CN106702811B - 瓜尔胶硼酸表面交联改性沉淀碳酸钙及其制备方法、应用和一种纸张 - Google Patents

瓜尔胶硼酸表面交联改性沉淀碳酸钙及其制备方法、应用和一种纸张 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种瓜尔胶硼酸表面交联改性沉淀碳酸钙，所述的改性沉淀碳酸钙的表面通过硼酸交联有瓜尔胶，本发明旨在提供一种当其应用于纸张中填料时，可明显提高纸张的抗张指数、耐破指数、撕裂指数，以及填料单程留着率的改性沉淀碳酸钙；同时本发明还提供了该改性沉淀碳酸钙的制备方法、应用；此外，本发明还提供了含有上述改性沉淀碳酸钙的一种纸张。

Description

瓜尔胶硼酸表面交联改性沉淀碳酸钙及其制备方法、应用和 一种纸张
技术领域
本发明涉及造纸填料改性领域，尤其是瓜尔胶硼酸表面交联改性沉淀碳酸钙及其制备方法、应用和一种纸张。
背景技术
目前造纸工业最常用填料是碳酸钙(研磨碳酸钙、沉淀碳酸钙)、高岭土和滑石粉，这三类填料占填料总使用量的80％～90％，其中北美造纸工业以高岭土为主，欧洲以碳酸钙为主，亚洲以滑石粉为主。除此之外还包括二氧化钛、硫化锌、硫酸钙、硅藻土、硫酸钡、硅铝酸盐、硅酸钙和一些有机填料等。20世纪70年代以来，随着高档纸的生产酸性向中性或碱性转变，碳酸钙填料也逐渐取代了高岭土和滑石粉填料。2002年国内碳酸钙填料的消耗量首次超过滑石粉。
碳酸钙的表面电性与其作为造纸填料的留着率和加填纸张的质量关系密切。碳酸钙的浓度和水的纯度决定了其粒子的表面电性，水中碳酸钙粒子的晶体分解和再结晶过程影响其表面电性。钙离子和碳酸根离子决定了碳酸钙在水中的电性，而在水中钙离子多于碳酸根离子，因此一般认为碳酸钙粒子在纯水中带有正电荷。但PCC所带电荷很弱，在水中的分散性不好，导致其加填纸张的性能受到影响，纸张的光学性能也受到影响；而且加填纸张的孔隙结构也受到填料粒子分散程度的影响。湿法制备的GCC中含有分散剂，因而粒子表面带有负电荷，稳定性较好，凝聚倾向较小。而PCC粒子中不含有分散剂，粒子之间的凝聚倾向就较大。为了提高碳酸钙填料的应用性能，可以对其进行改性处理后再应用。
现在对造纸中碳酸钙填料改性的研究较多，改性技术理论上也较成熟，且改性碳酸钙在造纸中的应用效果也较好，但在工业生产上应用到的技术却不多。主要的瓶颈依然为成本，改性碳酸钙填料价格上存在劣势，其对纸张质量提高的贡献是否可以平衡其劣势，或者开发降低成本的生产方法，将会是改性碳酸钙未来应用发展的主要途径。
PCC造纸填料改性主要是靠改性材料与碳酸钙之间的物理或氢键结合，由于这种结合不是十分牢固，降低了它的应用效果。本发明采用硼酸交联剂将瓜尔胶交联到沉淀碳酸钙表面制备改性沉淀碳酸钙(MPCC)，交联的瓜尔胶比较牢固，在水中不易脱落。本发明可以拓宽碳酸钙在造纸中的应用范围，将会为改性碳酸钙的制备与应用提供新的思路，并完善改性沉淀碳酸钙在造纸湿部作用的相关理论，具有重要的应用价值和研究意义。
发明内容
本发明提供一种瓜尔胶硼酸表面交联改性沉淀碳酸钙及其制备方法、应用，当其应用于纸张中填料时，可明显提高纸张的的抗张指数、耐破指数、撕裂指数，以及填料单程留着率；本发明还提供了一种含上述改性沉淀碳酸钙的纸张。
为了实现上述技术效果，本发明提供的技术方案是这样的：一种瓜尔胶硼酸表面交联改性沉淀碳酸钙，所述的改性沉淀碳酸钙的表面通过硼酸交联有瓜尔胶。
瓜尔胶(Guar gum)是一种天然聚糖，印度和巴基斯坦等国家产量丰富，来源于瓜尔豆(Cyamopsis tetragonoloba)种子。它是D-吡喃甘露糖结构单元通过β-(1-4)苷键形成刚性主链，侧链由D-吡喃半乳糖结构单元以α-(1-6)键联结在主链上。甘露糖与半乳糖的比例，根据瓜尔胶产地不同而有所差异，但是它们的比例基本上是2:1，瓜尔胶的分子量在220000左右。瓜尔胶不耐水，在冷水中便可以水化、溶解，这是由于瓜尔豆生长环境为高温、干旱缺水产生的，而淀粉系列助剂使用前需要糊化，因此这是瓜尔胶的一个很大优势。瓜尔胶的结构式详见图26。
