几种非金属矿物在造纸行业中的应用进展(4)

（1）焙烧法：将膨润土在一定温度下焙烧，以除去膨润土晶系中的表面水、吸附水和结构水，减小水膜对被吸附物质的吸附阻力，提高对污染物质的吸附能力[34]。

（2）酸化法：利用酸中的H+置换膨润土层间中的K+、Na+、Ca2+、Mg2+等阳离子，并去除矿物中的金属氧化物和无机盐等杂质，使得孔道疏通，提高矿物的吸附性和化学性质。利用硫酸对钠基膨润土进行酸化改性，酸化膨润土的表面粗糙度明显增大，颗粒层结构明显，层间距变大，层间距d(001)值较钠基膨润土增加了0.18 nm，比表面积提高了19.9 m2/g，这种结构变化有利于酸化土对水性油墨的吸收[35]。酸化膨润土在彩色喷墨打印纸性能应用研究表明，酸化膨润土颜料能够提高彩喷纸的光泽度和平滑度，降低纸张的白度、不透明度、油墨吸收性和表面强度[36]。此外，在低酸度条件下，膨润土还可以用于制备无碳复写纸用显色黏土，并且具有较好的显色、稳色性能和发色强度[37]。

（3）盐改性法：以钠盐为改性剂，通过Na+取代膨润土层间的Ca2+而达到钠化改性的目的。经6%的碳酸钠改性后的膨润土属性发生了变化，蒙脱石晶胞d（001）值由原来的15.032（0.1 nm）（钙基膨润土）变为12.601（0.1 nm）（钠基膨润土），水化、吸水润胀及分散性能均明显提高，与阳离子聚丙烯酰胺配用对麦草浆具有显著的协同助留作用[38]。与碳酸钠相比，柠檬酸钠改性膨润土的粒度更小，水分散性更好，对抄造体系的pH 值适应性更强，助留助滤效果更显著[39]。

（4）有机改性法：利用膨润土中层间阳离子强交换性特点，通过引入亲水性弱的有机阳离子或有机物，取代层间原有的Na+、Ca2+等无机离子或结构水，进而形成以化学键或范德华力结合的有机复合物膨润土。用二甲基二烯丙基氯化铵制备的有机膨润土结构疏松，层间距增大，吸附性增强。在彩喷纸涂料中，随着有机膨润土用量的增加，彩喷纸涂层光泽度、平滑度和表面强度升高，彩喷纸印刷色密度和色彩还原性能有所改善，但是彩喷纸的白度、不透明度和油墨吸收性逐渐下降[40]。另外，经十八烷基二甲基苄基氯化铵改性的膨润土对造纸废液也有较好的脱色能力并易于吸附黑液中的有机物[41]。

2.6 硅藻土

硅藻土在造纸领域的应用广泛，用作阻燃吸音纸(板)填料、油封纸(板)填料、卷烟纸填料、过滤纸(板)填充剂、除臭纸填充剂、吸水保鲜包装纸填料和装饰纸填料等[42]。硅藻土原矿杂质较多，为提高其功能性能，通常要对硅藻土进行改性处理，主要方法有常规法(擦洗法、焙烧和酸/碱洗法)、无机改性和有机改性[43]。

改性后的硅藻土性能明显提高，研究表明：利用NaOH 和聚乙烯亚胺（PEI）对硅藻土提纯改性，优化后的产品比表面积、孔容和孔径均有所提高，对造纸胶黏物的吸附能力明显提高[44]。 采用聚乙烯亚胺（PEI）和十二烷基磺酸钠（SDS）对硅藻土改性，改性后硅藻土颗粒表面Zeta 电位由负电性变为正电性，颗粒粒径增加， 作为造纸填料可以显著提高料浆Zeta 电位，并改善料浆滤水性能[45]。利用阳离子淀粉和三偏磷酸钠改性后硅藻土粒径增大，淀粉沉积率达98%以上，纸张抗张指数、撕裂指数、耐折度和耐破度均有所提高或改善[46]。通过原位聚合法制备双组分APP-硅藻土复合填料，生产阻燃纸的阻燃和抑烟效果明显[47]。

3 结语

与传统非金属矿物粉体相比，改性非金属矿粉体的粒径、粒度分布、比表面积、孔隙结构、表面电性、表面能、晶格结构与缺陷、官能团等特性均有所改善，在造纸工业生产中显示出优越的性能，可以降低纸张生产成本，提高纸张的理化性能。作为填料可以与造纸基质纤维具有很好的相容性并在基质中均匀分散，提高填料的留着率、纸张的机械强度和综合性能。作为填充剂和体质颜料可以提高涂布颜料的分散性并改善涂料的光泽、着色力、遮盖力和耐候性。作为吸附剂和催化剂载体，可以提高载体原料的稳定性、吸附性、选择性和催化性能。因此，研究非金属矿改性技术及在造纸工业上应用，对于推动我国造纸产业高质量发展和非金属矿高效利用均有重要意义。

[1]李静,高玉杰,任继春.造纸工业中可利用的非金属矿物[J].国际造纸,2003,22(4):40-44.

[2]李凯华,程宏飞,杜贝贝,等.非金属矿物在造纸行业中的应用进展[J].中国非金属矿工业导刊,2016(1):3-8,15.

[3]宋宝祥.造纸用功能性非金属矿物粉体材料的开发与应用[J].中国非金属矿工业导刊,2005(3):3-7.

文章来源：《造纸科学与技术》 网址: http://www.zzkxyjs.cn/qikandaodu/2021/0422/553.html