摘 要：为降低污染，减少森林资源消耗，造纸工业大量使

用高得率浆和废纸浆，并循环使用纸机白水，使得胶黏物在

抄纸体系中不断积累和聚结，造成“树脂障碍”。本研究首

先采用原位插层法将RAF T试剂——三硫代碳酸二（α,α-

二甲基-α-乙酸）酯引入镁铝水滑石层间，然后利用RAF T

试剂独特的调控性能将带正电荷的二烯丙基二甲基氯化铵

（DADMAC）接枝引入到同样带正电荷的片状水滑石纳米颗粒

表面，形成以水滑石的硬壳结构为中心，DADMAC软性支链为

爪臂的阳离子可控型星形无机-有机复合杂化材料。通过调

控RAFT试剂用量及DADMAC的接枝数量，调控这种复合共聚

物的亲脂性和静电中和能力，以优化其对纸浆中胶黏物的吸

附和固着效果。以期为胶黏物的有效控制及助剂的多功能化

利用提供理论基础。

关键词：水滑石；DADMAC；接枝；胶黏物；固着剂

新型水滑石杂化材料对胶黏物的控制⊙ 李国栋1,2* 盛俊娇1 张方东3 牛司鹏1 李志军1

(1.齐鲁工业大学制浆造纸科学与技术教育部重点实验室，济南 250353；2.浙江省废弃生物质循环利用与

生态处理技术重点实验室，杭州 310023；3.天津科技大学天津市制浆造纸重点实验室，天津 300457)

Stickies control by novel hybrid hydrotalcite materialsStickies control by novel hybrid hydrotalcite materials⊙ LI Guo-dong1,2*, SHENG Jun-jiao1, ZHANG Fang-dong3, NIU Si-peng1, LI Zhi-jun1

(1.Key Lab of Pulp & Paper Science and Technology of Education Ministry of China, Qilu University of Technology, Jinan 250353, China; 2.Key Laboratory of Recycling and Eco-treatment of Waste Biomass of Zhejiang Province, Hangzhou 310023, China; 3.Tianjin Key Lab of Pulp & Paper, Tianjin University of Science & Technology, Tianjin 300457, China)

李国栋先生，齐鲁工业大学造

纸与植物资源工程学院讲师；

研究方向：造纸湿部化学、造纸

化学品、生物基功能材料。

Abstract: For reducing pollution and decreasing consumption of forest resources, tremendous amount of high yield pulp and recycled paper are used in paper industry. What’s more, the recirculation of white water incurs heavy pitch and stickies deposition problem, as it is also called “pitch problem”. In this paper, the RAFT agent was fi rstly introduced into the interlayer of hydrotalcite by situ intercalation. Then under the regulation of RAFT agent, the cationic monomer (diallyldimethyl ammonium chloride, DADMAC) was grafted on the surface of layered hydrotalcite nanoparticles, and an star-like organic-inorganic copolymer, with positive charge-controllable, consisting of hard shell of hydrotalcite and soft arms of DADMAC polymers was designed. By regulating the dosage of RAFT agent and the number of DADMAC chain, the lipophilic and electrostatic neutralization of the copolymer was controlled, and then the adsorption and fi xation effect of the hybrid material on stickies was regulated. It is expected to provide the theoretical basis of effectively control of stickies and multifunctional use of additive. Key words: hydrotalcite; diallyldimethyl ammonium chloride; grafting; stickies; fi xative