需要说明的是，所述的瓜尔胶的重量为PCC重量的0.25～3％。
优选地，所述的瓜尔胶的重量为PCC重量的0.25～2.5％。
需要说明的是，所述的硼酸的重量为PCC重量的2～10％。
优选地，所述的硼酸的重量为PCC重量的5～8％。
一种如上所述的瓜尔胶硼酸表面交联改性沉淀碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将瓜尔胶加入至含有水的反应器中，升温搅拌分散，然后加入PCC；
步骤2：向反应器中加入硼酸，搅拌反应；
步骤3：收集反应产物。
需要说明的是，所述的瓜尔胶的重量为PCC重量的0.25～3％，所述的硼酸的重量为PCC重量的2～10％。
需要说明的是看，所述的步骤1中，水的重量为PCC重量的9～15倍。
需要说明的是，所述的步骤2中的反应温度为80℃，反应时间为5～40min；
一般来说，交联反应温度可以选择为常温到90℃之间，通过实验发现，只要温度不过分高或过分低，只要合适的温度范围是交联反应顺利进行，其性能变化不太显著。
水的用量一般来说不会对产品性能产生决定性的影响，其主要用于对于瓜尔胶和PCC能够有效的分散，即可达到本发明的效果和目的。
一种如上所述的瓜尔胶硼酸表面交联改性沉淀碳酸钙的应用，所述的瓜尔胶硼酸表面交联改性沉淀碳酸钙用作纸张的填料。
一种纸张，所述的纸张的定量为40～80g/m2。
需要说明的是，所述的纸张中加填有如上述的改性沉淀碳酸钙，加填量为20～50％。
本发明与传统方法相比，具有以下优点：
1.添加了改性沉淀碳酸钙的纸张的抗张指数、耐破指数、撕裂指数等均得到明显提高，且填料单程留着率也有明显的提高；
2.改性沉淀碳酸钙比未改性的沉淀碳酸钙更适合制备高强度、高加填量和低定量纸张；
3.改性沉淀碳酸钙的应用性能优于直接添加沉淀碳酸钙和相当量瓜尔胶、优于直接添加沉淀碳酸钙和相当量硼酸；
4.添加了改性沉淀碳酸钙的纸张表面相对平整、纤维结合更紧密，改性沉淀碳酸钙在纤维表面分布更均匀。
附图说明
图1为植物胶聚糖分子-硼交联剂-PCC交联示意图；
图2为PCC(a)和MPCC(b)的FT-IR表征图；
图3为PCC(a)和MPCC(b)的XRD表征图；
图4为PCC(a)的XPS表征图；
图5为MPCC(b)的XPS表征图；
图6为PCC和MPCC的SEM表征；
图7为添加PCC和MPCC手抄片的SEM图；
图8为瓜尔胶用量与纸张抗张指数的关系图；
图9为瓜尔胶用量与纸张撕裂指数的关系图；
图10为瓜尔胶用量与纸张耐破指数的关系图；
图11为瓜尔胶用量与填料单程留着率的关系图；
图12为硼酸用量与纸张抗张指数的关系图；
图13为硼酸用量与纸张撕裂指数的关系图；
图14为硼酸用量与纸张耐破指数的关系图；
图15为硼酸用量与填料单程留着率的关系图；
图16为反应时间与纸张抗张指数的关系图；
图17为反应时间与纸张耐破指数的关系图；
图18为反应时间与纸张撕裂指数的关系图；
图19为反应时间与填料单程留着率的关系图；
图20为加填量与纸张抗张指数的关系图；
图21为加填量与纸张耐破指数的关系图；
图22为加填量与纸张撕裂指数的关系图；
图23为纸张定量与纸张抗张指数的关系图；
图24为纸张定量与纸张耐破指数的关系图；
图25为纸张定量与撕裂指数的关系图；
图26为瓜尔胶的结构式图。
具体实施例
下面结合具体实施方式对本发明的权利要求做进一步的详细说明，但不构成对本发明的任何限制，任何在本发明权利要求范围内所做的有限次的修改，仍在本发明的权利要求保护范围内。
