傳統的造紙填料主要有滑石粉、碳酸鈣、高嶺土、石膏晶須、硅灰石和二氧化鈦等無(wú)機礦物質(zhì)，這些物質(zhì)與植物纖維結合力較差，在添加量較大時(shí)可能會(huì )導致紙張物理強度的下降，且填料留著(zhù)率也會(huì )較低。
　　
　　目前，對于填料的研究主要集中在填料的改性和制備復合填料中，在現有的眾多填料改性方法中，使用可降解再生的生物質(zhì)材料（如淀粉、纖維素和殼聚糖）作為改性劑是非常有前景的研究課題。
　　
　　1、纖維素及其衍生物
　　
　　納米纖維素（CNF）具有機械強度高、比表面積大、長(cháng)徑比大、阻隔性好、尺寸穩定性好、生物降解性好等優(yōu)點(diǎn)。用CNF對填料進(jìn)行改性，填料能更好絮凝從而提高填料的留著(zhù)率，并且CNF可以填補纖維－纖維之間加入填料后產(chǎn)生的空隙，使填料和填料、纖維和填料之間的連接更加緊密，提高纖維網(wǎng)絡(luò )的強度。
　　
　　MINGH等人制備了PCC-CNF復合填料，填料保留率幾乎達到90.0%，并發(fā)現PCC-CNF復合填料的絮凝體相較于PCC的絮凝體更大而數量更多，且CNF很好地包裹住了PCC顆粒，增大了填料跟紙張纖維的粘合面積，從而提高了紙張的強度。
　　
　　纖維素通常難溶于水，需要特定的溶劑進(jìn)行溶解；而羧甲基纖維素，在保留纖維素特性的同時(shí)又易溶于水。JINGS等人將羧甲基纖維素（CMC）與明礬作為改性劑對沉淀碳酸鈣填料進(jìn)行改性，研究發(fā)現加入明礬后，羧甲基纖維素能夠對沉淀碳酸鈣進(jìn)行有效的包覆，使得填料的留著(zhù)率提高。改性后的沉淀碳酸鈣顆粒更有效地和纖維結合，減少了對紙張物理強度的負面影響，并且提高了紙的光學(xué)性能和透氣性。
　　
　　2、淀粉及其衍生物
　　
　　淀粉及其衍生物可以通過(guò)增強纖維與纖維之間的結合力來(lái)改善加填紙的強度性能，用淀粉及其衍生物將填料包裹起來(lái)，一方面增大了填料的粒徑，另一方面淀粉及其衍生物能和紙漿纖維形成氫鍵，可在保留填料作用的同時(shí)緩解填料帶來(lái)的負面影響。
　　
　　趙宸等人利用淀粉對碳酸鈣進(jìn)行改性，改性后的碳酸鈣細小粒子被充分包裹，粒徑變大，能與紙漿纖維形成有效結合；加填改性碳酸鈣的紙張抗張指數較加填未改性碳酸鈣的紙張最高可提高39.4%。
　　
　　陽(yáng)離子淀粉（C-Starch）是在淀粉大分子中引入叔氨基或季銨基，賦予淀粉陽(yáng)離子特性。陽(yáng)離子淀粉可以通過(guò)離子鍵結合，提高細小纖維的留著(zhù)率，促進(jìn)纖維的結合進(jìn)而增進(jìn)紙張的物理強度。
　　尚尉等人以陽(yáng)離子淀粉和硅藻土為原料，采用陽(yáng)離子淀粉－六偏磷酸鈉復合物對硅藻土進(jìn)行改性，改性硅藻土表面的陽(yáng)離子淀粉沉積率達98.0%以上，加填后的留著(zhù)率超過(guò)78.0%。
　　
　　常建棟等人用陽(yáng)離子淀粉和聚二甲基二烯丙基氯化銨（PDADMAC）對硅灰石進(jìn)行表面包覆改性處理，使分子與纖維之間形成氫鍵，提高了纖維間結合力，減少了加填后對紙張物理強度的負面影響。
　　
　　3、殼聚糖及其衍生物
　　
　　殼聚糖一般由甲殼素脫乙酰制得，殼聚糖分子中含有大量活性基團（如－NH2、－OH），在酸性條件下會(huì )和溶液中的H+形成溶膠電解質(zhì)溶液，在堿性條件下和溶液中OH-生成凝膠溶液，顯示出良好絮凝和吸附性能。
　　
　　程雲等人利用殼聚糖對石膏晶須進(jìn)行了改性，結果發(fā)現與未改性石膏晶須加填紙相比，加入改性石膏晶須紙樣填料留著(zhù)率提高了15.1%，抗張指數提高了5.6%。余洋等人利用羧甲基殼聚糖和硫酸鋁對造紙填料滑石粉進(jìn)行表面包覆改性，結果發(fā)現當羧甲基殼聚糖用量一定時(shí)，硫酸鋁的用量對填料包裹與最終性能有較大關(guān)系，當硫酸鋁用量為6.0%時(shí)，與未改性加填紙相比，改性加填紙張抗張指數提高22.5%，同時(shí)白度和不透明度均較好。
　　
　　由于殼聚糖的成本較高，因此需要將其與其他物質(zhì)進(jìn)行接枝共聚降低成本，陳有倫用陽(yáng)離子殼聚糖接枝改性碳酸鈣。將小麥淀粉經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑改性后，再與碳酸鈣填料共混后進(jìn)行糊化溶脹，最后添加陽(yáng)離子殼聚糖及其他有效成分研磨干燥處理，使碳酸鈣填料粒子的粒徑增大；改性碳酸鈣后表面光滑、疏水親油、白度好、抗剪切性能強、留著(zhù)率高，當加入量為10.0%-40.0%時(shí)，其在紙頁(yè)抄造過(guò)程中的留著(zhù)率提高幅度在28.3%-65.5%之間。
　　
　　資料來(lái)源：《劉強,韓卿,陳卓,莊堃.造紙填料改性和新型增強劑的研究進(jìn)展[J].造紙科學(xué)與技術(shù),2021,40(01):1-8+34》，由【粉體技術(shù)網(wǎng)】編輯整理，轉載請注明出處！