一種apmp纖維低溫等離子體改性方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種紙漿改性方法，具體地說是一種APMP纖維低溫等離子體改性方法。
技術(shù)背景
[0002]隨著森林資源的減少，速生闊葉材制漿，特別是其制高得率漿受到日益廣泛的重視。APMP漿的表面的木素含量較高，其表面被一層剛性的胞間層和軟化的木素覆蓋著，這種表面的性能決定了 APMP漿的柔韌性較低，也嚴(yán)重影響了纖維間的結(jié)合力。與化學(xué)漿相比，APMP漿的最大缺點(diǎn)是其強(qiáng)度明顯低于化學(xué)漿，因此在生產(chǎn)高檔紙張時(shí)，無法完全取代化學(xué)漿，這在一定程度上阻礙了高得率制漿方法的發(fā)展。國(guó)內(nèi)APMP漿料用途比較單一，僅作為新聞紙、膠印書刊紙等的漿料。因此，人們一直設(shè)法通過對(duì)APMP漿料進(jìn)行改性，提高其物理性能，從而滿足多種紙張的需要。
[0003]目前，一種較為環(huán)保、無污染的處理方法一一輝光次大氣低溫等離子體放電技術(shù)比較引人注目。輝光次大氣低溫等離子體放電技術(shù)可以處理各種材料(如低溫材料、生物材料、異型材料)，且成本低、處理時(shí)間短，加入各種氣體的氣氛含量高，功率密度大、處理效率高。它可應(yīng)用于表面聚合、表面接枝、金屬滲氮、冶金、表面催化、化學(xué)合成及各種粉、粒、片狀材料的表面改性和紡織品的表面處理，處理紡織品和碳纖維等材料時(shí)不會(huì)出現(xiàn)擊穿和燃燒現(xiàn)象，處理溫度接近室溫。并且處理環(huán)境的氣氛濃度高，電子和離子的能量可達(dá)1eV以上。
[0004]目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有相關(guān)領(lǐng)域的研宄，但大都集中在紡織纖維的改性方面。中國(guó)專利公開號(hào)為CN1978530A公布了一種芳綸纖維增強(qiáng)聚芳醚砜酮樹脂基復(fù)合材料的界面改性方法，該方法采用了低壓、常壓和高壓三種處理環(huán)境對(duì)纖維進(jìn)行表面蝕刻和接枝改性；其處理功率最大達(dá)到400W，最大處理時(shí)間為30min。這樣的處理功率和時(shí)間太大，不適合紙漿纖維改性。中國(guó)專利公開號(hào)CN102296455A公布了一種丙綸纖維低溫等離子表面改性方法，該方法采用常壓放電，其處理時(shí)間為5?lOmin，處理功率300W。雖然處理效果較好，但所需的處理的功率較高，處理時(shí)間長(zhǎng)，不夠經(jīng)濟(jì)節(jié)約。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種較為高效的APMP低溫等離子體改性方法，使用該方法處理后得到的纖維成紙后抗張強(qiáng)度有較大提高，零距抗張強(qiáng)度和零距濕抗張強(qiáng)度也有很大改善。
[0006]本發(fā)明以如下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題:
[0007]本發(fā)明一種APMP纖維低溫等離子體改性方法，包括如下操作步驟:
[0008]I)原料預(yù)處理:將APMP原料風(fēng)干并撕成片狀，放入冰箱低溫保存?zhèn)溆茫?br>[0009]2)進(jìn)行等離子體改性:以輝光次大氣低溫等離子體表面處理設(shè)備為操作平臺(tái)，以02/C02混合氣氛、O 2/Ar混合氣氛、02/N2混合氣氛或O J純凈空氣混合氣氛作為改性處理氣氛。
[0010]步驟I)中，APMP原料風(fēng)干至水分含量恒定在90 %，原料風(fēng)干后撕成5_X 5_的小片以防止在等離子處理系統(tǒng)內(nèi)互相粘連，將撕好的小片裝在密封袋內(nèi)保存于4°C下的冰箱中24小時(shí)以上。
[0011]步驟2)中，首先將輝光次大氣低溫等離子體表面處理設(shè)備開機(jī)預(yù)熱30min，再放入處理好的APMP原料，連接處理氣氛，首先進(jìn)行抽氣，達(dá)到真空度SOOPa的設(shè)定值后通入選定氣氛至常壓，再次抽氣并保持內(nèi)部壓力在800?lOOOPa，調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓為150V、電流為0.56A，通過電壓和電流的調(diào)節(jié)獲得處理功率為84W，進(jìn)行輝光放電低溫等離子體處理，改性處理時(shí)間為180s。
[0012]采用02/C02混合氣氛時(shí)，同時(shí)通入的O 2與CO2的氣體流速之比為1:1?10:1，其中O2流速為1.5L/min。
[0013]采用02/Ar混合氣氛時(shí)，同時(shí)通入的02與Ar氣體流速之比為5:1或5:2，其中O2流速為1.5L/min。
[0014]采用02/N2混合氣氛時(shí)，同時(shí)通入的O 2與N 2氣體流速之比為5:4或1:1，其中O 2流速為 1.5L/min。
[0015]采用O2/純凈空氣混合氣氛時(shí)，同時(shí)通入的02與純凈空氣流速之比為10:1?10:6，其中O2流速為1.5L/min，或者，O 2與純凈空氣流速之比為1:5?4:5，其中純凈空氣流速為1.5L/min。
