羧甲基纤维素对铜版纸涂料流变行为的影响.pdf

张婉清等:焌甲基纤维素对铜版纸涂料流变行为的影响
24055
文章编号:1001-9731(2014)24-24055-05
狻甲基纤维素对铜版纸涂料流变行为的影响
张婉清,唐艳军2…,张俊华2,周丁丁3,沈小创4
(1.浙江理工大学材料与纺织学院轻化工程系,杭州310018
折江理工大学纺织纤维材料与加工技术国家地方联合工程实验室,杭州310018
浙江理工大学材料与纺织学院制浆造纸研究所,杭州310018;
4.浙江理工大学生态染整技术教育部工程研究中心,杭州310018)
摘要:通过在铜版纸面涂涂料中增加羧甲基纤维100000s范围;最终涂料计量时的超高剪切过程,剪
素用量来改善涂料流变性和保水性,对涂料的稳态剪切速率在100000~200000s范围。对于纸张涂
切流变行为进行了研究。结果表明,随着剪切速率的料制备,涂料的低剪切性能是最重要的。本工作着重
增加,涂料表现出剪切稀化,呈现假塑性流体特性;另探讨了CMC用量对铜版纸面涂涂料低剪切速率下稳
外,在同一剪切速率下,增加羧甲基纤维素加入量,涂态流变行为的影响,借助非牛顿流体模型对凃料流
料的表观岩度变大。采用两参数的 Bingham,三参数变曲线进行了拟合分析,旨在为高性能纸张涂料的制
的 Herschel- Bulkley及四参数的 Carreau方程对涂料备和应用提供理论依据。
的流变曲线进行了数学拟合。结果表明, Carreau方程
能够准确地描逑涂籵的流变曲线, Herschel-bulkley2实验
方程次之,而 Bingham方程拟合效果較差。根据Car-2.1实验原料
rcau方程拟合结果,羧甲基纤维素加入量为0.5%,
高岭土、重质碳酸钙、纳米碳酸钙(粒径50
0.8%和1.0%时,涂料的零剪切粘度分别为100.8,80nm)、羧基丁苯胶乳(巴斯夫)、抗菌剂、消泡剂等助
155.7,161.8Pa?s,极限粘度相应为0.03170,0.03934剂均由国内某纸业有限公司提供。聚乙烯醇、羧甲基
和0.05764Pa?s,这说明羧甲基纤维素对銅版纸涂料纤维素、氢氧化钠均为分析纯
具有明显的增稠作用。另外,涂料流动特性指数均小2.2实验方法
于1.0,呈现明显的假塑性流体特性,这与剪切稀化的
铜版纸面涂涂料基本配方,如表1所示。
实验流变结果吻合
表1铜版纸面涂涂料基本配方
关键词:羧甲基纤维素;流变行为; Bingham.方程
Table 1 Model formulations of paper coatings
Carreau方程;拟合
原料名称主要作用
添加量(质量分数)
中图分类号:TS727+.3
文献标识码:A
高岭土
主颜料
DOI:10.3969/j.issn.1001-9731.2014.24.011
重质碳酸钙辅助颜料
言
纳米碳酸钙辅助颜料
羧基丁苯胶乳胶粘剂
14%(对颜料)
纸张涂料是由颜料粒子、胶粘剂及高分子质量流
聚乙烯醇共胶粘剂
0.1%(对颜料)
变助剂组成的复杂混合体系门。这些涂料组分可互相
羧甲基纤维素流变助剂0.5%~1.0%(对颜料)
作用,形成一个网络结构,从而对体系粘度和粘弹行为
首先,采用GFJ-0.4型高速分散机分散颜料,加入
产生影响”。羧甲基纤维素(CMC)是从纤维素衍生
定量分散剂,转速固定为3000r/min,持续分散
的聚合电解质,是一种重要的助剂,其能有效地控制涂20min后,降低分散机转速至2000r/min,逐步加入
料的流变性和保水性,对纸张涂布加工运行性能起着胶粘剂、流变助剂、适量抗菌剂、消泡剂等组分。涂料
重要作用
组分按一定的顺序加入,并且有一定的间隔时间,以保
在纸张涂料制备及涂布过程中,纸张涂料需经受证各组分均匀分散。每种组分加入之后均匀搅拌约
大范围的剪切速率副。涂料制备阶段的中低剪切过1min,然后再加入另一种组分。涂料制备完毕后,用
程,剪切速率在0.1~1000s1范同;过滤以及经由计1%Na(H标准溶液调节pH值至8.5,然后用200目
量棒、气刀等的高剪切过程,剪切速率在1000
筛过滤备用,铜版纸面涂涂料的目标固含量为60%
基金项目:国家自然科学基金资助项目(31100442);浙江省自然科学基金资助项目(LY14C160003);浙江省高校重中之重学
科开放基金资助项日(2014 YXQNO1)
收到初稿日期:2014-08-10
收到修改稿日期:2014-10-14
通讯作者:唐艳车,E-mail: tangy]( last.edu.cn
作者简介:唐艳军(1977~),男,湖南永州人,副教授,主要从事纤维基功能材料方面研究