【分散剂】涂布造纸高岭土粘度特性试验研究（精品）

【分散剂】涂布造纸高岭土粘度特性试验研究（精品） 武汉理工大学 硕士学位论文 涂布造纸高岭土粘度特性试验研究 姓名:吕发奎 申 请学位级别:硕士 专业:矿物加工 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 指导教师:袁继祖;雷东升 20041201 武汉理t: 人学硕十学位论文 摘要 高岭土作为涂布造纸中的重要原料,由于其特殊的结构和 性质而在造 纸中有着不? ,j'替代的地位。但目前圈内高岭土企业生产的高岭土产品 在粕 。~_度指标}:绝大多数达不到造纸要求,刚而,如何改善国内高岭卜的粘度特 一 rI-,使廷粘度浓度提高剑68-70%,能广泛麻用于涂布造纸工艺,具有十 分芎要的意义。 这也是高岭土行业研究的难点和热点。 本课题试验选用国内最具有代表性的茂名和 苏州两地的高岭土产品 为原料,通过加入高效复合分散剂和使用机械方法来改善其 粘度特性,使 其粘度浓度提高到了69%以上,流变性得到改善,达到了涂布造纸的要 求。 ,i:运用现代测试手段对其分散机理和流变特性进行了研究。 首先通过对影响 高岭土浆料分散的主要因素进行试验研究,确定了高 岭h矿浆分散的最佳操作条件, 即浆料体系的pD值控制在7.0-8.0之问: 分散机的转速为2500-3000r//min;分散搅拌的 时间为10-1 5min。 分别在固含量为63%和68%时,进行了各种分散剂对两种高岭土 试 验原料的粘度影响试验。结果表明,无机分散剂中药剂1效果最明显,有 机分散剂 中药剂5效果最明显。但是,无机分散剂用量太大而且在浆料到 含量较高时的效果有 限;有机分散剂效果明显,但成本太高,两者均小宜 ,独使川。因而,又进行了无机和有 机分散剂的复配试验。 通过药剂1和其它有机分散剂的复配试验,确定了对两种高岭 土试验 原料均使用药剂l和药剂5复配组合,最???复合分散剂用量分别为:药剂 1为 d.0 kg//t,药剂5为3.0kg//t。测试结果表明,在使用高效复合分散 剂后,苏州高岭土的粘 度浓度从61.42%提高到了68,33%;茂名高岭土 的粘度浓度从64.03%提高到了 69.56%。 为取得更好的效果,又进行了机械方法试验。结果表明,在加入高效 复合 分散剂后再使用双螺杆挤压机作用,苏州高岭土的粘度浓度可以提高 到69.14%;茂 名高岭土的粘度浓度可以提高到70.32%。 对高岭土浆料的分散机理进行了探讨,分 散剂对高岭土粘度特性的改 善卡要是通过在高岭土表面吸附,使其表面'电位负性增 加,颗粒问的排 斥力增加,"T"型絮凝结构被破坏,从而使悬浮液体系的粘度降低:机械 作用能使高岭i=颗粒沿片状定}幻排列,结构体被破坏,结构粘度降低,从 if?粘度?? 度提高。 对流变。陆进行了试验和机理研究。结果表明:在高岭t悬浮液中:!J|J入 分 散剂和使朋机械方浊后,浆料体系由型性流体变为假塑性流体,流变性 改善,适r作涂 布造纸涂料。 关键词: 高岭土, 粘度特性, 分散剂, 粘度浓度, 流变性。 壁坚垄!:? 堂堡主兰堡堡兰 ABSTRACT Asthei mportant rawmaterialsin Papercoating,K aolinhasi rreplaceable positions becauseofits special structure and properties,But mostofthe productions oftheCjvilkaolin factoriescannotreachthe requirement of papercoating inthe viscosity at present.Therefore howtobetterthe viscosity properties ofcivil kaolin,improve its vi scosity concentration to 68-70%, betterits fluidity,andfinally reachthe requirement of papercoating,arevery important Thisisthedifficultandhot subject