微纖化纖維素的制備及其改善包裝紙性能的研究.pdf

1、本文介紹了一種新型的納米級纖維素——微纖化纖維素(MFC)，同時對它的制備及性能進行了一系列的研究。微纖維化纖維素(MFC)是在保留天然纖維素原有聚合度的基礎(chǔ)上，對紙漿纖維反復(fù)進行高強度的均質(zhì)化處理后所得到的具有納米尺度的纖維素產(chǎn)品，是一種新型的高度潤脹的膠體狀纖維素產(chǎn)品[1]。作為一種新型納米材料，MFC具有十分誘人的商業(yè)前景和潛在的應(yīng)用價值，它可作為涂布劑、穩(wěn)定劑、膠黏劑、增稠劑、施膠劑、藥物賦型劑等，因此在食品、藥劑、涂料、化妝品

2、、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域都擁有相當(dāng)廣闊的應(yīng)用潛力。本研究的切入點為將MFC作為涂布液用于紙張涂布，另外，因為MFC安全、環(huán)保、無污染，同時MFC纖維可以與紙張纖維形成強烈的氫鍵作用，作為涂布液可以牢固附著在紙基表面，因此可以將MFC涂布紙用于某些食品的外包裝材料，實現(xiàn)包裝材料的綠色化。
　　本研究中以漂白硫酸鹽闊葉木漿為原材料，首先用PFI磨進行預(yù)處理前的磨漿;然后總結(jié)比較了幾種預(yù)處理方式（機械法、化學(xué)法、生物法、化學(xué)機械結(jié)合法等）的優(yōu)缺

3、點并選擇了一種最優(yōu)的化學(xué)氧化預(yù)處理的方法——TEMPO/NaClO/NaBr氧化系統(tǒng)處理;最后用高壓均質(zhì)機進行高壓均質(zhì)處理得到最終產(chǎn)物MFC。同時通過掃描電鏡、紅外光譜等儀器對MFC的性能進行了表征，并且研究了化學(xué)氧化條件、均質(zhì)化條件對于MFC粒徑、保水值等性能及MFC涂布紙相關(guān)性能的影響。
　　研究結(jié)果表明:當(dāng)PFI磨轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)進行漿料前期處理，化學(xué)氧化條件調(diào)節(jié)為:TEMPO∶NaBr=1∶10，TEMPO用量為0.75％

4、，NaBr用量為7.5％，NaClO用量為60％，NaOH用量為3％（相對于絕干漿樣），均質(zhì)化壓力調(diào)節(jié)為50～60MPa，均質(zhì)化次數(shù)調(diào)節(jié)為20次時，可制備出性能較好的MFC;該工藝下制得的MFC粒徑大約為40nm左右，其表面電荷密度為1689μeq/g，其保水值可達1700％;該制備條件下的MFC涂布紙板強度指標(biāo)和阻氣性能明顯提高:抗張指數(shù)提高約18.4％，耐破指數(shù)提高約401％，耐折度增幅約為106.9％，透氣度大約降低三個數(shù)量級(由

5、原紙的5.316um/Pa·s降低到0.0075um/Pa·s)。
　　此外，本文還對MFC與蟲膠復(fù)配用于紙張涂布后對紙張增強效果的研究。結(jié)果表明，將MFC與蟲膠混合(MFC做底層、蟲膠做面層)涂布于紙張表面比MFC單獨涂布時紙張的阻隔性能有了顯著的提高:透氣度由原紙的5.95um/Pa·s降至涂布紙的0.0002um/Pa·s（大約降低四個數(shù)量級）;水蒸氣透過量也由原紙的1752g/m2·24h降至涂布紙的74g/m2·24h（