高嶺土形狀因子的影響

時間：2014-05-12 09:52:13

作者：世邦機器

紙張涂料涂層的力學(xué)性能對紙張加工和印刷過程是至關(guān)重要的，這些性能包括挺度、抗折疊破裂、抗掉毛掉粉以及抗拉毛強度。而在涂布紙的力學(xué)性能中，挺度和抗張強度無疑是較重要的指標(biāo)，因為高嶺土粒子是扁平的，使得它們在三維方向上的力學(xué)性能不同。因此，有許多對高嶺土形狀因子在造紙中的影響進行相關(guān)研究的報道。

專家以高嶺土（100份）、聚丙烯酸鈉（分散劑，0.3%)、羧甲基纖維素(增稠劑，0.3份）、膠乳（3〜17份）為原料，調(diào)整pH值為8.0后，用孔徑為53^m的篩網(wǎng)來篩選涂料，制備了無涂布基材撐托的涂料涂層，并且測定了作為高嶺土粒子形狀因子函數(shù)的涂層水平抗張強度。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，高嶺土的粒子形態(tài)顯著影響涂層的力學(xué)性能。高嶺土加工設(shè)備對于具有相同粒徑（經(jīng)沉降法檢測）的高嶺土，隨著高嶺土粒子形狀因子的增加，涂層的水平抗張強度和挺度都增加。與其相反，涂層的破裂伸長率降低，這些結(jié)論可通過涂層的微觀結(jié)構(gòu)來理解。研究還發(fā)現(xiàn)，增加填充物的扁平性和減小粒徑都會增大填充的聚合物體系的挺度，這可能是由于基本表面面積或數(shù)量的增加。片狀高嶺土涂料破裂時伸長率的減小與瓷土降低填充聚合物強度是相關(guān)的。這可能源于粒子或空隙邊緣的應(yīng)力集中。

專家研究了高嶺土的顆粒形狀對涂層力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，高嶺土的用途在于長徑比大的高嶺土比長徑比小的高嶺土面內(nèi)抗張強度大，比GCC涂料的面內(nèi)抗張強度高6〜7倍；長徑比大的高嶺土彈性模量值非常大，這些形態(tài)指數(shù)高的高嶺土的彈性模量值比單獨使用GCC時高5〜8倍。而且與廣泛使用的低長徑比的高光澤高嶺土相比，長徑比大的高嶺土對涂層彈性模量要提高60%〜130%。涂布紙彈性模量增加的同時也增大了其挺度。進一步研究表明，對于高嶺土和GCC以1:1(質(zhì)量比）混合組成的涂料，當(dāng)用形狀均勻的高嶺土替代粒子大小相似的塊狀高光澤高嶺土涂布并壓光后，抗彎強度提高了11%。這是因為以超細高嶺土為基本組成的涂層隨其相對密度的增大，其涂層面內(nèi)強度和彈性模量均增大。實驗還發(fā)現(xiàn)對于同種高嶺土來說，扁平狀的仍然優(yōu)于相對大小的塊狀，超扁平狀粒形的高嶺土對紙張的挺度提高較明顯。