CN103154367B - 填料组合物以及制备复合材料的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于复合材料如纸和纸板中的改性填料组合物，其通过使填料材料与粘合剂和反应物质反应而制备。还公开了一种制备含有所述改性填料组合物的复合材料如纸和纸板的方法。

Description

填料组合物以及制备复合材料的方法
相关申请的交叉引用
本申请为非临时专利申请，且要求相同发明人于2010年10月15日提交的美国临时专利申请61/393,373的优先权。该在先申请的全部内容通过引入本文。
本发明的背景技术
1.本发明的技术领域
本发明涉及一种材料组合物。特别地，本发明涉及与其他材料组合以形成组合物的填料物质。仍更特别地，本发明涉及填料基组合物以及制备用于造纸工业(但不限于此)的该类材料的方法。
2.现有技术描述
通常将填料或颜料掺入复合材料如纸、纸板或塑料中以改善所述材料的物理或光学性质和/或降低成本。通常将填料，更特别地为无机颜料添加至纸复合材料中以改善表面光滑度、印刷品质、不透明度和亮度，并代替更为昂贵的纤维且由此降低这类产品的生产成本。然而，众所周知的是填料也降低了纸的强度，且由于其相对于常规造纸纤维的小物理尺寸而难以保留在纸幅形成工艺中。这些限制通常使得可掺入纸配制剂中的填料量受到限制。
已付出了很大的努力以制备能赋予纸和纸板以所需的光学性质，同时使由此制备的纸或纸板强度损失最小化的填料。已描述了一种涉及用于造纸工艺中的改性填料的生产方法、改性填料以及用其制备的纸。所述方法包括通过将淀粉施加至包含至少一种脂肪酸、松香酸或硫酸铵的反应混合物，并将填料施加至所述混合物中由此形成改性填料而制备改性填料。
另一种方法可用于制备含填料的纸和含填料的纸产品，其包括将至少一种细碎的聚合物-颜料杂化物的含水悬浮液添加至纸浆中，并将所述纸浆滤水以形成纸张。所述聚合物-颜料杂化物通过在至少一种粘合剂存在下研磨至少一种无机颜料的含水悬浮液，且合适的话将可由此获得的含水悬浮液干燥并将所述干燥的聚合物-颜料杂化物在分散于水中而获得。应理解的是，所述聚合物-颜料杂化物可用作用于制备含填料的纸或含填料的纸产品的填料。
尽管这些实例表明已考虑将改性填料用于造纸中，然而持续需要可用于制备含填料的纸和其他类型的最终产品的填料，所述填料具有该类产品所需的光学性质，同时以经济可行的成本保持合适的强度性质。迄今为止，用于纸和其他产品中的填料导致完全不令人满意的强度损失和其他性能保持缺陷，且因此不能以有意义的方式使用可节约成本的填料和填料基组合物。
需要与结构性原材料组合使用且不将所述原材料的所需光学、物理和加工性能降至使得包含该原材料的最终产品不适于其预期目的的水平的填料材料或填料基组合物。还需要的是能降低最终产品的总成本或至少不使其增加的该类填料材料和/或填料基组合物。
发明简述
本发明的目的在于提供一种与结构性原材料组合使用且不将所述原材料的所需光学、物理和加工性能降至使得包含该原材料的最终产品不适于其预期目的的水平的改性填料组合物。本发明的目的还在于提供可降低最终产品的总成本或至少不使其增加的该改性填料组合物。此外，本发明的目的还在于提供一种或多种制备该改性填料组合物的方法。此外，本发明的目的还在于提供一种或多种使用所述改性填料组合物的应用场合。
