏水性,未经改性时与绢云母一样,不具有施胶作用。经AKD改性后,两种填料均具有良好的施胶作用,且 AKD改性滑石粉的施胶效果略好于改性绢云母。由于实验中改性滑石粉和绢云母对 AKD的吸附量相同,按说两者施胶效果的差异应来自于滑石粉自身及改性后较高的疏水性。然而,两者施胶作用的差异远没有改性填料疏水性能的差异大。说明 AKD改性后填料的疏水性不是其产生施胶作用的决定因素。

2.3 AKD与填料质量比对施胶性能的影响

在滑石粉和绢云母对AKD能完全吸附的AKD与填料的质量比下,制备不同 AKD与填料质量比的改性填料,在浆料 pH值为 8.0时用其进行浆内施胶,所得施胶纸张的静态接触角随 AKD与填料质量比的变化情况如图3所示,其中改性填料相对于绝干浆的加入量为 30%。

图3 AKD与填料的质量比对纸张静态接触角的影响

从图3可见,随着 AKD与填料质量比的提高,改性填料施胶的纸张静态接触角逐渐增大,且 AKD改性滑石粉与AKD改性绢云母施胶纸张之间的差异逐渐加大。当 AKD与滑石粉的质量比为1∶40时,纸张的静态接触角接近 124°。当 AKD与绢云母的质量比为1∶40时,纸张的静态接触角接近 120°。AKD与填料质量比大于 1∶100时,AKD改性绢云母浆内施胶纸张的静态接触角与 AKD改性滑石粉相比要低3°～10°。但 AKD与绢云母质量比为 1∶120时却可使纸张的静态接触角达到 106°,而此时 AKD改性滑石粉施胶纸张的静态接触角为 104°,反而比 AKD改性绢云母施胶纸张的低 2°。

图4所示为AKD与填料的质量比对纸张施胶度的影响。改性填料相对于绝干浆的加入量为 30%。

从图4可以看出,随着 AKD与填料质量比的提高,改性填料赋予纸张的施胶度逐渐增大,AKD改性滑石粉与改性绢云母赋予纸张的施胶度差异也逐渐增大,改性滑石粉的施胶效果好于改性绢云母的。但当 AKD与填料的质量比为 1∶120时,两者对纸张的施胶效果差异不大。

图4 AKD与填料的质量比对纸张施胶度的影响

2.4 AKD改性滑石粉和绢云母对纸张强度的影响

AKD改性滑石粉和绢云母能赋予纸张良好的施胶性能,但是否将施胶剂和填料对纸张强度的不利影响合二为一还需要通过实验进行验证。为此,研究了滑石粉或绢云母和 AKD的不同添加方式对纸张施胶性能和强度的影响,结果如表2所示。加入滑石粉或绢云母和AKD乳液或AKD改性滑石粉或改性绢云母时,AKD与滑石粉、AKD与绢云母的质量比均为1∶100,AKD与滑石粉、AKD与绢云母相对于绝干浆的总加入量为 30%。

表2 AKD与填料不同添加方式对纸张施胶度和抗张强度的影响

从表2可以看出,不论是加填滑石粉还是绢云母,均明显降低纸张的抗张强度,且加填滑石粉时降低程度稍大。在加填后的纸浆中再加入 AKD施胶剂乳液则进一步降低纸张的抗张强度。但如果加填AKD改性滑石粉或绢云母,对纸张强度的影响与只加滑石粉或绢云母时相近。这表明加填 AKD改性滑石粉、AKD改性绢云母确实可以减少 AKD施胶剂对纸张强度的不利影响。AKD对滑石粉亲水性的降低只稍稍增加了滑石粉对纸张强度的不利影响;对绢云母亲水性的降低则对纸张抗张强度没有什么影响。在施胶方面,AKD改性滑石粉、AKD改性绢云母施胶的纸张与滑石粉或绢云母和 AKD乳液分别加填和施胶的纸张施胶度相差不大。