inthekaolintrade. Inthe tests,Suzhou and Maoming kaolinareselectedasthematerialswhich are themost represent???tive kaolinin China Byaddingdispersants to the kaolin slurry and using machines,theviscosityproperties ofthetwokaolin materialsare bettered,their vi scosity concentrationsareall improved aboveof 69%,and meetthe requirement of papercoating.Studies onthemechanismof disperse and changing ofthe fluidity arealsocarriedout Thetestsofthemainfactorsthatinfluencethe dispersing ofthekaolin slurry arecarriedinthe first,and the optimumoperating conditionsaremade certain Thosearethefollows:the pD valueofthe slurry shouldbecontrolled among 7.0-8.0:the velocity ofstirrershouldbecontrolled among 2500一:3000 r//min;and the stirring timeshouldbecontrolledwithin10~15minutes Theteststhatthe viscosity of kaolin slurry influenced bydispe???santssolely arecarriedattheconcentrationof63%and 68%respectively.The resultofthe tests proved that the influenceof regent 1 is the greatest in inorganic dispersants,and theinfluenceof regent 5isthe greatest in organicdispersants Butthe consumption of inorganicdispersants i stoo high andtheirNnctions are limited at highconcentration;the influenceof organicdispers??nts is markedbutitscostistoo high.Therefore,inorganic and organicdispersants area11notSuitableforUse dof using inthefollowtests. Thetests ofmixture dispersants that composed of regent 1 andother 堡鲨堡!.:查堂堡主堂 堡丝苎-- organic d ispersants arecarried Theresult P rovedthatmixtured ispersant of regent 1 and regent 5 ???sthebest regent forthetwokaolin materials,and their optimumdosage are respectively thefollow:the dosage of regent 1 is4-0 kg//t- andthe dosage of regent 5is3,0 kg//t.The testofthe viscosity concentration proved thatthe viscosity concentrationofSuzhoukaolinis improved from 61.43%tO 