本发明的这些和其他目的通过形成可用于纸产品、其他形式的纤维素基产品和需要填料材料的其他产品中且不显著降低含有其的产品的所需性质、降低与该产品有关的成本和/或可掺入现有造纸工艺中的改性填料组合物而实现。所述改性填料组合物构成所述产品的可行组分。其包括将所选填料材料与粘合剂和反应物质和可能的话一种或多种具有所需性质的其他组分组合。例如，对纸基产品而言，所述填料可为纤维且所述粘合剂可为淀粉。所述反应物质充分改性所述填料材料，以使其与所述粘合剂、结构性原材料和/或与一种或多种其他组分有效组合。因此，更多的填料材料可与结构性原材料一起使用，而不导致所述结构性原材料的所需性质的不合适的降低，所述性质包括但不限于最终产品的强度。本发明包括建立一组加工步骤以制备所述改性填料组合物、包含所述改性填料组合物和/或包含所述改性填料组合物的复合材料的复合材料和最终产品。
使用本发明的改性填料组合物能以降低的成本生产可行的最终产品。在阅读下文详述、附图和所附的权利要求书后，将更清楚本发明的这些以及其他优点。
附图简介
图1为显示本发明第一实施例的通过掺入改性填料所提供的纸产品的拉伸强度结果的图，其中将所述纸产品中的填料重量含量称为灰分，所述灰分为常规填料碳酸钙或包含产品的本发明改性填料。
图2为显示本发明第四实施例的通过掺入改性填料所提供的纸产品的拉伸强度结果的图，其中将所述纸产品中的填料重量含量称为灰分，所述灰分为常规填料高岭土或包含所述高岭土产品的本发明改性填料。
图3为显示本发明第四实施例的纸产品的结合强度结果的图。
发明详述
本发明为一种改性的填料组合物，其包含填料、粘合剂和反应物。所述三种组分优选不如用其代替的结构性原材料组分成本昂贵。所述组合物能形成可直接添加至其他组分中以制备经改性的复合材料的改性填料颗粒。这类改性复合材料的一个实例是构成纸和纸板产品的基础的纤维浆。
所述粘合剂选自已知与所需的改性复合材料的一种或多种单独组分粘合的材料。对粘合目的而言，感兴趣的主要单独组分的一个实例可为最终产品的结构性原材料。对最终产品为纸和纸板的情况而言，所述主要组分通常为纤维素纤维。纤维素基产品的合适粘合剂包括但不限于，天然和改性淀粉、树胶、胶乳或衍生的纤维素产物。淀粉可从玉米、蜡质玉米、土豆、木薯、小麦或稻中分离。可将淀粉进一步改性成氧化淀粉、阳离子淀粉、阴离子淀粉、酸解淀粉、乙基化淀粉和醛淀粉。
所述填料为据认为适于作为填料以补充结构性原材料的任何材料。所述填料优选以颗粒形式提供，但不限于此。其选自包括但不限于如下组的材料：纤维、重质碳酸钙、沉淀碳酸钙、高岭土、煅烧粘土、水洗粘土、二氧化钛、云母、滑石、未蒸煮的淀粉颗粒、干燥的酒糟、稻壳、粉碎的坚果壳、燕麦糠或类似材料及其混合物。如果选择纤维作为填料材料，则其可为一种或多种任意纤维素纤维，任意纸浆(包括机械浆、化学浆或回收纸浆)。
所述反应物为任何适于将所述粘合剂与填料材料连接在一起的物质，且对其加以选择以使得与最终产品的结构性原材料和其他材料充分相容，从而使得对包含这些组分的最终产品的所需性能的不利影响最小化。特别地，选择所述反应物以使得其与所述粘合剂材料反应，从而包封所述填料材料以降低所述填料可能对最终产品的结构性原材料(包括例如纸基产品的纤维)造成的任何不利影响。在本发明之前，填料材料往往破坏纤维与结构材料连接在一起的过程。本发明的反应物起包封或隔离所述填料的作用，以使得其不导致该破坏。所述反应物选自包括但不限于如下组的物质：醛、二醛(包括但不限于乙二醛，包括封闭和直链或未封闭的乙二醛基不溶粘料)、脂族环氧树脂、蜜胺-甲醛树脂、碳酸锆铵、碳酸锆钾、封闭的异氰酸酯及其混合物。
制备本发明改性填料组合物的方法包括将所述粘合剂加热至约140-约320°F的温度。在所述粘合剂为淀粉或其他多糖的情况下，可将所述粘合剂在间歇式蒸煮器中或在连续式喷射蒸煮器中加热。在将所述粘合剂加热至约180°F的温度之前、之中或之后，将所述粘合剂与填料颗粒组合。所述粘合剂和填料以约300份粘合剂：约1份填料的较高最终比至约0.05份粘合剂：约1份填料的较低最终比组合在一起，所述比值以干重表示。
