[普通]造纸填料留着的改善及加填料的施胶障碍控制

造纸填料通常为无机填料，主要包括滑石粉、二氧化钛、碳酸钙及高岭土等，其应用可显著改善纸品的不透明度、白度、光泽度、平滑度、孔隙度、尺寸稳定性、油墨吸收性、印刷适应性及书写适应性等，并可显著降低造纸成本，具有十分重要的应用价值。然而，随着填料用量的增加，造纸填料的应用可产生一系列问题，其中填料留着及加填纸的施胶障碍问题值得予以关注。

造纸填料的粒子尺寸远远小于纸浆纤维，往往不能有效地借助于机械截留作用而实现其自身的留着，当将其直接引入至纸料体系中时，其在纸幅中的留着性能具有一定局限性。此外，随着填料用量的增加，填料留着率往往有所下降，使造纸白水体系中的细小组分含量显著增加，由此在一定程度上增加了实际应用的困难性，也使加填量具有一定局限性（通常在质量分数15％～20％以下）。因此，造纸填料留着的改善具有十分重要的意义。

施胶剂分为浆内施胶剂和表面施胶剂二大类，可赋予纸品抵抗液体渗透的性能，在造纸工业中具有重要的用途。对于浆内施胶剂而言，我国纸品总量中的70％左右需要进行浆内施胶，因此浆内施胶剂具有十分广阔的应用前景。然而，造纸填料的应用对浆内施胶剂的施胶效率往往会产生负面影响，使达到特定施胶效果所需的施胶剂用量及施胶成本增加，由此产生了施胶障碍。这主要是因为，造纸填料的比表面积远远大于纸浆纤维，可对浆内施胶剂产生优先吸附，使大量的胶料粒子吸附至填料粒子表面；随着填料用量的增加，施胶障碍现象将尤为突出，纸品往往难以获得符合应用标准的施胶度，且施胶剂用量也难以控制，由此也使加填量往往局限于一定范围内，增加了实际应用的困难性和复杂性。因此，加填纸的施胶障碍控制也具有十分重要的意义。

助留剂在造纸湿部的添加是目前国际上用于改善填料留着的最为重要的途径，在工业生产中已得到了十分广泛的应用，其他相关技术的报道较少。硫酸铝是最早使用的助留剂，聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、聚二烯丙基二甲基氯化铵、聚酰胺多胺-环氧氯丙烷、阳离子淀粉、阳离子瓜尔胶及壳聚糖衍生物等助剂单独使用在一定条件下可有效地改善填料留着，阳离子/阴离子聚合物、聚氧化乙烯/辅助剂、阳离子聚丙烯酸胺/膨润土、阳离子淀粉/二氧化硅、阳离子淀粉/氢氧化铝、阴离子聚丙烯酸胺/阳离子氢氧化铝镁、阳离子淀粉/聚合硅酸硫酸铝及有机微聚物助留体系等也具有较高的应用价值。近年来，国际上关于助留剂的研究仍十分活跃，助留剂的应用显示出巨大的潜力。

纤维/填料复合技术是在一定条件下将纸浆纤维与填料复合制备成纤维/填料复合物的一类技术，可十分有效地改善填料留着，国外已出现了一些相关报道。Cousin等的研究结果表明，将纸浆进行打浆处理，使其发生一定程度的细纤维化，暴露出一定数量的微细纤维，将所得纸浆与氢氧化钙或氧化钙混合，经相应处理后得到混合悬浮液，向其中引入二氧化碳，使之发生原位沉淀反应，在一定条件下可得到纤维/填料复合物，所得复合物可与未经处理的纸浆配合而用于纸品的生产，填料留着可得到显著改善。Matthew等的研究结果表明，将纸浆直接与氢氧化钙或氧化钙混合，向其中引入二氧化碳，在一定条件下可得到纤维/填料复合物，所得复合物可直接用于纸品的生产（无需与未经处理的纸浆配合）。Koukoulas等的研究结果表明，将含有细小纤维或填料的造纸网下白水与纸浆混合，对其进行浓缩处理，向其中引人氢氧化钙（或氧化钙）及二氧化碳，在一定条件下制得纤维/填料复合物，所得复合物可有效地用于纸品的生产。

纤维改性与处理技术的应用在一定条件下也可改善填料留着，国外已有报道。Bratskaya等的研究结果表明，当将取代度在0.25~1.54范围内的阳离子淀粉用于纸浆纤维的改性时，阳离子淀粉在纤维上的吸附量受取代度及直链／支链摩尔比的影响，且直链／支链的摩尔比的影响更为显著；经改性处理后，纤维表面易于出现局部过阳离子化（Local Over－charging），填料留着得到显著改善。Roux等曾采用次氯酸钠、溴化钠及个4-乙酰氨基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶氧在一定条件下对预热法木片磨木浆进行处理，将纸浆纤维中的羟基氧化为羧基，又针对纸浆纤维中的羧基的酰胺化及改性纤维在手抄纸中的应用性能等进行了研究，结果表明，纸浆纤维中的COO^-及NH₄⁺”的存在可在一定条件下改善填料的留着性能