68.33%,theviscosity concentrationof Maoming kaolinis improved from64.02%to69.56%. The???estsofmachinesarecarried consequently forthefurther development. Theresultofthetests proved that byusing double-screwextruderafter adding the mixture y concentrationofSuzhou kaolin canbe improved to 69.14%.and the vi scosity concentration of Maoming kaolincanbe improved to70.32%. The disperse mechanismofkaolin slurry is also discussed finally.So conclusioncanbedrawthatthe dispersants Canadheretothesurfaceofthe kaolinsandincreasetheminusvalueofZeta potential oftheir surface,the hydrophilities between particles increased,the flocculationconstructionof "T"type is broken,SO the viscosity ofkaolinis lowered.Thefunctionof machinesis to makethe particlesarrangealong slicedirectionalandtheir constructionis broken,SO theconstruction viscosity ofkaolinisloweredand its viscosity concentrationis improved, TheresultofthetestsOf fluidity ofkaolinandstudiesoil the rheology proved thatthekaolin slurrychange from plastic fluidto yield-pseudoplastic fluid,the behaviors ofthe slurry are bettered,and is suitable for paper coating Key words:k aolin,Viscosi??yProperties,dispersant,Viscosityconcentration, fluidity 武汉理I'A学硕士 学位论文 1.1 前言 第1章 绪论 高岭:t是一种用途广泛的粘土矿物,由于它有一系 列优良性质,因而 存碑:多工业部门巾有十分广泛的用途。其中造纸行业是消费高岭 土的主要 部门之一,除了用于造纸填料外,主要用来生产加工铜版纸和涂布白版纸 ""。由于高岭土特有的片状晶体结构、高白度以及不与涂料中其它成分 起反应的化 学稳定性,在涂行造纸中使用可以提高纸张的密度、覆盖率和 平滑度,降低纸张的透 明度,提高纸张的油墨吸收性能'",冈而存涂布造 纸,扣的应用具有十分重要的卷义。 造纸涂布用高岭土必须满足造纸j二艺剥 粒度、自度和粘度特性等方面的要求"。按 照造纸行业的要求,刮,J涂??? 造纸高岭土的粘度浓度必须在68%以上。世界范围内 高岭土资源分伟广 泛,但能用于刮刀涂布造纸的优质高岭土却不多,且大多集中在英 国、荚 国和巴西等国家",。 我国高岭土资源丰富,但粘度特性普遍较差,大部分不能 直接用于刮 刀涂行造纸,只有茂名、湛江、苏州、沙河等地的高岭土适合于加工高 档 涂布造纸原料"1,因而我国造纸业生产铜版纸和白版纸用优质涂料级高岭 1:长期 以来供不应求。并且除了茂名高岭土外,其它产地的高岭土由于原 料性质所限,均难 以生产出高档涂布造纸高岭土产品"。虽然每年能生产 高纯度超细涂料级高岭土3~5万吨,但这远不能满足国内不断增长的市 场需求,每年仍需从美国、英国等国家进口优质涂料级高岭土4~5万吨|...。 