然后，在所述方法的下一步骤中，将所述反应物添加至所述粘合剂和填料的组合物中，并将所述三种组分在约120-约330°F的所选温度下一起混合。所述粘合剂-填料组合物和反应物以约9份反应物：约100份粘合剂的较高最终比至约0.05份反应物：约100份粘合剂的较低最终比组合在一起，其中所述比值以干重表示。然后，将所述粘合剂、填料和反应物的分散体混合，直至反应充分完全。三种组分的组合物的充分完全反应取决于对各组分所选择的特定材料以及所选的混合温度。例如且绝非限制性的，如果所述三种组分为在约180°F的温度下组合并混合的纤维素纤维、淀粉和乙二醛，则反应在约1分钟内充分完全。表明其已充分完全反应的改性填料组合物的性能包括所述填料完全被所述粘合剂包封或封闭。如果在使所述组合物的稀(固体少于2%)浆通过标准滤纸(例如Whatman4#滤纸)后，滤液中存在少于10重量%的粘合剂，则认为所述反应充分。就此而言，当所述组合物胶凝或几乎胶凝时，所述反应应充分完全以确保填料被适当地包封，且可容易地与其他组分混合以形成最终产物。
制备了本发明组合物的5个实施例，并将其用于制备纸产品。对制备的纸产品进行测试，以与类似制备的纸产品进行对比，其中所述类似制备的纸产品不包含本发明的改性填料组合物。测试结果表明，所述改性填料组合物是制备的产品的有效组分，且能使用降低量的所述产品的结构性原材料组分而不显著降低感兴趣的性质，包括物理性质和光学性质。本文描述了所述实施例和相应的测试结果。
实施例I
在本发明的第一实施例中，将经蒸煮的珍珠玉米(pearlcorn)淀粉的分散体和重质碳酸钙的分散体以相等的干重一起添加至容器中。通过向所述容器中以约4份水：约1份所述双组份分散体混合物的体积比添加水而将所述组合分散体调节至约20%的总固含量。将所述液体混合物加热至约140°F的温度。将乙二醛反应物，如获自BASF的40%固含量的乙二醛以约3份反应物：约100份淀粉(基于干重)的浓度添加至所述容器中，并定时混合约3小时，同时将温度基本保持在约140°F下。
将所得改性填料组合物与结构性原材料(在纸产品的情况下为纤维素纤维)组合并评价。对其进行观察，这证实就所述纤维材料而言改善的粘合性和更易保持的粒度分布。还观察到所制备的改性填料组合物可以以淤浆形式使用，或者任选干燥且以干填料材料的形式提供，以用于其他组分(包括纤维素纤维)的加工中，用于随后的再分散中，以制备纸或纸板复合材料。即，本发明的改性填料组合物可以以液化形式提供以在产品制造工艺的一个步骤中引入所述工艺中，或者其可以以干燥颗粒形式提供以用于在产品制造工艺的不同步骤中引入。例如，所述改性填料组合物可以以湿或干形式在造纸工艺的湿部添加。所述改性填料组合物可以以其该使用形式用于生产复合材料，由此用其他组分将该改性填料组合物分散，并加工成复合材料。或者，其可用作涂料组分且可将所述改性的涂料施加至复合材料或基材的表面。
如果将所述改性填料组合物用于代替现有常规填料，则复合材料产品的强度可由于该改性填料组合物的使用而提高。将上述实施例方案用于其中使用根据TechnicalAssociationofPulpandPaperIndustry(TAPPI)标准方法T-205的纸产品生产方法中，并根据TAPPI标准测试方法T-569“纸的内结合强度(Scott型)”和T-404“纸的拉伸断裂强度和伸长率”测试强度性质。待测试的纸通过使用常规填料、重质碳酸钙如获自Omya公司，Proctor，Vermont的碳酸钙产品以及上述改性填料组合物制备。将常规填料与纸产品的纤维素纤维和其他标准组分以基于纸产品总重为约10%、约20%和约30%的比例掺入。将甚至更多的本发明改性填料组合物与纸产品的纤维素纤维和其他标准组分以基于纸的总重为约12.5%、约22.5%和约32.5%的比例掺入。预期对常规填料而言，填料的添加量越高，则纸的拉伸强度将降得更多。
