尿素插层高岭土涂布纸中的应用外文翻译资料

 2022-09-15 02:09

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尿素插层高岭土涂布纸中的应用

朱晓燕,严春节,陈洁渝

  • 教育部纳米材料工程研究中心,中国地质大学,武汉430074,中华人民共和国
  • 材料科学与化学工程学院,中国地质大学,武汉430074,中华人民共和国

摘 要

在静态和密封条件下,在95℃ 3.5小时用尿素成功地插层高岭石。尿素插层高岭土用于造纸涂料。高剪切速率下的流变性能进行研究,他们的流动性和刺激的现实涂布纸在超高剪切速率。的结构、形态、化学组成,通过XRD、SEM、ICP-MS测定样品的粒度分布和流变性能、粒度分析仪、流变仪,分别。尿素插层高岭土的粒度变细的插层率增长。泥浆的流变学特性,是假塑性行为改变了复杂的流程,在500mPa的 ·从70.84%增加到74.09%,由于嵌入尿素粘度浆料的固含量。尿素插层高岭土略有改善纸张性能,而更好的流变与超高速提高涂布纸的过程。

关键词:高岭土;插层;流变性能;纸张涂料

1 简介

纸张涂布用高岭土以改善其外观及印刷适性。高岭土作为填料和涂层的纸张行业因其出色的表现在亮度方面,平滑度,不透明度,挑选强度,油墨保持和光泽(Conceicao et al.,2005)。对于高速纸涂层,刀片涂层是最重要的应用技术之一。经济学原因,趋势是以非常高的速度,到纸上3000米/分钟,需要更好的流变性能和更高的固体含量的浆料(Murray和凯勒,1993;Penner和lagaly,2001)浆固含量越高,粘度越高(de Noni et al.,2002)。各种运行性能问题会出现在涂层的过程中,包括固体沉积的形成在刀片上,少的涂层重量控制或网络中断增加造纸机停机时间。关于ScienceDirect接触和支持条隐私政策版权copy;2016 Elsevier公司或其授权人或撰稿人。通过reg;注册商标是Elsevier B.V.Cookie是由本网站使用。下降或了解更多,请访问我们的Cookies网页切换到移动网站

窗体顶端

窗体底端

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一个主要的目标涂层颜色的发展是提高高速度运行,这是由一个复杂的相涂料流变学与其它涂料配方性能像水以及机器参数(如速度,叶片刚度和叶片角度)(willenbacher et al.,1997)。该涂料的流变性能是设计参数的重要问题—在控制参数、和涂装工艺的操作设计(鲍斯菲尔德等人,1999)。它们的特点是粘度,粘度—质量浓度、高剪切粘度、粘弹性和明显的壁滑移效应。流变性好的纸张涂层浆料对纸张表面质量更好。因此,流变学一直被使用判断颜料在造纸工业中的应用的适宜性。在大多数实际应用中,如陶瓷加工或纸涂层,高浓度稳定的高岭土分散控制流动性和稳定性是必要的(Amoros et al.,2010)。高度集中的分散体是有组织的,在准连续的邻近域的对齐,封闭的填充颗粒。结果,随着固体体积的增加加,它们的流变性能急剧增加

因为不排除体积的相互作用也增加了平均间的距离减小(Aossard et al.,2007;jogun和Zukoski,1996;1999;Moan et al.,2003)。为了降低高岭土浆液的粘度,提高其流变性能,许多研究人员已经做了许多研究来改变高岭石颗粒的相互作用。