2.5 AKD改性滑石粉和绢云母的 FT-IR分析

滑石的结构单元层由上下两层硅氧四面体片和中间镁氧八面体层组成。暴露于表面的硅氧四面体为非极性,具有亲脂性,只有边缘Mg—OH具有亲水性。因此,滑石粉的平面部分对 AKD具有较高的物理吸附作用。图5所示为经 45℃真空干燥 10 h的 AKD改性滑石粉样和 AKD改性滑石粉悬浮液放置 100 d后的水解样的 FT-IR图。由图5可知,滑石粉的红外吸收峰为:3674 cm-1的 vOH吸收带,669 cm-1的ρOH吸收带,1016 cm-1的 vSi—O伸缩振动带,710 cm-1的 Si—O垂直层振动弱吸收带,534 cm-1的弱的锐吸收带,与垂直的 vSi—O—Mg振动有关,480 cm-1弱吸收带主要是δSi—O摇摆振动。2918 cm-1和2840 cm-1是—CH2振动吸收带,来自于 AKD的两个长链烷基,表明滑石粉表面确实吸附了 AKD,且放置 100 d后的水解样中,仍有相当部分的 AKD或其水解产物吸附于滑石粉上。

图5 AKD改性滑石粉及其水解样的 FT-IR图

从图5中还发现了 AKD四元内酯环的特征吸收峰[18]:1875 cm-1和 1725 cm-1。1725 cm-1吸收峰归属于与四元内酯环相连的1875 cm-1吸收峰为四元内酯环的振动吸收带,内酯环的另一特征吸收峰 vC—O—C与滑石粉的 vSi—O吸收峰重叠。由于 AKD的活性反应基团和疏水性的烷基链均完整地保存下来,证实有部分吸附于滑石粉上的AKD为物理吸附,并据四元内酯环的出峰位置判断所吸附的 AKD处于无定形的非结晶状态[18]。比较图5中的AKD改性滑石粉和其水解样发现,AKD改性滑石粉经长时间以悬浮液的形式放置后 (100 d),虽然也出现了 AKD四元内酯环的两个特征吸收峰,但明显减弱,表明 AKD确实发生了水解,但并未完全水解。普通 AKD乳液的保存期为 60 d,说明AKD吸附在滑石粉填料表面并未显著加速其水解。

绢云母具有 2∶1型的层状硅酸盐结构,由上下两层硅氧四面体与中间的铝-羟基八面体构成。其四面体的顶氧与附加阴离子 (OH-)构成活性结晶水(H2O)基团,位于两层硅氧四面体层的中间,形成厚度为 10Å的三重薄层,薄层之间高钾离子松散地结合起来,易劈成极薄的片状,具有较大的平面面积,且极易水化,对 AKD的物理吸附性能较滑石粉差。图6是 AKD改性绢云母和 AKD改性绢云母悬浮液放置 100 d后的水解样的 FT-IR图。图中绢云母的各特征吸收峰的归属为:3620 cm-1为 Al—OH伸缩振动 ,1062 cm-1为 Si—O—Si伸缩振动 ,935 cm-1为O—H弯曲振动,798 cm-1为 Si—O—Al伸缩振动,524 cm-1为 Si—O—Al弯曲振动 ,470 cm-1为 Si—O弯曲振动。2916～2918 cm-1和 2849 cm-1是 —CH2伸缩振动吸收带,同样归属为 AKD的烷基链,证明AKD吸附在绢云母上。

图6 AKD改性绢云母及其水解样的 FT-IR图

从图6中可观察到 1720 cm-1和 1875 cm-1AKD的两个特征吸收峰,且AKD改性绢云母的 1875 cm-1代表AKD内酯环的的吸收峰较为明显,而 AKD改性绢云母水解样此峰不明显,但另一个代表AKD内酯环双键的特征吸收峰 (1720 cm-1)则变化不大,表明至少有部分 AKD以物理吸附的形式吸附在绢云母上,即使是放置 100 d,也并未引起AKD的严重水解,但内酯环特征峰的减弱说明吸附于绢云母上的 AKD很可能在放置过程中逐渐以其内酯环基团与绢云母表面的活性基团发生了某种化学结合。

这里需要说明的是,由于AKD与滑石粉和绢云母的质量比很小,造成 1875cm-1和 1725 cm-1处 AKD的特征吸收峰不明显,为此,利用 XPS表面分析技术对AKD与滑石粉和绢云母之间的结合情况做了进一步的分析。

2.6 AKD改性滑石粉和绢云母的XPS分析

XPS是一种表面分析技术,主要分析试样表面的化学元素组成及各种化学元素的结合状态,对无机样品的采样深度为1～3 nm,对有机物的采样深度为 1～10 nm。因此可用于分析吸附于填料表面的AKD与填料的结合情况。图7为AKD改性滑石粉和 AKD改性绢云母及各自水解样的 XPS全谱图,其中 (a)为 AKD改性滑石粉,(b)为 AKD改性绢云母, (c)为 AKD改性滑石粉水解样, (d)为 AKD改性绢云母水解样。表3为AKD改性填料及其水解样的O/C的峰域面积比值。