如图1所示(其中填料含量称为“灰分”含量)，具有本发明填料组合物的纸的拉伸强度显著高于具有常规填料的纸的拉伸强度。具体地，具有12.5%改性填料组合物的纸比仅具有10%常规填料的纸强度高约20%，具有22.5%改性填料组合物的纸比仅具有20%常规填料的纸强度高约25%，且具有32.5%改性填料组合物的纸比仅具有30%常规填料的纸强度高约20%。这些结果清楚表明，至少可使用更多量的比可用其代替的最终产品中一种或多种其他组分更廉价的填料以制备纤维素基最终产品，而不降低(实际上改善)所述最终产品的强度。
实施例II
在本发明改性填料组合物的第二实施例中，根据TAPPI标准方法T-205将商业回收纤维(加拿大Montreal，Quebec的Fibrek生产的印刷和书写级回收纤维)制成手工纸，并根据TAPPI标准测试方法T-569“纸的内结合强度(Scott型)”和T-404“纸的拉伸断裂强度和伸长率”测试强度性质。在表1中，将这些纸记为“空白”。在添加10%的经处理回收纤维下，以类似方式制备第二组手工纸并进行测试。制备三种经处理的回收纤维，其各自包含本发明改性填料组合物的不同反应物。所述经处理的纤维通过将未改性的玉米淀粉以10%固含量在190°F下蒸煮30分钟，然后向该经蒸煮的淀粉糊中添加等量(基于干物质)的未经处理的回收纤维而制备。在剧烈搅拌下，向该淤浆中添加3%的反应物(基于淀粉固体的干物质)。然后，以基于干固体为10%的量将该经处理的纤维浆添加至未经处理的回收纤维试样中。含三种不同反应物的强度添加剂组合物的测试结果示于表1中。用于制备不同的经处理回收纤维手工纸中的三种不同反应物为：A—用于形成实施例I的改性填料组合物的40%固含量的乙二醛；B—呈提供形式的碳酸锆铵，以商品名Bacote20购自MelChemicals，Inc.，Flemington，NewJersey；C—呈提供形式的碳酸锆钾，也以商品名Zirmel1000购自MelChemicals，Inc.。从表1可以看出，与空白例相比，所有经处理的纤维条件均显示出拉伸强度和Scott结合强度的显著改善。
表1：纸强度的改善—回收纤维
实施例III
在本发明改性填料组合物的第三实施例中，根据TAPPI标准方法T-205将市售北方漂白针叶木硫酸盐(NBSK)浆(加拿大Montreal，Quebec的Fibrek生产的St.FelicienNBSK纸浆)制成手工纸，并根据TAPPI标准测试方法T-569“纸的内结合强度(Scott型)”和T-404“纸的拉伸断裂强度和伸长率”测试强度性质。在表2中，将这些纸记为“空白”。以类似方式制备三种不同类型的第二组手工纸并进行测试。第一种由95%的未经处理的NBSK和5%的用本发明改性填料组合物处理的NBSK形成。第二种为90%的未经处理的NBSK和10%的用同样形式的改性填料组合物处理的NBSK。第三种为80%的NBSK和20%的用同样形式的改性填料组合物处理的NBSK。所述经处理的NBSK纤维通过将未改性的玉米淀粉以10%固含量在190°F下蒸煮30分钟，然后向该经蒸煮的淀粉糊中添加等量(基于干物质)的未经处理的NBSK纤维而制备。在剧烈搅拌下，向该淤浆中添加3%的反应物(基于淀粉固体的干物质)。该实施例中的反应物为与实施例I中所用相同的乙二醛40%。然后将该经处理的纤维浆以基于干固体为5%、10%和20%的量添加至未经处理的NBSK试样中。测试结果示于表2中。与空白例相比，所有经处理的纤维条件均显示出拉伸强度和Scott结合强度的显著改善。