纤维的外表面细纤维化处理在一定条件下可改善填料留着，国外已有报道。纤维的外表面细纤维化（External Fibrillation）是指采用特定的打浆方式使纤维外表面暴露出一定数量的微细纤维。Kang最近的研究结果表明，在一定条件下，当采用一种特定的产自日本的超精细摩擦式打浆机（Ultra－fine Friction Grinder，对纸浆纤维进行处理时，纤维的内表面细纤维化及卷曲化可控制在一定范围内，纤维的外表面细纤维化起主要作用，随着外表面细纤维化程度的提高，填料留着在一定条件下可得到改善，纤维的外表面细纤维化处理可有望成为调控填料留着性能的一种方法。

填料改性与处理技术的应用可在一定条件下改善填料留着，国内外均有报道。Lambert等指出，在一定条件下将阳离子淀粉与阴离子淀粉的混合物用于造纸填料级碳酸钙的改性与处理，所得填料可有效地用于纸品的生产，填料留着可得到显著改善，且改性后的填料还可适用于酸性抄纸体系。Tana-ha等的研究结果表明，采用聚二烯丙基二甲基氯化铵对填料进行改性与处理，填料留着可得到显著改善。此外，国内已有研究表明，单独采用以AL₂O₃·H₂O及将其与P₂O₅配合可用于滑石粉填料的改性，填料在纸幅中的留着率可在一定程度上得到改善

对于加填纸的施胶障碍控制而言，国际上有关的报道相对较少，主要为填料改性与处理技术，主要包括基于阳离子聚酰胺多胺树脂类聚合物的填料改性与处理技术、基于淀粉/脂肪酸皂的填料改性与处理技术、基于脂肪酸皂/金属离子的填料改性与处理技术及基于丙烯酸丁酯-丙烯腈共聚物的改性与处理技术。经改性与处理后，填料的疏水性得到改善，从而提高了纸料的可施胶性（Sizahility）。

基于阳离子聚酰胺多胺树脂类聚合物的填料改性与处理技术可在一定条件下有效地用于加填纸的施胶障碍控制。Gill指出，采用阳离子聚酰胺多胺树脂类聚合物对填料进行改性及处理后，施胶剂用量可显著降低，具有较高的应用价值；此外，经改性及处理后，填料留着及加填纸的强度性能也可得到显著改善

基于淀粉/脂肪酸皂的填料改性与处理技术也可用于加填纸的施胶障碍控制。Kurrle指出，对淀粉进行糊化处理后，将淀粉的水溶液与脂肪酸皂（脂肪酸的钠盐或钾盐）混合，在一定条件下可得到淀粉/脂肪酸皂复合物，将此复合物引入至填料悬浮液中，可得到改性填料，改性填料表面的复合物可为施胶剂提供键合点，从而可有效地改善施胶剂的应用性能。将淀粉/脂肪酸皂复合物用于沉淀碳酸钙的改性与处理，可显著改善加填纸的施胶度，且经改性处理后，填料留着率无明显变化。此外，Kurrle还进一步指出，经改性及处理后，加填纸的强度性能也可得到显著改善。

基于脂肪酸皂/金属离子的填料改性与处理技术也可改善施胶剂在加填纸中的应用性能。Gill指出，在一定条件下将脂肪酸皂（C12－C22）与金属离子（如 AI3⁺）配合对造纸填料进行改性与处理，可得到疏水性改性填料，其应用可显著提高施胶剂的应用效率，达到控制施胶障碍的目的，且当脂肪酸皂的碳链上的碳原子个数在16－19之间时，改性填料的

在一定条件下，将丙烯酸丁酯-丙烯腈共聚物的分散液引人填料悬浮液中，对造纸填料进行改性与处理，可显著改善填料的疏水性。Gill指出，基于丙烯酸丁酯-丙烯腈共聚物的改性填料的应用可显著改善施胶剂在加填纸中的应用性能，降低施胶剂用量，改善相应纸品的印刷性能，对于未改性填料而言，随着纸品中PCC填料含量的增加，其施胶度显著下降，而采用丙烯酸丁酯-丙烯腈共聚物对PCC填料进行改性处理后，纸品的施胶度显著增加，且当共聚物用量达到1.0g/100g（PCC）及以上时，纸品的施胶度随填料含量的增加而增加。由此可知，在较低的用量范围内，丙烯酸丁酯-丙烯腈共聚物即具有十分卓越的应用效率，可有效地用于加填纸的施胶障碍控制，具有重要的研究与应用价值。

造纸填料在造纸工业中具有重要的应用价值，其应用前景十分广阔。对于造纸填料应用中所出现的问题而言，其有效解决方法及技术的相关研究具有十分重要的意义。填料留着的改善可进一步提高填料的应用效率，提高加填量，降低造纸成本；加填纸的施胶障碍控制可避免或减轻加填对施胶过程的不利影响．提高施胶剂的应用效率。因此，填料留着的改善及加填纸的施胶障碍控制具有十分重要的意义，是一类值得给予广泛关注的研究课题。对于填料留着的改善而言，助留剂的应用十分关键，具有极高的应用效率和发展潜力，相关技术的研究与开发是近年来造纸湿部化学领域最受关注的研究内容之一，但助留剂的应用也具有一定局极性，这主要是因为，助留剂的应用是以纸料组分的聚集为基础的，往往可对纸页成形及纸品的强度性能产生一定的负面影响；以上所提及的除助留剂应用之外的其他相关技术是近年来出现的一类新技术，在某些程度上具。有一定优势，其相关研究可进一步丰富造纸理论，具有重要的研究价值。对于加填纸的施胶障碍控制而言，国际上出现的相关研究较少，所出现的各种技术主要以造纸填料的疏水化改性为基础，具有重要的应用价值，值得予以关注。