耐国内~些造纸企业生产优质铜版纸和涂椎白版纸用高岭土则主要依赖 进1]??l。随着人民生活水平的提高,优质铜版纸和涂柿白版纸的消费量迅 速增加,我国造纸企业数量迅速增加,规模也在不断扩大,对涂句造纸高 岭'卜的需求量会越来越大。预计到2005年,将需要造纸级高岭土50万吨 ...",对涂布造纸用高岭土的质量也将提出更高的要求。如何有效利用国内 有限的优质高岭土资源,改善其粘度特性,生产出符合造纸行业要求的优 质涂布高岭土,以替代进口涂料具有重要的意义。但是,目前国内的相关 研究显然没有跟上市场要求,致使国内极有限的、可用于生产此类产品的 优质高岭土资源没有得到充分利用。这是当前高岭土市场和生产中急需解 决的问题。因此,需要加快国内涂布造纸高岭土粘度特性的不发研究。本 课题研究萨是立足于这个问题,期望能在这方面做出一些探索。 武汉理r大学硕士学位论文 1.2涂布造纸???岭土的粘度特性及质量要求 1.2.1 涂布造纸高岭土及其粘度特性 涂饰造纸高岭土是指能满足造纸涂料要求,用于纸张涂布的高岭t.。 根据生产方式的不同,涂布可分为气刀式、刮刀式和辊式涂柿等...。,我鬣 }=;j前主要采用气刀式和刮刀式涂布。气刀式涂布使用固含量较低的涂料, 涂布速率较低,每分钟大约数十米至一二百米,称为低速涂布;刮刀式涂 如则使用高固含量的涂料,涂布速率较高,每分钟高达数百至千余米,所 以也称为高速涂布。相对于气刀式涂布,刮刀式涂布造纸纸张质量好,产 毒也高;对涂布原料的指标要求相应也较高。目前许多家造纸企业都已采 用刮刀式涂布。 涂布造纸用高岭土的粘度特性表述有两种方法:一是以某个周台餐时 的粘度值来表示,单位为mPa? s;另一种是以某一粘度值时的浆料固体含 量(即粘度浓度)来表示。现在常用后一种方法即粘度浓度来衡量和表征。 通常,高岭'}的粘度浓度是指高岭土浆料在粘度为500mPa? s,处-f.最件 分散状态时? ? J_达到的最高西分固体含量,单位为%。高岭上粘度浓度值越 高,表明高岭土粕度越低,流动性越好,涂饰速度越快,纸张有较高的平 滑度。在最佳分散条件下测定高岭土浆料在不同固含量时的粘度值,由于 ?口("为苄占度)的倒数与固含量呈负相关关系,代入相应公式(见式(2-2)) 计算就可得到粘度浓度值n...。 1.2.2涂布造纸用高岭土的质量 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 根据造纸工业对涂布高岭土的要求,刮刀涂布用高岭土粘度浓度必须 在68%以}:。"八五"和"九五"期间,国内许多造纸企业均采用了高 速刮刀涂布机...3,对造纸涂料的质量要求更加严格。许多企业要求副刀涂 前】高岭十:粘浓??值甚至必须在70%以上,以降低对利刀涂布工艺和T燥的 要求。这就刘国内高岭十生产企业提出了更高的产品要求。 用r涂布造纸的高岭土必须满足:晶体结构为结晶好的六角或近似六 角片状结构,径//Ig比值比较合适;化学成分接近于理论值...3(Al。0:39 %,si01:46.3%,Fe?0:0.2-0.4%,D20:13.9%);赵好的粒度分布 组成;含砂量低,以降低刮刀磨耗值;白度达到85%以上等。 国家标准规定""的涂布造纸高岭土指标见表l一1。 .2. 武汉理工大学硕十学位论文 表1-1造纸工业对高岭土的要求(%) Table1-1 Requirement of papermaking industry forkaolin(%) l指标白度粒度粘度浓度化学成分 I涂料级 一2?m? ?90.O ?68.O Si0:?49.0:A1:0,? ZT~0A 90.0 36.0: 涂料级 2"m? ?87 0 ?66.0 Fe,0,?0.7 Z7l乙()B 85.0 1.3高岭土的矿物学性质 1.3.1 高岭石的晶体结构 图l一1 高岭石晶体结构示意图"" Figure 1-1 Crystal structuresketchofkaolinite 高岭石的晶体结构属于l:l型层状结构,其单元结构有两个基本结 构层组成,|!!|]硅氧四面体 和铝氧八丽体层叠胃而成。每个硅氧四面体均以 三个角顶的氧原子分别与相邻的三个硅氧四面体相连接,形成在二维空|、日J 武汉理l。人学硕十学位论文 无限延伸的六方环状孔层。