表2：纸强度的改善—NBSK
实施例IV
在本发明改性填料组合物的第四实施例中，制备包含25重量%NBSK浆、45重量%磨木浆和30重量%热机械浆的混合物的纤维浆，并向所述纤维浆中添加不同量的高岭土(未处理的和用本发明改性填料组合物处理的二者)和常规加工助剂，然后根据TAPPI标准方法T-205成型为手工纸。在成型手工纸之前，向各等分浆中添加下述加工助剂(表3)。
表3：添加至所有手工纸中的加工助剂
材料 纸的磅/吨
阳离子淀粉 10
阴离子聚丙烯酰胺 0.5
阳离子凝结剂 6
胶态二氧化硅 0.75
将未经处理的高岭土以100、200和400磅/吨纸的比率添加至纤维浆中，并由所得混合物制备各组手工纸。
通过将未改性的玉米淀粉以10%固含量在190°F下蒸煮30分钟，然后向该经蒸煮的淀粉糊中添加等量(基于干物质)的未经处理的高岭土而制备经处理的填料。然后，在剧烈搅拌下，向该混合物中添加3%(基于淀粉固体的干物质)的乙二醛40%反应物。在所述实施例的三种不同产品中，将所述经处理的填料以200磅/吨纸的比率与0、100和300磅/吨纸比率的未经处理的高岭土一起添加至所述纤维浆中。由所得混合物制备各组手工纸。根据TAPPI标准测试方法T-569“纸的内结合强度(Scott型)”、T-404“纸的拉伸断裂强度和伸长率”和T-211“纸的灰分—在525°C下燃烧”测试各组手工纸的强度性质。结果示于表4以及图2和3中，其中与所述产品的未经处理的填料类型相比，所有经处理的填料组合物均显示出拉伸强度和Scott结合强度。
表4：纸强度改善—高岭土填料
实施例V
在本发明改性填料组合物的第五实施例中，在UniversityofMaine，Orono，Maine，使用中试造纸机，使用包含30重量%NBSK浆和70重量%北方漂白阔叶木硫酸盐浆的混合物的纤维浆以制备标称定量为75gm(+/-6gm)的未经涂覆的纸。向所述造纸浆中添加重质碳酸钙(GCC)颜料以将填料含量由约10重量%调节至17重量%。在表5和6中，将这些纸记为条件A、B和C。向该配料中添加如下造纸添加剂以有助于生产纸：(1)经蒸煮的阳离子淀粉(Sta-Lok160，获自Tate&Lyle，Decatur，Illinois)；(2)阳离子凝结剂(Nalco7607，获自NalcoChemicalCo.，Naperville，Illinois)；(3)助留剂(Telioform，获自BASF)和(4)助滤剂(膨润土，也获自BASF)。添加剂和剂量的概述示于表5中。
表5：造纸添加剂
标注：使用施胶压榨涂布机将经处理的填料作为涂料添加至条件D中纸的两面上。
还根据发明对所述GCC颜料进行改性以形成经改性的填料组合物。通过掺入所述经处理的GCC填料而制备三种实施例纸产品，下文称为纸条件D、E和F，如表5所示。条件D纸中所用的经处理填料通过将乙基化的玉米淀粉(Ethylex2026，获自Tate&Lyle)以约10%固含量在190°F下蒸煮30分钟，然后向该经蒸煮的淀粉糊中添加等量(基于干物质)的未经处理的GCC而制备。然后，在剧烈搅拌下向该混合物中添加2重量%(基于淀粉固体的干物质)反应物乙二醛40%。使用常规施胶压榨涂布机将所述经处理的填料浆添加至纸幅表面(以3重量%或60磅/吨，添加至其上)以作为涂层。
