填料聚集体形态与分布特征对纸张性能的影响及其调控机制

发布时间：2021-12-17 20:01

　　造纸填料在改善纸张光学性能和表面性能,降低纸张生产成本方面具有突出优势,然而,提高纸张填料含量会造成纸张强度劣化,影响纸机的运行性。纸张成形过程中,填料粒子在胶体吸附和机械截留作用下,最终以聚集体的形式存在于纤维网络中。因此,从填料聚集体形态与分布特性的角度揭示填料对纸张强度性能的影响机制对于改善纸张强度性能,提高成纸填料含量具有重要意义。论文研究工作主要由三部分组成:首先,建立了纸张填料聚集体的图像表征方法;其次,研究了填料粒径、粒径分布及形貌对所形成填料聚集体的形态与分布特征的影响,对填料聚集体的形态及分布特征与纸张性能进行了回归拟合并对模型进行了验证。最终在此基础上,采用了填料预絮聚与化学改性等方法调控填料聚集体特性,进而实现改善纸张性能的目的。（1）填料聚集体表征方法的建立以沉淀碳酸钙（Precipited Calcium Carbonate,PCC）加填纸为例,采用胶带粘结法对纸张分层,首先研究了扫描电镜的二次电子模式与背散射模式获取的填料聚集体图像的灰度特征。研究发现背散射模式下,填料与纤维的灰度差值较大,有利于提取填料聚集体特征信息;其次,采用MATLAB软件对获取的图像... 

【文章来源】：陕西科技大学陕西省

【文章页数】：136 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
1 绪论
    1.1 造纸加填现状
        1.1.1 加填的目的及意义
        1.1.2 造纸填料的应用现状
        1.1.3 加填对纸张性能的影响
    1.2 改善加填纸张强度性能的研究进展
        1.2.1 新型加填方式
        1.2.2 填料改性
        1.2.3 填料预絮聚
        1.2.4 复合填料
    1.3 填料对纸张强度的影响机理
        1.3.1 Z向质量分布
        1.3.2 相对位置关系
        1.3.3 吸附作用
    1.4 纸张结构表征
        1.4.1 填料分布表征
        1.4.2 分形维数
        1.4.3 图像处理
    1.5 课题的来源、研究内容和目的意义
        1.5.1 课题的来源
        1.5.2 课题的研究内容
        1.5.3 课题的目的意义
2 填料聚集体表征方法的建立
    2.1 实验材料及方法
        2.1.1 原料与纸张样品准备
        2.1.2 电镜图像采集及处理
    2.2 填料聚集体图像灰度特征研究
    2.3 填料聚集体图像处理
        2.3.1 填料聚集体图像去噪
        2.3.2 填料聚集体图像增强
    2.4 填料聚集体特征提取与分析
        2.4.1 颗粒统计
        2.4.2 纸张填料聚集体粒径计算
    2.5 填料聚集体表征方法样本量研究
        2.5.1 单层纸张样品图片的样本量
        2.5.2 纸张分层层数的研究
    2.6 本章小结
3 填料聚集体形态分布特征对纸张性能的影响
    3.1 实验材料及方法
        3.1.1 实验原料与仪器设备
        3.1.2 样品的制备及性能检测
        3.1.3 填料聚集体形态分布特征分析
    3.2 填料聚集体形态分布特征研究
        3.2.1 填料聚集体中粒径
        3.2.2 填料聚集体分形维数
        3.2.3 填料聚集体粒径Z向分布
    3.3 填料聚集体形态分布特征与纸张性能回归分析
        3.3.1 填料聚集体形态分布特征与抗张指数回归分析
        3.3.2 填料聚集体形态分布特征与光散射系数回归分析
        3.3.3 填料聚集体形态分布特征与松厚度回归分析
    3.4 本章小结
4 填料聚集体与纸张性能回归模型适用性分析
    4.1 实验材料及方法
        4.1.1 实验原料与仪器设备
        4.1.2 纸张的制备及性能检测
        4.1.3 图像表征法填料聚集体形态分布研究
        4.1.4 填料聚集体X射线微米CT检测
    4.2 填料聚集体与纸张性能回归模型验证
        4.2.1 不同加填纸张填料聚集体形态分布特征分析
        4.2.2 抗张指数回归模型验证
        4.2.3 光散射系数回归模型验证
        4.2.4 松厚度回归模型验证
    4.3 X射线微米CT检测纸张填料聚集体形态分布特征研究
        4.3.1 填料聚集体粒径Z向分布
        4.3.2 填料聚集体中粒径
        4.3.3 填料聚集体分形维数
    4.4 本章小结
5 基于物理吸附/聚集作用的填料聚集体形态分布特征调控
    5.1 实验材料及方法
        5.1.1 实验原料与仪器设备
        5.1.2 填料聚集体的尺寸调控纸张制备及性能检测
        5.1.3 填料聚集体的结构调控纸张制备及性能检测
        5.1.4 填料聚集体的粒径Z向分布调控纸张制备及性能检测
    5.2 填料聚集体尺寸调控对纸张性能的影响
        5.2.1 强度性能
        5.2.2 结构性能
        5.2.3 光学性能
    5.3 填料聚集体结构调控对纸张性能的影响
        5.3.1 强度性能
        5.3.2 结构性能
        5.3.3 光学性能
    5.4 填料聚集体Z向粒径分布调控对纸张性能的影响
        5.4.1 强度性能
        5.4.2 结构性能
        5.4.3 光学性能
    5.5 本章小结
6 基于化学改性作用的填料聚集体形态分布特征调控
    6.1 实验材料及方法
        6.1.1 实验原料与仪器设备
        6.1.2 淀粉-硬脂酸钠改性对填料聚集体形态分布的调控
        6.1.3 盐酸改性对填料聚集体形态分布的调控
    6.2 淀粉-硬脂酸钠改性对填料特性及纸张性能的影响
        6.2.1 改性路线对填料特性的影响
        6.2.2 改性路线对纸张性能的影响
        6.2.3 改性pH值对纸张性能的影响
    6.3 盐酸改性对填料特性及纸张性能的影响
        6.3.1 盐酸改性对填料的影响
        6.3.2 盐酸改性对纸张强度的影响
    6.4 本章小结
7 结论及进一步研究建议
    7.1 结论
    7.2 论文创新之处
    7.3 进一步研究建议
致谢
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文目录