中图分类号：TS727+.2; TS727+.6

文献标志码：A

文章编号：1007-9211(2017)08-0033-08

□ 基金项目：国家自然科学基金青年基金（21506105），国家级大学生创新创业训练计划项目（201410431023），“浙江省废弃生物质循环

利用与生态处理技术重点实验室”开放基金（2016REWB17），齐鲁工业大学制浆造纸科学与技术教育部重点实验室主任基金项目。

废水处理清洁生产�����&

● 研究 ●

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33Apr., 2017 Vol.38, No.8

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一定的互促效应，从而发挥无机微粒与高分子聚合物各

自的优点，赋予材料许多新的功能特性[13,14]。

Q i等[15]将层间阴离子为碳酸根的水滑石与丙烯酰

胺、二烯丙基二甲基氯化铵进行共聚，得到了转化率较

高、分子量较大的三元共聚产物，论证了利用有机阳离

子单体与无机水滑石共聚的可行性，其将该聚合物作为

污泥脱水剂，获得了较好的应用效果。L i u等[16]首先利

用醇化处理在碳纳米管表面引入羟基，然后在可逆加成

-断裂链转移试剂的存在下，将甲基丙烯酸羟乙酯接枝

聚合到碳硫键转化的碳纳米管表面，并进一步利用甲基

丙烯酸羟乙酯水解后得到丙烯酸接枝物产生的大量羧

基，为纳米金属银粒子的吸附提供基点。

目前，虽然已有不少研究报道在无机粒子表面接

枝大分子链的成功范例，但是采用RAF T聚合技术在

水滑石表面接枝阳离子聚合物的研究尚未见报道。本

研究围绕着无机、有机分子的融合，以水滑石中晶体规

整、无毒环保、经济易得的镁铝双核氢氧化物（MgA l-

L D H）为原料，采用业已较为成熟的“从主链接枝

（grafting from）”技术，经RAFT试剂调控，与电荷

密度较高的DADMAC进行接枝聚合，形成以水滑石的

硬壳结构为中心，DADMAC软性支链为爪臂的阳离子

可控型星形无机-有机杂化共聚物。该新型水滑石由于

具有较高的表面阳电荷，且表面疏水性得到改善，对纸

浆中的阴离子垃圾具有较强的吸附能力，其独特的星形

三维结构（延伸的爪臂）又能够在一定程度上增强对阴

离子垃圾的捕捉能力及对其它纸料的助留效果，其与胶

黏物粒子的作用示意如图1所示。该研究可进一步拓宽

无机纳米粒子的有机杂化改性研究技术，有望为发展

新型多功能材料提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 原料及仪器

二甲基二烯丙基氯化铵（工业级，固含量：65%，

山东鲁岳化工有限公司），硝酸镁（分析纯，天津市广

成化学试剂厂），硝酸铝（分析纯，天津市广成化学

试剂厂），三硫代碳酸二（α,α-二甲基-α-乙酸）酯

（RAF T试剂，实验室自制[17,18]），乙二胺四乙酸四钠

（分析纯，天津科密欧化学试剂有限公司），偶氮二

造纸工业对纤维和水具有较高的依赖性，而我国

的森林和水资源相对匮乏。扩大高得率浆的使用范围，

增加废纸的回收利用率，提高制浆造纸系统的封闭循

环程度，减少清水用量和废水排放量，早已成为业内共

识[1,2]。与此同时，由于高得率浆和废纸浆等用量占比越

来越大以及纸机白水循环程度的不断增加，抄纸体系中

的胶黏物常常会累积到较高的程度，既影响纸机的正常

运行又造成产品质量下降[3,4]。

水滑石是自然界中唯一带有正电荷的黏土类矿物

材料，具有与蒙脱石类似的层状结构，所不同的是其骨

架为阳离子，层间为阴离子，层间距可通过填充离子半

径不同的阴离子来调节[5]。由于其具有良好的离子交换

性、吸附性和催化性等，这种材料在污水处理、油田开

发和催化氧化等领域都具有重要的应用价值，近年来

受到人们的广泛关注[6,7]。早在1991年，Hyd e r等[8]就报

道了层间离子为氯离子的镁铝水滑石对胶黏物模型物

（天然树脂和塔罗油）的吸附性能，结果发现水滑石对

胶黏物具有较高的吸附效果，加填后纸张的光学性能

及其它填料的留着率也有一定提高。此后，M i c h a l i k

等[9]利用不同制备方法合成了一系列镁铝摩尔比、层间

离子不同的水滑石，研究了其对松香酸模型物的吸附性

能，结果表明层间离子为硝酸根的水滑石对松香酸具有

较高的吸附率。本课题组也利用氢氧化镁铝及其焙烧

产物用作纸浆中胶黏物的吸附剂，考察了其对胶黏物模

型物的吸附性能，系统研究了合成条件对其吸附效果的

影响，论证了水滑石对纸浆中胶黏物控制的可行性[10～

12]。然而随着研究的深入，人们发现由于水滑石所带电

荷相对较低，且表面疏水性较差，吸附一定量的阴离子

污染物后易达到饱和，对胶黏物的控制能力相对较为

有限。

因此，为了充分发挥水滑石自身的优势，同时提高

其表面电荷及疏水性，需要对其进行改性处理。近年来

出现的无机微粒表面接枝聚合技术，可望使这一需求得

到充分满足。研究认为，许多无机纳米粒子具有卓越的

光学、电学、力学、磁学和催化性质，如果将聚合物进行

接枝改性，可以通过改变接枝单体的种类和接枝条件，