实施例1
步骤1：将相当于PCC重量0.5％的瓜尔胶加入至含有90g水的斜三口中，升温至80℃，并400rpm下搅拌分散，然后加入10gPCC；
步骤2：向反应器中加入相当于PCC重量7％的硼酸，搅拌反应10min；
步骤3：通过离心收集反应产物并将其洗涤、烘干；
步骤4：将MPCC、PCC均用研钵研细，过200目的铜网，分别用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪、元素分析仪等对其进行分析与表征。
采用美国尼高力(Nicolet)公司生产的Magna IR 560型傅立叶变换红外光谱仪进行测定，扫描范围为400～4000cm-1，扫描速度40次/min。采用KBr压片法制样，取适量待测物粉末与KBr晶体在玛瑙研钵中混合并研磨成极细的粉末，然后放入模具，用压片机冷压成薄片即可测试。
样品进行喷金处理后，使用EVO 18型扫描电子显微镜(德国ZEISS公司)，对样品进行观察和分析。
瓜尔胶聚糖分子-硼离子-PCC交联示意图如图1所示。
图2是PCC(a)和MPCC(b)的FT-IR表征图，其横坐标表示波数，其纵坐标表示透过率。PCC和MPCC的傅里叶红外光谱图中均有沉淀碳酸钙(PCC)的特征吸收峰(712,872和ca.1460cm-1)。MPCC在2850～3000cm-1的吸收峰来自于瓜尔胶的C-H伸缩振动吸收峰，说明PCC表面被瓜尔胶覆盖。
如图3为PCC(a)和MPCC(b)的XRD表征图，其横坐标表示2Theta(度)，其纵坐标表示强度。在PCC和MPCC的XRD谱图中均能看到方解石晶体的特征峰2θ＝23.09°(012),29.47°(104),35.97°(110),39.41°(113),43.15°(202),47.59°(018)和48.53°(116)，说明表面改性没有改变PCC的晶体结构。
图4为PCC的XPS表征图，其横坐标表示结合能，其纵坐标表示计数，图5是MPCC的XPS表征图，其横坐标表示结合能，其纵坐标表示计数，根据图4-5做出如表1所示的MPCC和PCC中主要元素含量，可知PCC和MPCC中的主要元素为C、O和Ca，这说明其为PCC。
在MPCC中发现了硼元素，说明硼离子参与了交联反应。
表1 MPCC和PCC中主要元素含量
图6为PCC和MPCC的SEM表征图，图6第一行其分别表示PCC在放大1000倍、2000倍、5000倍、50000倍的条件下电镜图，图4第二行其分别表示MPCC在放大1000倍、2000倍、5000倍、50000倍的条件下电镜图，PCC和MPCC外观为纺锤状，并因其高表面能而发生明显絮聚。MPCC表面比较圆滑且粒径大于未改性的PCC，证明其表面被瓜尔胶覆盖。
实施例2
步骤1：将相当于PCC重量0.5％的瓜尔胶加入至含有90g水的斜三口中，升温至80℃，并400rpm下搅拌分散，然后加入10g PCC；
步骤2：向反应器中加入相当于PCC重量7％的硼酸，搅拌反应10min；
步骤3：通过离心收集反应产物并将其洗涤、烘干；
步骤4：将用水浸泡4h以上的漂白硫酸盐浆，用标准疏解器疏解，使用打浆机打浆至37°SR，适当稀释后分别加入MPCC、PCC，加填量为20％(基于绝干浆量)；参考GB/T3703-1999方法，在纸页成型器抄纸；在油压机压力0.4MPa下压榨1min后，在97℃下的干燥器里干燥5min，手抄片的定量为70g/m2；
步骤5：将步骤4所得的两种手抄片干燥后，取一小片进行制样，用扫描电子显微镜进行分析与表征。
图7是添加PCC和MPCC手抄纸的SEM表征图，图7第一行是采用PCC的手抄纸表面的100倍、1000倍、3000倍、5000倍电镜放大图，图7第二行是采用MPCC的手抄纸表面的100倍、1000倍、3000倍、5000倍电镜放大图，如图7所示，添加MPCC手抄片表面与添加PCC的比较相似，但前者较后者看起来比较平滑，很可能是因为在干燥过程中，PCC表面附着的瓜尔胶融化，并在手抄片表面成膜。