(1)分散剂如聚合物或表面活性剂的加入

(如硅酸钠、碳酸钠、钠的多聚—丙烯酸、聚磷酸盐)显著降低泥浆的粘度(科南et al.,2008;穆斯塔法和京迪兹,2007;Yuan等人,1998)。

(2)在摇米尔斯分层可能在超高浓度的高岭土分散体的粘度降低的一个可能的途径(asymp;70%)(Bothe et al.,1983)。

插层的方法可以改变高岭石的物理和化学性质、晶体结构及表面化学(sidheswaran et al.,1987)。这些复合材料具有独特的介质(drzechowski et al.,2006),表面积(tsunematsu和立山,1999),结构特性(Frost et al.,1997)和较低的热稳定性(sidheswaran et al.,1987)。其宏观和微观性质的粘土矿物的结构可通过对国外分子如二甲基亚砜、肼、尿素插层发生了变化,甲酰胺和乙酰胺(Lopes等人,2003;michalkova et al,2002)。插层技术可能对高岭土流变学性质有显著的改进。通过化学剥离尿素霉素不同过程的分层:高岭石高岭石在饱和浸渍尿素溶液长期或机械研磨高岭土和尿素的混合物在一定的温度下(Letaief et al.,2006;tsunematsu和Tateyama,1999;valaskova et al.,2007)。Orzechowski等人。(2006)在303 K时,以小时为36小时,以高岭石为饱和水溶液,以尿素为饱和水溶液,制备尿素插层高岭石是在室温下放置14天,离心。我们的知识,插层技术并没有被用来减少高岭石的黏度及尿素插层高岭石的应用研究。在这项研究中,尿素插层高岭石的制备静态干燥工艺及涂布纸。一些物理性质如水潴留、粒径分布、粘度与纸张涂层和高剪切流变性能进行

分析研究流动特性,并刺激实际超高剪切速率下的涂布纸。目标是寻找一个新的为了减少适合涂布纸高岭土粘度的方法。

2 实验方法

2.1 材料与方法

在中国的广东省茂名获得商业水洗高岭土。高岭土的化学组成用ICP-MS测量(Agilent 7500a高岭土产品,美国)(表1)。其它添加剂如尿素(AR,国药集团(上海)化学试剂有限公司)、聚丙烯酸钠(MW为3.5公斤/摩尔,dispex N40,汽巴精化),95级研磨碳酸钙(gx95-gcc,高旭化工有限公司)、丁苯胶乳(cp620na,陶氏化学),淀粉(HAS-1、杭州化工研究院技术有限公司),羧甲基纤维素(hl-40,徐琳助剂(上海)有限公司)和润滑剂(RF OL,润丰造纸化学品)是商业产品。XRD结果记录在Rigaku D / max-3bx衍射仪

用CuKa辐射(30 kV,30 mA,Kalpha;=0.15418 nm,0.20 2theta;/分钟)。利用扫描法得到了高岭石颗粒的形貌电子显微镜(SEM)(FEI公司,伽安踏200)。明显用Brookfield粘度和粘度测定粘度计(Brookfield,dv-i,美国)。我国涂料用高岭土的粘度浓度主要来自66%~70%,由于矿物的形成和生产工艺的形成。粘度浓度值通常用于高岭土工业测量浓度的高岭土分散。它被指定为一个百分比值时粘度的测量在500 mPa。在22℃时在100转使用Brookfield粘度计(Wilson et al.,2006)。根据公式计算样品的粘度浓度:

表一

其中S1、初始固体含量的样品液,%;S2,稀释固体含量样品的浆液,%;eta;1,初始粘度的浆料,mPa;eta;2 ,稀浆粘度,MPa。在毛细管内的流动的流场是非常相似的流量在纸的涂布过程中,如此高的剪切粘度用毛细管流变仪测定数据(ACAV A2超高剪切粘度计,芬兰)在20℃。颗粒尺寸分布(PSD)是由粒度分析仪测定(麦克SediGraph III仪器公司,美国)。亮度的亮度计分析(yq-z-48a,中国)。纸张被一个点涂布机涂(ntb300,中国)。根据纸张的光泽度、印刷表面粗糙度和表面强度等性能进行了测量TAPPI T 459 om-08 T 459 om-08 (2003), TAPPI T 480 om-09 (2005) and TAPPIT 575 om-07 (2007).。通过保持水动态测量获得水分(ACAV A4 DWR,芬兰)。