条件E纸中所用的经处理填料通过将30%阳离子玉米淀粉Sta-Lok160和70%未改性玉米淀粉(如获自Tate&Lyle的珍珠玉米淀粉)的混合物以约10%固含量在190°F下蒸煮30分钟，然后向该经蒸煮的淀粉糊中添加等量(基于干物质)的未经处理的GCC而制备。然后，在剧烈搅拌下向该混合物中添加2重量%(基于淀粉固体的干物质)反应物乙二醛40%。然后，将所述经处理的填料浆以200磅/吨纸的剂量添加至所述纤维浆中，然后将该淤浆成型为纸幅。
条件F中所用的经处理填料通过将30%阳离子玉米淀粉Sta-Lok160和70%未改性土豆淀粉(商品名为PotatoStarch，获自AroostookStarch，Ft.Fairfield，Maine)的混合物以约10%固含量在190°F下蒸煮30分钟，然后向该经蒸煮的淀粉糊中添加1.5倍(基于干物质)的未经处理的GCC而制备。然后，在剧烈搅拌下向该混合物中添加2重量%(基于淀粉固体的干物质)反应物乙二醛40%。然后，将所述经处理的填料浆以300磅/吨纸的剂量添加至所述纤维浆中，然后将该淤浆成型为纸幅。
根据TAPPI标准测试方法T-569“纸的内结合强度(Scott型)”、T-404“纸的拉伸断裂强度和伸长率”和T-211“纸的灰分—在525°C下燃烧”测试各条件的纸试样的强度性质。结果示于表6中。与未经处理的填料的纸产品(条件A、B和C)相比，所有经处理填料的纸产品(条件D、E和F)均显示出强度(以拉伸强度和Scott结合强度衡量)显著改善。
表6：纸强度改善—碳酸钙填料
本发明的改性填料组合物可以以成品形式提供，其中在已完成上述其制备步骤之后，将其转用于生产最终产品。任选地，三种原料组分—填料材料、粘合剂材料和反应物质可以以单独组分的形式提供，并根据提供以实施本文所述步骤的指导制备所述改性填料组合物。此外，可将所述填料材料与粘合剂材料组合在一起以形成本文所述的填料-粘合剂组合物，然后添加反应物质，并根据提供以完成将所述反应物质和填料-粘合剂组合物组合的步骤的指导制备所述改性填料组合物。
可将所述改性填料组合物与用于形成所需最终产物(如纸产品)的其他组分组合，以作为制备所述最终产品的工艺的一部分。或者，可将所述改性填料组合物与一种或多种其他组分混合以形成涂料。然后，可将所述涂料施加至已生产的最终产品如纸产品上。例如但绝非意图限于此，可将所述改性填料组合物掺入用于施胶压榨涂覆应用中的涂料产品，或者其可作为所述涂料。
本发明的改性填料组合物可进一步与其他材料组合使用以提高该类其他材料在改善其他产品性能方面的功效。例如，所述改性填料组合物可与美国专利5,928474、5,859,128、6,699,363和6,048,929(其全部内容通过引用并入本文)中所述的材料组合使用，以制备一种或多种具有改善的性能的纤维素基产品。
尽管已参照所述经改性的填料组合物、该组合物的制备方法以及该组合物的用途的数个实施例方案对本发明进行了描述，本领域技术人员明了可进行替代、改变和变化而不偏离明确阐述的本发明。因此，上述本发明的优选实施方案的目的是阐述性的，而非限制性的。可进行各种改变而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (20)

1.一种用于生产一种或多种最终产品的改性填料组合物，所述组合物由如下成分构成：
a.填料材料；
b.粘合剂材料；和
c.反应物质；
其中选择所述反应物以包封或隔离所述组合物中的填料材料，且其中在使所述组合物的包含少于2％固体的淤浆通过标准滤纸后，滤液中存在少于10重量％的粘合剂。
2.根据权利要求1的组合物，其中所述粘合剂材料与填料材料的重量比为300份粘合剂材料：1份填料材料至0.05份粘合剂材料：1份填料材料。