实施例3
步骤1：将瓜尔胶加入至含有90g水的斜三口中，升温至80℃，并400rpm下搅拌分散，然后加入10gPCC；瓜尔胶的用量如图8-图11所示，其用量分别为PCC重量的0.25％、0.5％、0.75％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％；
步骤2：向反应器中加入相当于PCC重量10％的硼酸，搅拌反应10min；
步骤3：通过离心收集反应产物并将其洗涤、烘干；
步骤4：将用水浸泡4h以上的漂白硫酸盐浆，用标准疏解器疏解，使用打浆机打浆至37°SR，适当稀释后加入MPCC，加填量为20％(基于绝干浆量)；参考GB/T3703-1999方法，在纸页成型器抄纸；在油压机压力0.4MPa下压榨1min后，在97℃下的干燥器里干燥5min，手抄片的定量为70g/m2；
步骤5：纸张的抗张强度、耐破强度和撕裂强度的测定分别按GB/T12914-1991、GB/T12914-2002和GB/T455-2002标准测定；
步骤6：通过纸张中灰分含量来计算单程留着率，如下所示公式：
式中:R—纸中填料留着率，％；
A—绝干纸中灰分含量，％；
B—绝干浆料的灰分含量，％；
C—纸浆纤维中的灰分含量，％；
D—碳酸钙的灼烧质量损失，％。
结果表明：
如图8所示，随着改性PCC的瓜尔胶用量增加，纸张的抗张指数先增加，后缓慢降低。这是因为在PCC颗粒表面瓜尔胶交联量达到饱和前，随着瓜尔胶用量增加，瓜尔胶交联量不断增加，交联机理如图1所示，添加改性PCC纸张的抗张指数不断增加，但PCC颗粒表面活性基团—羟基量一定，随着瓜尔胶用量的进一步增加，它们与PCC交联机会不再增加，达到饱和，纸张抗张指数达到最高点；达到饱和后，过量的瓜尔胶在硼酸交联剂过量时，又会与PCC表面交联的瓜尔胶发生交联，交联机理如图1所示，从而降低改性PCC的分散性，导致添加改性PCC纸张的抗张指数到达最高点后缓慢降低；改性PCC的硼酸交联剂用量过量并一定，所以交联到PCC表面的瓜尔胶量最后保持不变，添加改性PCC纸张的抗张指数最后保持不变。因此，PCC与瓜尔胶交联时，瓜尔胶用量不宜太高，本实验认为，当交联剂硼酸过量时，改性PCC瓜尔胶的最佳用量为0.5％，添加MPCC纸张的抗张指数为28.1Nm/g，与添加PCC纸张的抗张指数22.1Nm/g相比，提高了27.26％。
如图9所示，随着改性PCC的瓜尔胶用量增加，纸张的耐破指数缓慢降低，变化不大，当改性PCC的瓜尔胶用量为0.5％时，与填加未改性PCC相比，纸张耐破指数从1.6kPa.m2/g增加到2.5kPa.m2/g，提高了56.88％。
如图10所示随着改性PCC的瓜尔胶用量增加，纸张的撕裂指数先缓慢增加后降低，当改性PCC的瓜尔胶用量为0.5％时，与填加PCC纸张相比，撕裂指数从12.6mN.m2/g增加到14.5mN.m2/g，提高了15.08％。改性PCC的瓜尔胶用量对纸张的质量、厚度和白度影响较小。
如图11所示，随着改性PCC的瓜尔胶用量增加，改性PCC填料单程留着率先缓慢增加后缓慢降低，当改性PCC的瓜尔胶用量为0.5％时，与未改性PCC相比，改性PCC填料单程留着率从48.60％增加到60.02％，提高了23.49％。
实施例4
步骤1：将相当于PCC重量0.5％的瓜尔胶加入至含有90g水的斜三口中，升温至80℃，并400rpm下搅拌分散，然后加入10gPCC；
步骤2：向反应器中加入如图12-15所示量的硼酸，搅拌反应10min；硼酸的用量分别为PCC重量的2％、4％、5％、6％、7％、8％、10％。
