论文摘要
粉煤灰纤维是近几年问世的一种新型无机纤维,国内外还未对其展开深入研究,粉煤灰纤维应用于造纸还停留在借鉴于玻璃纤维造纸经验的程度上,在造纸过程中遇到的首要问题便是粉煤灰纤维在水中的分散问题,该问题严重影响到成纸的品质。本研究从粉煤灰纤维的微观结构及其表面性质出发,探索适合于粉煤灰纤维分散的改性方法,并探讨纤维在水中的Zeta电位与分散性之间的关系。本研究对于推动粉煤灰纤维在造纸行业的发展有一定指导意义,并为粉煤灰固弃物的综合利用提供了强有力的保障。本文通过XRD、XRF、固相NMR、IR等一系列表征手段对粉煤灰纤维作了系统地探究,着重考察了其硅铝骨干结构以及表面基团与电性；.采用EDS、ICP等考察粉煤灰纤维的酸碱浸蚀过程,进而选择合适的预处理条件；对粉煤灰纤维作阳离子化改性及工艺优化,并详细探讨了纤维在水中的分散机理。研究结果表明：1.粉煤灰纤维表面光滑,活性基团较少,不利于表面改性；属于逆性玻璃体结构,其中仅有33.8%的硅氧四面体处于三维网络聚集状态,其余均处于群状结构,与玻璃纤维的无规则网络学说的结构模型完全相反。2.常温下,粉煤灰纤维耐碱不耐酸。经酸溶液浸蚀后,纤维长度减小,表面-OH含量增大。盐酸溶液浸蚀会使纤维在硅铝骨干脱落处露出新的一层表面；磷酸浸蚀时H2P04-易与纤维表面的三Al-OH发生亲核取代,生成铝磷酸盐层。3.通过正交实验对两种阳离子化改性作工艺优化,沉降实验法、显微镜照片对比法综合分析证明阳离子淀粉改性后的粉煤灰纤维在水中分散性较好。粉煤灰纤维不能采用玻璃纤维的分散方法,纤维之间因弱酸点、碱性点之间产生的静电吸引而发生缠绕絮聚,经阳离子化后,粉煤灰纤维表面的弱酸点被去除,分散性能随着表面Zeta电位增大而增强。
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摘要Abstract第1章 绪论1.1 粉煤灰纤维1.1.1 粉煤灰1.1.2 粉煤灰纤维概况1.1.3 粉煤灰纤维微观结构1.1.4 粉煤灰纤维中各主要组分作用1.1.5 粉煤灰纤维应用1.1.6 粉煤灰纤维在造纸方面发展概况1.2 课题研究目的和内容第2章 粉煤灰纤维物化性质及微观结构2.1 引言2.2 实验部分2.2.1 材料与试剂2.2.2 渣球含量测定2.2.3 粉煤灰纤维化学成分分析2.2.4 粉煤灰纤维晶相分析2.2.5 粉煤灰纤维中硅氧、铝氧多面体结构分析2.2.6 粉煤灰纤维红外光谱分析2.2.7 粉煤灰纤维Zeta电位分析2.2.8 粉煤灰纤维平均长度、直径的测量2.2.9 粉煤灰纤维表面形貌分析2.2.10 粉煤灰纤维吸水率测定2.3 结果与讨论2.3.1 粉煤灰纤维中渣球含量2.3.2 粉煤灰纤维化学组成2.3.3 粉煤灰纤维晶相2.3.4 粉煤灰纤维固相NMR谱图1（1Al）所处四面体结构类型'>2.3.5 粉煤灰纤维中Q1（1Al）所处四面体结构类型2.3.6 粉煤灰纤维中结构参数计算2.3.7 粉煤灰纤维表面基团及电性2.3.8 粉煤灰纤维长径比2.3.9 粉煤灰纤维表观形貌2.3.10 粉煤灰纤维吸水率2.4 本章小结第3章 粉煤灰纤维酸碱浸蚀性能3.1 引言3.2 实验部分3.2.1 材料与试剂3.2.2 粉煤灰纤维酸碱浸蚀试验3.2.3 粉煤灰纤维平均长度测定3.2.4 粉煤灰纤维表面成分变化分析3.2.5 粉煤灰纤维酸碱浸蚀残液的成分测定3.2.6 粉煤灰纤维表面形貌分析3.2.7 粉煤灰纤维红外光谱分析3.2.8 粉煤灰纤维Zeta电位分析3.3 结果与讨论3.3.1 酸碱处理前后粉煤灰纤维失重3.3.2 酸碱处理前后粉煤灰纤维长度变化3.3.3 粉煤灰纤维酸碱浸蚀过程研究3.3.4 酸碱处理后粉煤灰纤维表面形貌3.3.5 酸碱处理后粉煤灰纤维表面结构变化3.4 本章小结第4章 造纸用粉煤灰纤维表面阳离子化改性研究4.1 引言4.2 实验部分4.2.1 材料与试剂4.2.2 粉煤灰纤维酸预处理4.2.3 粉煤灰纤维表面阳离子化改性4.2.4 粉煤灰纤维表面形貌分析4.2.5 粉煤灰纤维红外光谱分析4.2.6 粉煤灰纤维长度测量4.2.7 粉煤灰纤维表面积测量4.2.8 粉煤灰纤维Zeta电位分析4.2.9 粉煤灰纤维分散效果表征4.3 结果与讨论4.3.1 粉煤灰纤维酸预处理条件筛选4.3.2 粉煤灰纤维阳离子化改性4.3.3 粉煤灰纤维表面Zeta电位与分散性的关系4.3.4 粉煤灰纤维分散机理探讨4.4 本章小结第5章 全文总结与展望5.1 结论5.2 展望参考文献致谢附录
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