这三个氧原予中的每一个都为相邻的两个娃氧 叫惭体所共有,电荷得到平衡。剩F的一个氧原子没有同相邻的硅氧四丽 体共有,而只与该硅氧四面体中的硅原子相连接,电荷未达到平衡,处于 活性状态,能与其他金属阳离子相结合。这种活性氧原子处在硅氧四面体 层的同+侧,与铝氧八面体层的Al"相连,为硅氧四面体和铝氧八面体所 共有。这样,在八而体和四面体共有的一层中,有三分之二:的原子是由硅 和铋平分,它们是氧原子而刁i是OD。在每个硅氧六方坏网状孔的范围内有 ||个铝氧八而体,其中只有三分之二的位置被铝离子所占据,形成二八面 体型结构'...。,如图1一l所示。高岭石每一个结构单元层的四面体的氧与 其相邻结构单元层的八面体层氢氧形成氢键。若干个结构单元层通过氢键 连接,层层堆积便形成了高岭石晶体。 1.3.2高岭石的解理特性 ~:: 黪替。 嗡。?对。>揣.辎 oo"?0奄DI。|鼙尊^j Goj.1?国}mI-',。tI 图l一2 高岭石层状结构在晶面(00I)方向的投影。" Figure l一2 The projection ofsandwichofkaolinitein(001)direction 山于高岭石具有层状晶体结构,并且层内是较强的离子键和共价键, 而层与层之n=ij是较弱的氢键,因此高岭石容易在层与层之间发生破裂,即 具有较完全的(001)解理。 4 武汉理l:大学硕十学位论文 高岭石晶体结构在晶面(001)方向的投影如上图1-2所示。由图可 以看出,高岭石晶体存沿AA面、BB面、cc面的方向结合力较弱(连接键 少)。I太l此,高岭石在垂直T-(001)的方向容易沿AA面、BB丽、CC面的 方向发生解理:但是,沿这三组平面的连接键仍然是离子键与共价键,强 足键的数?荆j对较少,冈此沿这三组平面的解理足不完全的。从面的方向 为(010),BB面与ce面的与向为(110)。AA面与BB面和cc面的火角均 为60。,BB画与CC面的夹角为120。""。 1.3.3高岭石的表面电性 已为大多数人所公认高岭石表面荷电机理,是范? 奥尔芬提出的高岭 石具有电性0i同的底面与侧面不对称的双电层模型。其侧面电荷由断裂的 ?l一0键'j AJ一0键所形成的羟基化合物的两性解离所产生,侧面电荷受 介质州值控制,在水中发生如F图1~3所示的反应,OD与D。为其定位离 子"...。存酸性介质中,高岭石的侧面带正电荷;在碱性介质中,高岭石侧 面带负电简;当介质的pD值...定时,侧面的表面电位保持不变,为恒电 位体系。mi高岭石晶体的底面是破裂的氢键,不存在破裂的Si一【)键oo A1 ~0键。因此,高岭石的底面??水中不会发生上述反应,()D与"就0i能成 为其定位离子。高岭石晶体底面的电荷是由于其品格中的类质同象置换 。...。,即硅氧四面体中的Si 4+或铝氧八面体中的Ai"被较低价的阳离子 (A1"、Mg"、Fe")所置换,置换的结果是造成晶体中正电荷的不足,而 使高岭石的底面带上剩余的负电荷。高岭石晶体底面所带的负电荷只取决 于其品格中异价阳离子类质同象嚣换的程度,而与介质的pD值及离子的 浓度无关。因而,高岭石底面具有恒定的负电荷,可视为恒电荷体系""。 -S;i一()}{?. -S}i-oD 一&~o一 一()}{?' 一oD 一?~o一 』)些兰占墨』) ()兰坠(,墨6 一太l一。D;. 一太}~(粥 一夫l~o~ l { ?' 图l一3 高岭石侧面在溶液中的反应平衡式 Figure l一3Rever??ible equation ofsideofkaolininthesolution 山于高岭石晶体侧面的零电点为!oD=7左右,而其晶体的底面与侧面 .5。 武汉理j大学硕士学位论文 具有//『i同的荷电机理和双电层结构。故而,当p}l>7时,高岭石晶体的底 向'{侧面同带负电荷;当pD造纸中,高岭土的晶形直接影响到涂料的流变性。在高速涂 布中,涂料在刮刀区受到剪切应力的作用,粒子之间相互作用,容易形成 结构粘度【"1。假塑性流体可以克服这种结构粘度, 在高剪切下使体系的粘 度降低:而塑性体或胀流体则会使这种结构粘度变高。