步骤3：通过离心收集反应产物并将其洗涤、烘干；
步骤4：将用水浸泡4h以上的漂白硫酸盐浆，用标准疏解器疏解，使用打浆机打浆至37°SR，适当稀释后加入MPCC，加填量为20％(基于绝干浆量)；参考GB/T3703-1999方法，在纸页成型器抄纸；在油压机压力0.4MPa下压榨1min后，在97℃下的干燥器里干燥5min，手抄片的定量为70g/m2；
步骤5：纸张的抗张强度、耐破强度和撕裂强度的测定分别按GB/T12914-1991、GB/T12914-2002和GB/T455-2002标准测定；
步骤6：通过纸张中灰分含量来计算单程留着率，计算公式如下所示：
式中:R—纸中填料留着率，％；
A—绝干纸中灰分含量，％；
B—绝干浆料的灰分含量，％；
C—纸浆纤维中的灰分含量，％；
D—碳酸钙的灼烧质量损失，％。
结果表明：
由图12可知，随着改性PCC的硼酸用量增加，纸张的抗张指数先增加后缓慢降低。这是因为在瓜尔胶用量一定、PCC表面瓜尔胶交联量达到饱和前，随着硼酸交联剂用量的增加，瓜尔胶的交联量不断增加，交联机理如图1所示，添加改性PCC的纸张的抗张指数不断增加，但PCC表面活性基团羟基量是一定的，随着硼酸用量的进一步增加，瓜尔胶与PCC交联机会不再增加，达到饱和，导致添加改性PCC纸张的抗张指数不再增加。因此，从应用效果和经济性考虑，PCC与瓜尔胶交联时，硼酸用量不宜太高，本实验认为，当瓜尔胶用量0.5％时，改性PCC的硼酸交联剂的最佳用量为7％，添加MPCC纸张的抗张指数为32.9Nm/g，与添加PCC纸张的抗张指数22.1Nm/g相比，提高了48.76％。
从图13可以看出，随着改性PCC的硼酸用量增加，纸张耐破指数先缓慢增加后缓慢降低，当改性PCC的硼酸用量为7％时，与填加PCC纸张相比，耐破指数从1.6kPa.m2/g增加到2.4kPa.m2/g，提高了47.34％。
如图14所示，随着改性PCC的硼酸用量增加，纸张的撕裂指数缓慢增加后缓慢降低，当MPCC的硼酸用量为7％时，与填加PCC纸张撕裂指数12.6mN.m2/g相比，添加MPCC纸张的撕裂指数增加到17.0mN.m2/g，提高了34.92％。
从图15可以看出，随着MPCC的硼酸用量增加，改性PCC填料单程留着率先缓慢增加后缓慢降低，当MPCC的硼酸用量为7％时，MPCC填料的单程留着率达到50.14％，比PCC填料的单程留着率48.60％，提高了3.17％。
实施例5
步骤1：将相当于PCC重量0.5％的瓜尔胶加入至含有90g水的斜三口中，升温至80℃，并400rpm下搅拌分散，然后加入10gPCC；
步骤2：向反应器中加入相当于PCC重量7％的硼酸，搅拌反应时间如图16-19所示，时间分别为：5min、10min、15min、20min、30min、40min；
步骤3：通过离心收集反应产物并将其洗涤、烘干；
步骤4：将用水浸泡4h以上的漂白硫酸盐浆，用标准疏解器疏解，再使用打浆机打浆至37°SR，适当稀释后加入MPCC，加填量为20％(基于绝干浆量)；参考GB/T3703-1999方法，在纸页成型器抄纸；在油压机压力0.4MPa下压榨1min后，在97℃下的干燥器里干燥5min，手抄片的定量为70g/m2；
步骤5：纸张的抗张强度、耐破强度和撕裂强度的测定分别按GB/T12914-1991、
GB/T12914-2002和GB/T455-2002标准测定；
步骤6：通过纸张中灰分含量来计算单程留着率，计算公式如下所示：
式中:R—纸中填料留着率，％；
A—绝干纸中灰分含量，％；
B—绝干浆料的灰分含量，％；
C—纸浆纤维中的灰分含量，％；
D—碳酸钙的灼烧质量损失，％。
结果表明：