[0016]相比已有的技術(shù)，本發(fā)明方法不需要太大的功率，而且氣氛的選擇以及氣氛通入的比例多樣，有助于結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行選用。改性完成的APMP纖維在成紙以后，強(qiáng)度都有一定的提尚。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本發(fā)明方法通過以下操作步驟對(duì)APMP纖維進(jìn)行低溫等離子體改性:
[0018](I)原料的準(zhǔn)備:需要對(duì)原料進(jìn)行風(fēng)干處理，保持其水分含量恒定至90%。需要撕成5mmX5mm的小片以防止在等離子處理系統(tǒng)內(nèi)互相粘連。將撕好的小片裝在密封袋內(nèi)保存于4°C下的冰箱中24小時(shí)以上。
[0019](2)低溫等離子體改性:將低溫等離子體表面處理設(shè)備(即輝光次大氣低溫等離子體表面處理設(shè)備)開機(jī)預(yù)熱30min，打開系統(tǒng)密封倉，將撕成的小片纖維放置在培養(yǎng)皿中置于低溫等離子體發(fā)生器上下電極之間。
[0020]若通入的處理氣氛為02/0)2混合氣氛，那么操作方式為:設(shè)定真空度為800Pa，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行抽氣處理。當(dāng)倉內(nèi)壓力達(dá)到設(shè)定值后通入處理氣氛，通入的氣體流速之比為1:1?10:1中的一種(O2比例在前，O2流速為1.5L/min)。使得倉內(nèi)壓力恢復(fù)至常壓。再次進(jìn)行抽氣處理，并保持內(nèi)部壓力在800?lOOOPa，調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓至150V，電流為0.56A，處理時(shí)間為180s，按下處理按鈕進(jìn)行輝光放電處理。
[0021]若通入的處理氣氛為02/Ar混合氣氛，那么操作方式為:設(shè)定真空度為SOOPaJt系統(tǒng)進(jìn)行抽氣處理。當(dāng)倉內(nèi)壓力達(dá)到設(shè)定值后通入處理氣氛，通入的氣體流速之比為5:1或5:2(02比例在前，O2流速為1.5L/min)。使得倉內(nèi)壓力恢復(fù)至常壓。再次進(jìn)行抽氣處理，并保持內(nèi)部壓力在800?1000Pa，調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓至150V，電流為0.56A，處理時(shí)間為180s，按下處理按鈕進(jìn)行輝光放電處理。
[0022]若通入的處理氣氛為02/N2混合氣氛，那么操作方式為:設(shè)定真空度為800Pa，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行抽氣處理。當(dāng)倉內(nèi)壓力達(dá)到設(shè)定值后通入處理氣氛，通入的氣體流速之比為5:4或1:1(02比例在前，02流速為1.517!^11)。使得倉內(nèi)壓力恢復(fù)至常壓。再次進(jìn)行抽氣處理，并保持內(nèi)部壓力在800?lOOOPa，調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓至150V，電流為0.56A，處理時(shí)間為180s，按下處理按鈕進(jìn)行輝光放電處理。
[0023]若通入的處理氣氛為O2/空氣混合氣氛，其中空氣采用鋼瓶瓶裝的純凈空氣，那么操作方式為:設(shè)定真空度為800Pa，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行抽氣處理。當(dāng)倉內(nèi)壓力達(dá)到設(shè)定值后通入處理氣氛，通入的氣體流速之比為10:1?10:6 (O2比例在前，O2流速為1.5L/min)或1:5?4:5(02比例在前，純凈空氣流速為1.5L/min)中的一種，使得倉內(nèi)壓力恢復(fù)至常壓。再次進(jìn)行抽氣處理，并保持內(nèi)部壓力在800?lOOOPa，并再次進(jìn)行抽氣處理，當(dāng)倉內(nèi)壓力至設(shè)定值時(shí)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓至150V，電流為0.56A，處理時(shí)間為180s，按下處理按鈕進(jìn)行輝光放電處理。
[0024]實(shí)施例1:
[0025]將原料進(jìn)行風(fēng)干處理，保持其水分含量恒定至90%。需要撕成5mmX 5mm的小片以防止在等離子處理系統(tǒng)內(nèi)互相粘連。將撕好的小片裝在密封袋內(nèi)保存于4°C下的冰箱中24小時(shí)以上。將低溫等離子體表面處理設(shè)備開機(jī)預(yù)熱30min，打開系統(tǒng)密封倉，將撕成的小片纖維放置在培養(yǎng)皿中置于低溫等離子體發(fā)生器上下電極之間。
[0026]將O2氣體鋼瓶、CO 2氣體鋼瓶與低溫等離子體處理系統(tǒng)進(jìn)行連接。設(shè)定真空度為800Pa，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行抽氣處理。當(dāng)倉內(nèi)壓力達(dá)到800Pa后旋開氣閥，通入02和C