实验研究证明"", 晶体形态为假六方片状、有序度高的高岭石具有假塑性体的流动性,粘度 低,粘度特性好;而晶体形态不规则、有序度低的高岭石,如管状高岭石 (多水高岭石),则由于晶格缺陷及边缘断键(可变电荷)的存在,其质 点之间很容易形成絮凝结构,具有塑性体或胀流体的流动特点,从而粘度 增高,卡占度特性变差。 (:{)颗粒形状 高岭』':颗粒的形状越小对称,苄占度就越高。高岭石晶体的径//Jg比坩 高岭土粘度特性影响较大。研究表明,浆料颗粒的径//厚比值越人,其粘 度特性就越差,粘度越高;同种矿物颗粒中,以球形颗粒矿物的相对秸度 为最低,随着颗粒的不对称性增大或与球形颗粒差别越大,浆体的相对粘 度就越高"...。 (4)粒度与粒度分御 .8. 武汉理【大学硕士学位论文 高岭石的颗粒大小直接影响着高岭土浆料的粘度。颗粒越细,比表面 积增火,颗粒问吸附增强,絮凝倾向越大,从而粘度增高:而粒径台适、 分粕均匀的高岭土粘度低,粘度特性好。storr,M(1 985)实验表明""1,在 围含量~定的条件F,随着高岭石颗粒均匀性增加,在剪切应力一r颗粒旋 转的球半径将减小,粘度降低,粘度浓度值增加。 (5)矿物组成 I岛岭}二的矿物组成比较复杂,经常含有膨润土、伊利石等粘1.矿物和 ?荚、长fi等伴生矿物及黄铁矿、褐铁矿、明矾矿等杂质矿物,这些矿物 的存在常会使高岭土的粘度特性变差,粘度增高。尤其是膨润上,它们具 有很强的离子交换能力,在水分散体系中可以成为絮凝体,若混入涂料中 很容易使浆料产生絮凝作用,而使其粘度升高,粘度浓度降低。研究表明, 含有埃洛石的高岭土矿,其浆料粘度大小决定于不同形状的埃洛石的存在 与否及含量多少。当针状埃洛石含量较多且长径比比较大时,浆料粘度就 较高;而管状埃洛石含量较高且长//径较小,浆料的粘度就相对较低。""。 此外,高岭土中若合有稀土元素,即使含量极小,也会影响浆料的粘度。 (6)浆判的性质 r岛岭寸:浆剃的固???量越高,浆料的粘度也就越高。另外,高岭土矿物 颗粒表葡糕本带负电荷,改变pD值wJ'以改变其表面I电位和总电位,从 而影响其分散和絮凝行为。...,使其粘度特性发生改变。pii值高会使粘度降 低,反之会使粘度增高。矿浆的pD值范围如果选择合适,就可以获得均 匀分散和稳定的高岭土浆料体系。 (7)分散剂的种类和用量 分散剂分为无机、有机和高分子等不同种类,其分散机理也各不相同。 l捌此,分散剂种类和用量直接影响到高岭土的粘度特性。在高岭土浆料中 加入不同种类和用量的分散剂会使其粘度降低,粘度特性改善。近几年表 咀】活性剂。l:业的快速发展,高分子分散剂的种类越来越多,在改善高岭土 粘度特性方面显示出其优势。在高岭土生产工艺环节加入分散剂,可以使 产品的粘度特性得到改善,生产出粘度指标达到要求的涂布造纸高岭土。 ?此,加强此方面的研究相当重要。 (8) 商岭t的加工方法及加工过程巾使用的药剂 高岭l:的加:I:方法|r_『分为下法和渝法两种,4j同的加一方法对其粘度 特性影蛹程度不同。高蛉土在湿法加工过程中,在不同的工艺环节中加入 .9. 武汉理I:人学硕仁学位论文 的分散剂、絮凝剂和其它药剂'"1会影响到高岭土最终产品的粘度特性。 影响高岭土粘度特性的因素是多方面的,且各因素都不是独立起作用 的,而是相互交叉、联合作用的。因此,在粘度特性研究中应综合考虑各 种影响因素。 1.5 国内外研究现状 影响高岭土粘度特性的因素很多,国内外许多学者从高岭土的分散、 絮凝特性、流变学特性以及涂布造纸性能等方面进行了相关的研究。 【f1国高岭土公司采用添加分散剂的方法,使浚公司的白硫3#土的粘 度??度值从62%提高到67%;湖南矿产测试利用研究所杨情等人对... 岁商岭上做了'些试验I'",取得了一些试验研究理论成果;苏州非金属 矿研究院深加 工工程技术中心马兰芳以苏州高岭土为原料,做了大量试 验,采用一种机械方法来改善高岭土的粘度特性,使其粘度降低,粘度 浓度得到提高,并申请了相关专利'"1,用该方法对广西某高岭土进行处 理,使其粘度特性得到改善,粘度浓度值从63%提高到了68%:尹林 江等人对河北沙河某地的高岭土做了研究,并进行了中试和工业试验 '"。,使该地区的高岭土粘度浓度达到65%以上;王运新等人对茂名某地 的高岭土采用洗涤方法。州,使其粘度特性得到改善,粘度浓度得到提高, 达到了T业造纸要求。 