表3 AKD改性填料及其水解样的 O/C峰域面积比

图7 AKD改性填料及其水解样的 XPS全谱图

由图7及表3可见,AKD改性填料水解样 (c、d)的O/C的峰域面积比值要大于相应 AKD改性填料 (a、b)的 O/C的峰域面积比值,可能是 AKD改性填料悬浮液随着放置时间的延长,部分AKD水解,部分AKD从填料表面解吸,致使填料表面未吸附AKD的面积增大,填料表面的硅氧四面体裸露,导致放置 100 d的 AKD改性填料表面的氧所占比值增大。另外,就AKD改性滑石粉与改性绢云母两者之间的比较,AKD对滑石粉的覆盖率虽然大于对绢云母的覆盖率,但吸附于滑石粉上的AKD比吸附于绢云母上的 AKD更易水解或解吸,经放置 100 d后,AKD对两者的覆盖率已经非常接近。

图8(a)、(b)、(c)和 (d)分别是 AKD改性滑石粉、AKD改性绢云母、AKD改性滑石粉水解样和AKD改性绢云母水解样的 XPS C1s波形谱图;表4是AKD改性填料及其水解样的 XPS碳解析表。

表4 AKD改性填料及其水解样的 XPS碳解析表

有研究表明[19],碳原子上每连接一个氧原子,碳原子的结合能就向高结合能方向位移 1.5 eV。因此,距 C—C主峰 1.5 eV处的峰应为与羟基或醚基相连碳的 C1s峰,距 3.0 eV处的峰应为羰基碳的 C1s峰,距主峰约 4.5 eV处的峰应为酯基或羧基碳的 C1s峰,离主峰 6～7 eV的 C1s峰为π>π＊跃迁的振激峰。由此推断,图8中结合能约为 285 eV、285.75～286.40 eV、287.17～288.01 eV及 288.75～288.95 eV处的 4个峰应分别对应于 C—C、C—O、及O—4个官能团,如表4所示,表中同一官能团在不同填料改性样之间结合能的差异应来源于与碳原子相连的其他原子的不同及与之相连的氧原子在不同样品中的化学环境不同造成的。如吸附于滑石粉上的 AKD的 C—O结合能与吸附于绢云母上的 AKD的C—O结合能之间由于滑石粉与绢云母对AKD吸附作用的差异有所不同,AKD部分水解之后 C—O结合能也发生了相应变化。

图8 AKD改性填料及其水解样的 C1s波形谱图

另外,从表4还可以看出,放置 100 d的改性填料悬浮液,O—所占比例减少所占比例增加,说明AKD发生了部分水解,AKD改性滑石粉的变化比 AKD改性绢云母的变化更大,表明吸附于滑石粉上的AKD比吸附于绢云母上的AKD更容易水解。同时,长时间放置后的 AKD改性滑石粉水解样的 C—O功能基损失较多,改性绢云母水解样的 C—O功能基损失较少,说明吸附于绢云母上的AKD不但不易水解,其与填料间的结合也不易受到破坏。

3 结 论

AKD改性滑石粉和 AKD改性绢云母提高了两种填料的疏水性,能提供良好的施胶作用。随着AKD与填料质量比的提高,改性后的填料施胶效果随之提高,滑石粉对 AKD完全吸附的最大 AKD与滑石粉质量比为 1∶5,而AKD与绢云母质量比为 1∶15时,AKD可全部吸附于绢云母上。与分别加填滑石粉、绢云母再进行 AKD乳液施胶相比,AKD吸附于滑石粉和绢云母上,未降低 AKD的施胶效果,还能显著提高纸张的抗张强度。

在AKD改性填料中,AKD通过物理吸附沉积在滑石粉和绢云母上。在改性填料悬浮液的放置过程中,吸附于滑石粉上的 AKD比吸附于绢云母上的AKD更易发生水解和解吸,其水解产物吸附于滑石粉上也使滑石粉保持了更高的疏水性能;吸附于绢云母上的 AKD则水解速度较慢,且其内酯环基团与绢云母表面的活性基团发生了某种化学结合。

[1] KarademirA,Chew Y S,Hoyland R W,et al.Influence of fillerson sizing efficiency and hydrolysis of alkyl ketene dimmer[J].Canadian Journal of Chemical Engineering,2005,83(3):603.

[2] Shen J,Song Z,Qian X,et al.Modification of papermaking grade fillers:a brief review[J].Bioresources,2009,4(3):1190.