3.根据权利要求2的组合物，其中粘合剂材料与填料材料的重量比为1:1。
4.根据权利要求1的组合物，其中反应物质与粘合剂材料的重量比为9份反应物：100份粘合剂材料至0.05份反应物：100份粘合剂材料。
5.根据权利要求2的组合物，其中反应物质与粘合剂材料的重量比为9份反应物：100份粘合剂材料至0.05份反应物：100份粘合剂。
6.根据权利要求1的组合物，其进一步包含水，其中水占所述组合物的80％。
7.根据权利要求1的组合物，其中：
a.所述填料材料选自如下组：纤维、重质碳酸钙、沉淀碳酸钙、高岭土、煅烧粘土、水洗粘土、二氧化钛、云母、滑石、未蒸煮的淀粉颗粒、干燥的酒糟、稻壳、粉碎的坚果壳、燕麦糠及其混合物；
b.所述粘合剂材料选自如下组：天然和改性淀粉、树胶、胶乳或衍生的纤维素产物；其中所述天然和改性的淀粉选自从玉米、土豆、木薯、小麦或稻中分离的淀粉，以及改性成氧化淀粉、阳离子淀粉、阴离子淀粉、酸解淀粉、乙基化淀粉和醛淀粉的淀粉；且
c.所述反应物质选自如下组：醛、封闭和直链或未封闭的乙二醛基不溶粘料、脂族环氧树脂、蜜胺-甲醛树脂、碳酸锆铵、碳酸锆钾、封闭的异氰酸酯及其混合物。
8.根据权利要求7的组合物，其中所述填料材料为纤维素纤维，所述粘合剂材料为淀粉且所述反应物为乙二醛。
9.根据权利要求1的组合物，进一步与纤维素纤维组合以形成纸产品。
10.一种生产改性填料组合物的方法，其包括如下步骤：
a.将填料材料和粘合剂材料一起分散以形成填料-粘合剂组合物；
b.加热所述填料-粘合剂组合物；
c.向所述填料-粘合剂组合物中添加反应物以形成填料-粘合剂-反应物组合物；和
d.加热所述填料-粘合剂-反应物组合物以制备所述改性填料组合物；
其中选择所述反应物以包封或隔离所述组合物中的填料材料，且其中在使所述组合物的包含少于2％固体的淤浆通过标准滤纸后，滤液中存在少于10重量％的粘合剂。
11.根据权利要求10的方法，进一步包括将所述改性填料组合物与一种或多种适于制备纤维素基最终产品的其他组分组合。
12.根据权利要求11的方法，其中所述组合步骤包括在制备所述纤维素基最终产品之前，用一种或多种其他组分分散所述改性填料组合物的步骤。
13.根据权利要求11的方法，进一步包括形成包含所述改性填料组合物的涂料的步骤，且其中所述组合步骤包括将所述涂料施加至包含所述一种或多种其他组分的最终产品上的步骤。
14.根据权利要求10的方法，进一步包括在将所述填料材料与粘合剂基材料一起分散之前，加热所述粘合剂材料的步骤。
15.根据权利要求10的方法，进一步包括在第二加热步骤之前，向所述填料-粘合剂-反应物组合物中添加水的步骤。
16.根据权利要求10的方法，其中所述填料材料为纤维，所述粘合剂材料为淀粉且所述反应物质为乙二醛。
17.根据权利要求16的方法，其中加热所述填料-粘合剂-反应物组合物的步骤在120-330°F的温度下进行。
18.一种纸产品，其包含：
a.纤维素纤维；
b.填料材料；
c.粘合剂材料；和
d.反应物质；
其中选择所述反应物以包封或隔离所述组合物中的填料材料，且其中在使所述组合物的包含少于2％固体的淤浆通过标准滤纸后，滤液中存在少于10重量％的粘合剂。
19.根据权利要求18的纸产品，其中所述填料材料为纤维，所述粘合剂材料为淀粉且所述反应物质为乙二醛。
20.根据权利要求19的纸产品，其中所述纤维与淀粉的重量比为1:1，且乙二醛与淀粉的重量比为3:100。
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