裝飾原紙又稱(chēng)鈦白紙，主要原料是優(yōu)質(zhì)木漿和二氧化鈦（TiO2），經(jīng)特殊工藝加工成的一種工業(yè)特種紙。國外以金紅石型TiO2為主，而國內金紅石型TiO2僅占20%左右，還存在一些問(wèn)題，如質(zhì)量不穩定、消色力差、白度低等。導致其價(jià)格高，約2萬(wàn)元/噸，故制備可代替TiO2的無(wú)機復合材料極其重要。
　　
　　TiO2復合材料通常是將一些價(jià)格低廉的無(wú)機礦物質(zhì)材料作為基體，外面包覆一層或者多層TiO2，這種低成本的無(wú)機復合材料可以部分或完全替代TiO2用于應用，從而減少TiO2的使用，緩解其生產(chǎn)和應用中的資源、環(huán)境、成本和需求限制。常用的無(wú)機礦物質(zhì)包括硅灰石、碳酸鈣、膨潤土、高嶺土、硅藻土、滑石粉等。
　　
　　其中，滑石粉作為造紙工業(yè)中常用的重要填料，不僅具有高白度、高折光度、高遮蓋力、耐高溫、強親油疏水、化學(xué)性質(zhì)穩定，而且還可以提高紙張的勻度、平整度和油墨吸收性，同時(shí)其特殊的片層狀結構能夠改善紙張的平滑度、不透明度及印刷適應性。故其可替代TiO2制備新型復合材料應用在裝飾原紙中，從而達到減少TiO2用量、降低生產(chǎn)成本的目的。
　　
　　乳液法作為制備核殼結構復合材料的一種新方法，是在乳液制備中加入可聚合單體，然后引發(fā)反應，得到具有特殊結構和功能的復合材料。首先選擇合適的固體顆粒，然后配制穩定的乳液并添加所需的可聚合單體，最后將乳液用作引發(fā)聚合的“反應器”；這樣形成了以聚合物為殼、固體顆粒為芯的核殼結構復合材料，既具有殼層材料的特性，又具有核層材料的硬度等特點(diǎn)。此方法的關(guān)鍵是制備穩定乳液，而乳液通常是由表面活性劑、助表面活性劑（短鏈醇類(lèi)）、油相（烷烴類(lèi)）和水（或電解質(zhì)水溶液）按一定比例自發(fā)地形成透明或半透明的穩定體系。
　　
　　張妍等人以Tween80為表面活性劑、正丁醇為助表面活性劑、油相為烷烴，去離子水為水相，TBT為鈦源，采用乳液法制備TiO2/滑石粉復合填料，并加填在裝飾原紙中，考察對紙張不透明度和白度的影響。
　　
　　1、TiO2/滑石粉復合填料的制備
　　以Tween80為表面活性劑、正丁醇為助表面活性劑、油相為烷烴，Tween80與正丁醇的質(zhì)量比為1:1。將0.1g滑石粉加到20mL含有0.1mol/L的乙酸水溶液中超聲分散，形成滑石粉水相分散液；磁力攪拌下（1000r/min、10min），將滑石粉水相分散液、油相、Tween80與正丁醇按一定比例混合均勻配制成W/O乳液體系；將一定量TBT緩慢滴入配制的乳液中，攪拌6h；無(wú)水乙醇離心洗滌后，50℃下干燥4h，再置于800℃馬弗爐中煅燒3h，可得TiO2/滑石粉復合填料。
 

　　
　　2、試驗結果
　?。?）復合填料最佳制備工藝為：采用環(huán)己烷作為油相，Tween80/正丁醇質(zhì)量比為1:1，乳化劑/環(huán)己烷質(zhì)量比為4:6，水/環(huán)己烷質(zhì)量比為1:2，滑石粉/TBT質(zhì)量比1:4。制備的復合填料加填在裝飾原紙中，得到不透明度為97.0%，白度為84.0%ISO，勻度為90的裝飾原紙。
 

　　
　?。?）SEM結果顯示，復合填料中，滑石粉表面已經(jīng)失去了光滑性，其表面包覆一層分布較為均勻的TiO2顆粒，這是由于經(jīng)乳液法復合、TBT水解后在原本光滑的滑石粉表面形成致密均勻的TiO2包覆層。
　　

 

　?。?）從表中發(fā)現，在灰分相近時(shí)，TiO2、復合填料加填紙張在不透明度、白度、勻度、抗張強度、耐破強度、透氣度及毛細吸液高度性能上均優(yōu)于滑石粉加填紙張。TiO2加填紙張的不透明度、白度、勻度分別為98.3%、87.2%ISO和92，略高于復合填料加填紙張（97.0%、84.5%ISO、90）。復合填料加填紙張的抗張指數和耐破指數分別為36.2（N·m）/g，2.96（kPa·m2）/g，比TiO2加填紙張的抗張指數33.2（N·m）/g和耐破指數2.42（kPa·m2）/g還要高，這可能是因為相同灰分下，TiO2的比表面積比復合填料的比表面積大，這些細小填料吸附在纖維表面，影響了纖維與纖維之間的結合，從而導致紙張的強度變差。復合填料加填紙的透氣度和毛細吸液高度分別為6.95μm/（Pa·s），27mm/（10min），比TiO2加填紙張的透氣度5.73μm/（Pa·s）和毛細吸液高度24mm/（10min））略高。
　　
　　綜上，復合填料可以代替TiO2加填在裝飾原紙中。
　　
　　資料來(lái)源：《張妍,喬文樸,黃靖鈞等.復合二氧化鈦的制備及在裝飾原紙中的應用[J].化工進(jìn)展,,2023》，由【粉體技術(shù)網(wǎng)】編輯整理，轉載請注明出處！