D外列{二高岭土粘度特性的研究较早,早在五十年代就不始进行车D 灭的试验研究,理论???面的研究成果比较多,并有一些相必的与利。荚 国有相关的专利,用KOD处理含有一种以上膨胀粘土的高岭土浆料,使 其粘度值从1600mPa? S(固含量为71%,pD=7)降至490mPa? S。因此, 除去膨胀粘土杂质也是一个改善高岭土粘度特性的途径。...:另外,英国 也有过粘度特性研究专利,有人曾利用一种阳离子交换树脂处理高岭土 浆料,处理过后再用Na。P。0。对其进行分散,对于固含量为70%的高岭上 浆料来说,用阳离子交换树脂处理过的粘度值为217mPa? S,而未经处 理的粘度值则为602mPa? S:袁军和DaydnD? MarrY的研究。...表明,高 岭土中埃洛石的含量和形状,对高岭土浆料的粘度特性和流变行为的影 响很大:DaydnD? Marry的试验研究表明j"1,高岭土浆料的粘度取??于 .10. 武汉理1.火学硕士学位论文 矿物含最,颗粒粒径、形状和粒度分布,可溶性盐,以及高岭土的分散 能//j:Je?ferY等人最早就颗粒形状对浆体粘度的影响做理论性 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 , 认为浆体相对粘度随着颗粒的不埘称性增大而增大,C】ork的试验汪实 了这个观点:,Ione等人的研究表明'"",高岭土浆料中,粒子表而电位的 高低取决于溶液的pD值,而不是高岭土表面吸附的离子:william等人对 ?物浆体进行了研究,表明浆料的分散状态决定于其流变性;5ames对矿 物颗粒的表面电性进行了研究"",结果证明,双电层是决定高岭土浆料分 散和稳定的关键;Varley等人研究了表面活性剂对改变高岭土表面性质, 降低其粘度的原理进行了研究表明"1",表面活性剂可以明显降低固一液 界lfli张力,减小接触角???使颗粒更好的在浆料中分散;AtheY等人通过对 离分子分散剂对高岭土浆料分散机理进行了试验研究'"。"1,证明了高分。r 分散荆毛要是通过其特有的宫能团在高岭土颗粒表面形成厚的物理吸附 麒,提高其表面的排斥位能.并通过其溶剂化段在颗粒闻形成窄问位阻, 从而使颗粒问斥力增大,浆料的粘度降低;Deijman等人的试验表明。", 冗机聚电解质类的分散剂是通过双电层斥力来使矿物颗粒分散于浆料中。 最近,L年美国、德国和英国有一些分散剂方面的专利,对改善高岭士的 粘度特性比较适用;但由于国外高岭土粘度特性普遍较好,矿浆的粘度 浓度较离,只需经过一般处理就能达到刮刀涂布造纸指标要求,所以相 应的研究报道多是停留在理论方面,而试验探索方面的报道较少,而且 所进行过的试验大多都是在原矿粘浓度值较高的前???下进行的。但其理 论和试验成果比较成熟,对于国内研究人员在高岭土粘度特性方面的研 究探索有一定的参考和借鉴价值。 到}j前为止,对于高岭土粘度特性的研究并未取得令人满意的效果。 陶外高岭一f:的质量比较好.几乎无需进行粘度特性改善即町用于涂仿造 纸;而国内所进行的相关试验研究也都是仅停留在本地较小型的试验基{iflj J_,且所用的方法单一、应用的范围较窄,改善效果不能令人满意。所以, 圈内高岭土产品的粘度特性问题仍未得到解决。因而,有必要继续进行相 关试验,以期找到能够普遍适用于各地高岭土的方法,使其粘度浓度能够 达到68%以上,流变性得到改善,能够适应涂布造纸工艺的要求。这也是 本课题研究的方向和所要解决的问题。 武汉理1:大学硕士学位论文 1.6 课题研究的目的、内容及意义 我国离岭土资源非常丰富,但是由于粘度特性较差,能用来生产涂布 造纸的离岭十仅限于少数产地。目前,涂布造纸企业对高岭土原判的要求 一要秆三个指标,即白度、粒度和粘度浓度:国内大多数高岭七企业均能 个产?{12{度和粒度达到要求的高岭土产品,但能生产出i个指标均能达到 涂布造纸要求的产品的企业只有极少数。许:多高岭土企业的产品由r4i能 达到涂前』造纸要求的粘度指标,只有部分被涂布造纸企业用来作为和进E1 优质涂布造纸高岭土搭配使用,以降低造纸成本;大部分被用作低档的造 纸涂料、造纸填料和应用于陶瓷行业,造成了有限的优质涂布造纸高蛉土 资源的浪费。因而,如何尽快解决这个难题,使更多高岭土企业的产品能 够达到涂靠造纸要求的粘度指标,就显得十分重要;不仅能使国内有限的 优质涂布造纸高岭土资源得到充分利用,???