2.2 高岭石与尿素的插层

在密闭反应器中合成了尿素插层高岭石。首先,高岭石的水分为4%和尿素混合在一起,然后被转移到一个密封的混合物反应器放在烤箱中95℃ 3.5小时的样品夹由尿素在2%和6%的被分别表示为KU2和KU6。原高岭土没有尿素被表示为KU0

2.3 尿素插层高岭土在涂料中的应用

纸涂料的配方,为艺术论文在表2

APX表示纸张涂料包括高岭石

尿素样品插层。纸张是由三种纸张涂料(AP0,AP2和AP6)表示为p-apx和那些艺术纸性能(P–AP0, P–AP2and P–AP6)列在在表5。这一艺术纸是由两次的粘结涂层和顶涂层纸组成的。涂布纸涂布在商业基地一克重67克/平方米的粘结涂层和顶涂层纸对于11士0.3 g/m2的一侧的重量。然后,这些涂层的纸张压延三次线压力125公斤/ 平方厘米和65°C温度后增湿压延处理。

3 结果与讨论

3.1 XRD研究尿素插层高岭石的X射线衍射图

原始高岭土如图1所示。尿素插层高岭土的形成(标记为ICU)按间距增加D = 0.712 nm的证明(2theta;,12.430)为D = 1.06 nm(2theta;,8.310)插层的程度进行监测的插层比出现在以前的研究(wiewiora和布林德利,1969)。在这实验中,插层率为0~6.30%(KU2)56.08(网)。

表二

3.2 尿素插层高岭石样品的物理和流变学性质

通过扫描电镜和粒度分析仪(图2)观察了样品的形状和粒度分布。未经处理的高岭土是一大的六边形颗粒的混合物(图2A)。在相反,尿素插层高岭土KU2,KU6由轻薄的不规则形状的颗粒(图2b和2c)。这些扫描电镜照片表明,尿素插层高岭石颗粒剥离成更细的颗粒,并检测AI-Shameri和雷(2009)。结果可以通过PSD的证明显示粒子的尺寸变得更细,更高的嵌入比。通过valaskova等人也观察到这种现象。(2007)。表3高岭土样品的物理性质。一个有趣的,似乎自我矛盾的现象发生在这个实验。通常情况下,分散的颗粒将是比大粒径更大的颗粒。固体浓度从50%增加到70%(重量/重量),粘度增加约10倍(Barbato et al.,2008a)。原因是的剪切变稀行为是更容易的大颗粒布朗运动是不太有效的。布朗运动的影响是对于小颗粒,因此,更高的剪切速率的值需要达到相同数量的剪切变稀(桑切斯米歇尔,2005)。在这个实验中,KU2和KU6粘度的粘度比KU0更低,但粒度更细比KU0。高岭石的粘度浓度升高从70.84%到74.09%,尿素含量从零增长至6重,分别为。这是一个吸引的结果为高岭石在纸涂料,因为粘度浓度达到的水平美国高岭石(73%)和巴西高岭石(74%)。这种现象是由尿素插层pH升高相关引起的间的排斥力逐渐加强通过添加的负电荷的高岭石导致在一个的粘度降低(Barbato et al.,2008b)。KU2的pH值KU6均大于7的碱性,KU0少弱酸性的7。斥力之间的相同的带负电荷的粒子边缘和基底表面增加(Apinon and Sitthisak,2006;Chang et al.,1993)。高岭石分散体的卡屋结构及黏度降低。高岭土分散体超高剪切速率下的流动曲线三个样品(KU6,KU2和KU0)在图3所示。这个剪切速率的大小筛选高岭土分散高阶在104-105范围。此范围对应于低的浆料粘度,然后到更好的分散性。图3b,剪切应力与剪切速率的增加而增加。图3a显示现象:

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