如图16、图17、图18所示，随着PCC改性的交联反应时间的增加，添加MPCC纸张的抗张指数先缓慢增加后缓慢降低至保持不变，变化不大；耐破指数变化不大；撕裂指数缓先增加后缓慢降低。从图19可以看出，随着改性PCC的交联反应时间增加，MPCC填料单程留着率变化不大。同时，纸张的质量、厚度和白度变化较小。本实验得到PCC改性的较佳交联反应时间为10min。
如图16所示，当反应时间为10min时，与填加PCC纸张相比，添加MPCC纸张的抗张指数为32.9Nm/g，与添加PCC纸张的抗张指数22.1Nm/g相比，提高了48.87％。
从图17可以看出，当反应时间为10min时，与填加PCC纸张相比，添加MPCC纸张的耐破指数从1.6kPa.m2/g增加到2.4kPa.m2/g，提高了50％。
如图18所示，当反应时间为10min时，与填加PCC纸张撕裂指数12.6mN.m2/g相比，添加MPCC纸张的撕裂指数增加到17.0mN.m2/g，提高了34.92％。
从图19可以看出，当反应时间为10min时，添加MPCC纸张的填料的单程留着率达到50.14％，比PCC填料的单程留着率48.44％，提高了3.51％。
实施例6
步骤1：将相当于PCC重量0.5％的瓜尔胶加入至含有90g水的斜三口中，升温至80℃，并400rpm下搅拌分散，然后加入10g PCC；
步骤2：向反应器中加入相当于PCC重量7％的硼酸，搅拌反应10min；
步骤3：通过离心收集反应产物并将其洗涤、烘干；
步骤4：将用水浸泡4h以上的漂白硫酸盐浆，用标准疏解器疏解，再使用打浆机打浆至37°SR，适当稀释后加入MPCC，加填量如图24-26所示，分别为20％、30％、35％、40％、45％、50％(基于绝干浆量)；参考GB/T3703-1999方法，在纸页成型器抄纸；在油压机压力0.4MPa下压榨1min后，在97℃下的干燥器里干燥5min，手抄片的定量为70g/m2；
步骤5：纸张的抗张强度、耐破强度和撕裂强度的测定分别按GB/T12914-1991、GB/T12914-2002和GB/T455-2002标准测定。
结果表明：
如图20-22所示，与PCC相比，MPCC加填量为30％的纸张的抗张指数、耐指数和撕裂指数分别提高了20.74％、18.97％和18.56％；加填量为40％的纸张的抗张指数、耐破指数和撕裂指数分别提高了20.12％、13.07％和4.65％；加填量为50％的纸张的抗张、耐破、撕裂指数分别提高了10.11％、20.88％和2.50％。
因此，可以用MPCC制备高加填量纸张。
实施例7
步骤1：将相当于PCC重量0.5％的瓜尔胶加入至含有90g水的斜三口中，升温至80℃，并400rpm下搅拌分散，然后加入10gPCC，MPCC的加填量为20％；
步骤2：向反应器中加入相当于PCC重量7％的硼酸，搅拌反应10min；
步骤3：通过离心收集反应产物并将其洗涤、烘干；
步骤4：将用水浸泡4h以上的漂白硫酸盐浆，用标准疏解器疏解，使用打浆机打浆至37°SR，适当稀释后加入MPCC，参考GB/T3703-1999方法，在纸页成型器抄纸；在油压机压力0.4MPa下压榨1min后，在97℃下的干燥器里干燥5min，手抄片的定量为40g/m2、50g/m2、60g/m2、70g/m2、80g/m2；
步骤5：纸张的抗张强度、耐破强度和撕裂强度的测定分别按GB/T12914-1991、GB/T12914-2002和GB/T455-2002标准测定。
结果表明：
从图23-25可以看出，与添加PCC相比，添加MPCC纸张定量为80g·m-2、70g·m-2、60g·m-2、50g·m-2和40g·m-2时，纸张抗张指数、耐指数和撕裂指数均显著增加，其中耐破指数增加比较明显。因此，可以用MPCC制备高强度、低定量纸张。
对比例1
步骤1：将用水浸泡4h以上的漂白硫酸盐浆，用标准疏解器疏解，再使用打浆机打浆至37°SR，适当稀释后加入加填量为20％(基于绝干浆量)的PCC；