且能使高岭土产品档次提升, 产品的附加值提高,企业的经济效益增加。但目前国内高岭土生产企业这 方面的问题并没有得到解决,相关的研究还没有取得突破性进展,涂布造 纸企、?的高岭土原料还是圭要依赖进口。本课题试验研究』F是立足于这个 观:伏,目的是通过各种方法使高岭土试验原料的粘度特性得到改善,粘度 浓度提高,最终达到涂南造纸工艺的要求,并通过现代测试手段对高岭十 的分散机理进行探索。 本课题研究是与国家非金属矿深加工工程技术研究中心合作进行的 项目的试验研究,主要是通过添加高效分散剂和使用机械方法,改变两种 商岭土原料的表面电性和其它性质,从而使其粘度特性得到改善,粘度浓 度提高到68-70%,流动性得到改善,最终产品符合涂布造纸工艺的要求; 并结合现代先进测试仪器和手段对高岭土性质和指标进行有效表征,剥影 响高岭士粘度特性的因素和各种方法的分散机理进行探索,对高岭土浆料 的流变性进行研究。 目前,有关高岭土粘度特性的研究已有不少,但进展比较缓慢,此问 题仍未得到解决,国内大多数的涂布造纸企业还要依赖进口优质涂抑高岭 jj二。另'方面,国内高岭土产品由于粘度指标达不到要求,只能以低价销 售作其它产品使用。如果能通过试验研究使陔问题得到解决,就能使许多 t;釉令卜氽业的产品的售价提高,经济效益非常可观;同时也能使豳内能用 j.,h2涂粕造纸原料的优质高岭上资源得到充分利用,这对J'高岭.L:介业 无疑具有十分重要的意义。 .12 武汉理r人学顶十学位论文 第2章 试验原料、试剂、仪器与研究方法 2.1 试验原料 试验选用的原料为国内广泛应用于涂布造纸的、最具代表性的广东茂 名某地和??州某地的高岭土产品。其中,苏州高岭土为热液侵蚀型,茂名 高岭?:为风化蚀变型。 2。2试验主要试剂 试验中所用的主要试剂见表2一i。 表2~1试验主要试剂 Table2-1 Main regents oftests J 试剂名称 分子式 纯度 生产厂家 ;六偏磷酸钠 (NaP0。)。 AR 天津市河北区海晶精细化丁』 J多聚磷酸钠 Na。P0d AR 天津市河北区海晶精细化工,一 l I)C一40分散剂 (C?D01Na)。 工业级 武迸市运波化_:_r:』。 J NS一5040 (C。D。0:Na)。 【:业级 深圳市海川化工有限公司 【 Ns一5034 (C..D:,0。Na)。 工业级 深圳市海川化:[有限公司 j DA分散剂 (C,mt0:Na). 工业绒 北京市东方化工厂 氨水 ND。? D:0 AR 武汉市化学试剂厂 由于??来水中含有的杂质离子会影响到药剂作_辞j效果,所以,试验所 用的药剂均用蒸馏水配置而成。所用无机分散剂剂成品为粉状,在试验中 配制成10%(m//m)的溶液使用;所使用的有机药剂成品为水性溶液(所 售商品的阎含量为40%左右),在试验中配制成20%(v//v)的溶液使用。 武汉理r大学预士学僚论文 2.3试验主要仪器 试验所使用的辛要仪器见表2-2。 表2-2试验主要仪器 Table2-2Main apparatus oftests I 仪器名称 型号 pcr仪的中文说明书矿用离心泵型号大全阀门型号表示含义汽车蓄电池车型适配表汉川数控铣床 生产厂家 l 旋转粘度计 KDJ一1 |- 海天平仪器厂 I 高速分散机 GF-O.4 上海涂料工业机械,一 l磁力加热搅拌器 78一l 杭州仪表电机厂 搅拌磨机 ZJM~20 郑州东方机械厂 胶体磨机 JM-LB 上海申银机械J 微型真空练泥机 WZL30 河南鹤壁弘基高??瓷业有限公nJ 双螺杼挤压机 SJSD~:30 南京橡胶机械厂 表面电位粒径仪 BDL-B 上海上立检测仪器厂 流变仪 L一90 同济大学机电厂 2.4试验研究方法 2.4.1试验原料分析 对两种试验原料分别进行了化学成分分析、粒度组成分析、白度测试、 透射电镜分析和x射线衍射分析和粘度浓度测试。 2.4.2粘度特性试验 2.4。2.1粘度测试方法 粘度测试按照GB//T14564-93"21进行。具体操作如下: (1) 试样流动固含量的测定 称驳20.Og试样,精确至0.1g,放入200ml烧杯中,加入l0%(m//m) 六偏磷酸钠溶液lml,氢氧化铵(I+1)1滴及水4mI