分析Ti(4+上标)对碳酸钙的表面包覆改性及其用作造纸填料

 

　　钛酸酯偶联剂能与无机物表面羟基起反应，可使填料得到活化处理。因此在塑料行业，它经常被用于偶联热塑型聚合物和干燥的填料，从而提高填充量，减少树脂用量，降低制品成本，同时改善加工性能，增加制品光泽，提高产品质量。纸张的强度主要来自于纤维素分子间氢键的相互作用，应用到造纸中会得到什么样的效果呢？

 

　　一、改性PCC的制备

 

　　在60℃水浴中放置一个150mL三口瓶，在三口瓶中用50mL去离子水将5g绝干PCC分散均匀，加入一定量的二(三乙醇胺)钛酸二异丙酯（TBD）偶联剂，在300rpm速度下搅拌20min。离心，弃去上清液，用去离子水洗涤沉淀2-3次，将沉淀转移至烘箱中105℃烘干1h，再转移至马弗炉中于550℃锻烧4h。

 

　　二、XPS图谱

 

　　二(三乙醇胺)钛酸二异丙酯（TBD）用量为2%时，改性前后PCC的红外图谱图3显示：改性后，在波数500-700cm-1处有一较明显的吸收峰，这与二氧化钛的吸收峰相吻合，可以推测改性物中有钛的氧化物存在。另外改性物失去了728.73nm处的吸收锋，推测是由于改性过程中对碳酸钙进行的处理产生的影响。

 

　　三、在造纸中的应用效果

 

　　将制备的改性碳酸钙抄纸，结果如表2所示。随着二(三乙醇胺)钛酸二异丙酯（TBD）用量的升高，纸张的白度稍有提高，二氧化钛具有增白的作用，推测是钛的氧化物在纸张增白中起了一定作用。当改性碳酸钙加入后，纸张的力学性能，尤其是抗张指数呈现明显的下降，这是由于与碳酸钙相比，钛酸钙与纤维间的相互作用比较差的缘故。填料留着结果显示，改性前后，碳酸钙的留着没有明显变化。

 

　　四、结论

 

　　相比较碳酸钙与二氧化钛的高温(通常高于1000℃)固相合成钛酸钙的方法，采用水溶性的鳌合型的钛酸酯偶联剂对碳酸钙进行处理，经较低的温度（550℃）锻烧，即可以得到钛酸钙晶体。

 

　　将制备得到的改性碳酸钙在成纸中应用结果显示，纸张的白度有一定的改善，但由于包覆层与纤维的相互作用比较差，因此成纸的强度略有下降；填料的留着没有发生明显的变化。