步骤2：参考GB/T3703-1999方法，在纸页成型器抄纸；在油压机压力0.4MPa下压榨1min后，在97℃下的干燥器里干燥5min，手抄片的定量为70g/m2；
步骤3：纸张的抗张强度按GB/T12914-1991标准测定。
对比例2
步骤1：将用水浸泡4h以上的漂白硫酸盐浆，用标准疏解器疏解，再使用打浆机打浆至37°SR，适当稀释后加入加填量为20％(基于绝干浆量)的PCC、0.5％(相对于PCC)瓜尔胶；
步骤2：参考GB/T3703-1999方法，在纸页成型器抄纸；在油压机压力0.4MPa下压榨1min后，在97℃下的干燥器里干燥5min，手抄片的定量为70g/m2；
步骤3：纸张的抗张强度按GB/T12914-1991标准测定。
对比例3
步骤1：将用水浸泡4h以上的漂白硫酸盐浆，用标准疏解器疏解，再使用打浆机打浆至37°SR，适当稀释后加入加填量为20％(基于绝干浆量)的PCC、7％硼酸(相对于PCC)；
步骤2：参考GB/T3703-1999方法，在纸页成型器抄纸；在油压机压力0.4MPa下压榨1min后，在97℃下的干燥器里干燥5min，手抄片的定量为70g/m2；
步骤3：纸张的抗张强度按GB/T12914-1991标准测定。
对比例1-4的测定结果如表2所示：
表2 MPCC与直接添加PCC和瓜尔胶或硼酸纸张物理性能比较
结果显示：添加MPCC纸张的抗张指数达到32.9Nm/g，高于添加PCC纸张的22.1Nm/g，作为对比实验，当直接加入20％PCC和0.5％(相对于PCC)瓜尔胶时，纸张的抗张指数为25.6Nm/g，高于添加PCC的纸张，因此，用硼酸为交联剂的瓜尔胶改性的PCC能够明显提高手抄片的力学性能。力学性能的提高是因为PCC表面的瓜尔胶凝胶与植物纤维之间产生了氢键结合。
考虑到硼酸对手抄片强度性能的影响，当PCC加填量为20％，直接加入7％硼酸时，手抄片的抗张指数为22.8Nm/g，非常接近添加PCC的手抄片的22.1Nm/g，这说明单独硼酸对手抄片的强度性能没有影响，硼酸的主要作用是通过瓜尔胶凝胶化和交联机理，帮助瓜尔胶交联到PCC表面。
以上所述的仅为本发明的较佳实施例，凡在本发明的精神和原则范围内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种瓜尔胶硼酸表面交联改性沉淀碳酸钙，其特征在于，所述的改性沉淀碳酸钙的表面通过硼酸交联有瓜尔胶，所述的瓜尔胶的重量为沉淀碳酸钙重量的0.5％，所述的硼酸的重量为沉淀碳酸钙重量的7％。
2.一种瓜尔胶硼酸表面交联改性沉淀碳酸钙的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将瓜尔胶加入至含有水的反应器中，升温搅拌分散，然后加入沉淀碳酸钙；
步骤2：向反应器中加入硼酸，搅拌反应，反应温度为80℃，反应时间为10min；
步骤3：收集反应产物；所述的瓜尔胶的重量为沉淀碳酸钙重量的0.5％，所述的硼酸的重量为沉淀碳酸钙重量的7％。
3.根据权利要求2 所述的瓜尔胶硼酸表面交联改性沉淀碳酸钙的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，水的重量为沉淀碳酸钙的重量的9～15倍。
4.一种如权利要求1所述的瓜尔胶硼酸表面交联改性沉淀碳酸钙的应用，其特征在于，所述的瓜尔胶硼酸表面交联改性沉淀碳酸钙用作纸张的填料。
5.一种纸张，其特征在于，所述的纸张的定量为40～80g/m2，所述的纸张中加填有如权利要求1所述的改性沉淀碳酸钙，加填量为30％。
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