[3] 沈 静,宋湛谦,钱学仁,等.造纸填料级碳酸钙的酸稳定改性[J].中国造纸,2007,26(3):50.

[4] Shen J,Song Z,Qian X,et al.Modification of precipitated calcium carbonate filler using sodium silicate/zinc chloride based modifiers to improve acid resistance and use of the modified filler in papermaking[J].Bioresources,2009,4(4):1498.

[5] Shen J,Song Z,Qian X,et al.A preliminary investigation into the use of acid-tolerantprecipitated calcium carbonate fillers in papermaking of deinked pulp derived from recycled newspaper[J].Bioresources,2009,4(3):1178.

[6] 沈 静,宋湛谦,钱学仁,等.改善碳酸钙加填纸强度性能的研究进展[J].中国造纸,2007,26(5):49.

[7] Yan Z,LiuQ,Deng Y,et al.Improvementofpaper strengthwith starch modified clay[J].Journal of Applied Poly mer Science,2005,97(1):44.

[8] 沈 静,宋湛谦,钱学仁,等.造纸填料级沉淀碳酸钙的壳聚糖覆膜改性与应用[J].中国造纸,2008,27(1):21.

[9] Ibrahim M M,Mobarak F,EI-Din E I S,et al.Modified Egyptian talc as internal and surface treatments for papermaking[J].Tappi Journal,2009(4):15.

[10] 陈均志,赵艳娜,唐宏科.新型铝-锆酸酯偶联剂的制备及其对轻质碳酸钙表面性能的影响[J].化学世界,2005(3):137.

[11] Yoon S,Deng Y.Starch-Fatty Complexd Modified Filler for Papermaking[J].Tappi Journal,2006,5(9):3.

[12] Ibrahim M M,Mobarak F,EI-Din E I S,et al.Modified Egyptian talc as internal sizing agent forpaper making[J].Carbohydrate Polymers,2009,75:130.

[13] 王 建,王志杰,胡 玮.滑石粉基AKD施胶剂的制备及应用[J].中国造纸,2006,25(6):13.

[14] 杨德清,杨肖杰,刘温霞.疏水改性填料用于纸张施胶[J].中华纸业,2009,30(6):35.

[15] 王 建,王志杰,高文立.新型石蜡基施胶剂的制备及应用[J].中国造纸学报,2006,21(3):60.

[16] Perng Y,Wang E I.Developmentof a functional filler:swelling sericite[J].Tappi Journal,2004,3(6):26.

[17] 董元锋,刘温霞.膨润土改性及其对二次纤维的微粒助留助滤作用[J].中国造纸,2006,25(12):19,

[18] 郭良文,卢 林,卢金杰.AKD中性施胶剂研究.IIIAKD的 I R定性[J].造纸化学品,1996,8(4):1.

[19] 翼克检,张银生,张以河,等.聚丙烯腈纤维炭化过程中纤维表面的 XPS研究[J].高分子材料科学与工程,2003,19(1):205.

M odification of Talc Powder and Sericite by AKD and ItsM echan is m

YANGDe-qing L IU Wen-xia＊
(Key Lab of Paper Science and Technology of M inistry of Education,Shandong Institute of Light Industry,Ji'nan,Shandong Province,250353)

Talc powder adsorbsmoreAKD than sericite and theAKD modified talc powder shows higher hydrophobicity than themodified sericite.The sizing perfor mance of the modified talc powder is better than thatof the modified sericite at highermass ratio ofAKD to filler.The incorporation ofAKD with the fillers does not reduce the paper strength by filling and sizingwhile remains similar sizing efficiencywith that ofAKD emulsion.The modification mechanism ofAKD modified fillerswas analyzed bymeans of FT-IR and XPS.The results indicate that AKD is deposited on the talc powder and sericite mainly as an amorphous form by physical adsorption.The hydrolysis of the AKD deposited on sericite is slower than thaton talc powderwhen the modified fillers stand for a long time in water suspension.The AKD on sericite chemically reactswith the active groups of sericite surface through its functional group of lactone ring.

AKD;filler;modification;FT-I R;XPS

TS753.9

A

0254-508X(2010)04-0001-07

杨德清先生,硕士研究生;主要研究方向:造纸化学品与功能纸。

(＊E-mail:liuwenxia@sdili.edu.cn)

2009-11-30(修改稿)

本课题为国家自然科学基金资助项目 (20976099)和山东省自然基金资助项目 (Y2005B17)。

(责任编辑:马 忻)