【参考文献】：
期刊论文
[1]数字图像技术在锦屏复杂岩体中的应用[J]. 李昂,史佳枫,苏静波,孙阳.  河南科学. 2018(12)
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[3]基于分形理论的球头铣削表面形貌研究[J]. 陶海旺,赵军,刘昊,宋伟田.  工具技术. 2018(12)
[4]填料包覆预絮聚改性技术及其对纸张性能的影响[J]. 陈南男,王立军,姚献平,赵文彦,文俊超.  中国造纸. 2018(12)
[5]梯度信息自适应的非局部均值滤波算法对矿井图像降噪研究[J]. 张雷.  山东农业大学学报(自然科学版). 2018(06)
[6]X射线机影像成像系统的图像降噪研究[J]. 郑开放,张燕,刘宾武.  电子世界. 2018(19)
[7]浅析图像处理技术的实际应用[J]. 梁艺怀.  工业控制计算机. 2018(09)
[8]扫描电镜的基本原理及应用[J]. 余凌竹,鲁建.  实验科学与技术. 2019(05)
[9]中国造纸工业2017年度报告[J].   中华纸业. 2018(11)
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博士论文
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硕士论文
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[3]纤维素基阳离子聚合物的制备及其对填料的改性作用[D]. 李广斌.齐鲁工业大学 2016
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[5]多孔硅酸钙/纤维复合结构的形成及其对纸张强度的影响[D]. 郝宁.陕西科技大学 2015
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[7]纸张层间加填工艺及成纸机理的研究[D]. 崔丽娟.陕西科技大学 2012
[8]高灰分纸张的纤维充填新工艺研究[D]. 袁佳炜.南京林业大学 2008
[9]x射线断层技术在原木无损检测中的研究[D]. 陈雷.东北林业大学 2006



本文编号：3540838