使聚合物化学键连接于无机微粒表面，制得高性能的

聚合物/无机杂化材料，由于两者之间性能互补且具有

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34第38卷第8期 2017年4月

图1 DADMAC-水滑石杂化材料对胶黏物粒子的固着

示意图

异丁腈（分析纯，Sigma Aldrich公司），PDADMAC

（电荷密度5.36mmo l/g，特性黏度0.58d l/g，实验室

自制），氢氧化钠（分析纯，天津市江天化工技术有限公

司），浓盐酸（分析纯，天津市北方天医化学试剂厂），

脱墨浆取自山东太阳纸业股份有限公司。

Av a t a r 370型傅立叶变换红外光谱仪，美国

Nicole t公司；JC2000C1型静态接触角测定仪，上海数

字技术设备有限公司；MÜTEK PCD-03型颗粒电荷自

动滴定仪，德国BTG公司；FBRM S400型聚焦光束反

射测量仪，美国Met t ler-Toledo公司；LS 13320型激

光衍射粒度分析仪，美国Beckman-Coulter公司。

1.2 水滑石与DADMAC接枝制备与表征

首先利用共沉淀法将RAFT试剂插入到镁铝水滑

石层间，得到RAFT试剂原位插层的氢氧化镁铝型水滑

石溶胶；然后利用RAFT试剂调控的自由基聚合反应将

DADMAC与RAFT试剂插层的水滑石进行“Grafting

from”接枝，具体制备路线如图2所示。

1.2.1 RAFT试剂原位插层镁铝水滑石的制备

将适量M g(N O3) 2.6H2O、A l(N O3) 3.9H2O和

RAF T试剂[三硫代碳酸二（α,α-二甲基-α-乙酸）

酯，BDATC]用去离子水充分溶解后加入恒压滴液漏斗

中，另取适量氢氧化钠用去离子水溶解后作为沉淀剂，

以一定的速度同时滴加到装有机械搅拌的三口烧瓶中，

控制体系的pH值保持在9.5～10之间，滴加完毕后在水

浴锅中于80℃下老化10h。然后在离心机3000r/m i n

作用下离心10m i n，再用去离子水进行洗涤，循环数次

直至洗出接近中性的胶体沉淀，获得RAF T试剂原位

插层的镁铝水滑石溶胶。

1.2.2 水滑石与DADMAC的接枝聚合

安装好配有机械搅拌、回流冷凝管、温度计和恒压

滴液漏斗的四口烧瓶，在氮气保护下加入一定量的二烯

丙基二甲基氯化铵（DADMAC）、RAFT试剂原位插层

的镁铝水滑石、乙二胺四乙酸四钠（EDTA-Na4）和去

离子水，室温下通入氮气搅拌30m i n，后置于70℃的恒

温水浴中，缓慢滴加一定量的引发剂（偶氮二异丁腈），

引发剂加完后升温至80℃，保温10h。反应结束后，待体

系温度降至室温后出料，得到固含量约25%乳白色黏稠

膏状体。

1.2.3 产物静态接触角的测定

本实验中使用涂蜡盖玻片模拟油脂性胶黏物，利

用静态接触角测量仪测定水滑石改性前后与涂蜡盖玻

片的接触角，间接反映其与胶黏物间亲和性的变化。

具体实验方法如下：首先将盖玻片在液体石蜡中浸渍

24h，使其表面充分被石蜡所覆盖，然后将其置于真空

干燥箱内，于30℃干燥8h，得到涂蜡处理的盖玻片[19]。

将上述合成的水滑石样品配制成1%的悬浮液，然后通

过接触角测量仪的蠕动泵滴在处理后的玻璃片上，利用

接触角测量仪测量其接触角。

1.2.4 样品的预处理及红外表征

将待表征样品加入到过量无水乙醇中沉淀，再将

沉淀物溶解在去离子水中，洗去未反应的DADMAC单

体，静置后除去上层清液，此沉淀-溶解过程反复3次后

得到提纯的样品，于50℃真空干燥24h。称取1～2m g干

图2 镁铝水滑石原位插层RAFT试剂后与DADMAC的接枝

路线示意图

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度测量系统，进行数据采集。仪器操作参数设定为：基

线采集时间为1m i n，测量速度为2m/s，数据采集经过

数均加权处理。另取50m l上清液使用激光衍射粒度分

析仪测定其粒径分布。

2 结果与讨论

2.1 改性水滑石的表征

图3比较了未改性水滑石与改性水滑石的红外

图谱。从未改性水滑石的图谱可以看出，在280 0～

3600c m-1波长处出现的较宽的吸收峰是由水滑石层间

水分子以及层板中羟基的伸缩振动所引起；在1385cm-1

波长处出现的较强的吸收峰为硝酸根的振动吸收产生；

在低频区，610c m-1和840c m-1波长处的吸收峰为水滑

石层板中M-O的晶格振动，430c m-1波长处的吸收峰

则为O-M-O的弯曲振动。这些典型的水滑石红外吸

收特征均与相关文献表述相一致[20,21]。经过改性后，接

枝水滑石的XRD图谱在3020.57c m-1、1479.40c m-1、

燥后的样品置于玛瑙研钵中研细，后加入100～200m g

干燥的KB r（分析纯）粉末，使两者充分混匀。利用压

片机在20MPa下，压制成直径约10mm、厚度约1mm的

透明薄片，将其放入傅立叶红外光谱仪的样品室内，在

波长4000～400cm-1范围内对样品进行检测。

1.3 助剂对纸浆中胶黏物处理效果的考察

取浆浓为1%的脱墨浆250m l于烧杯中，根据需要

利用NaOH或HCl调节体系的pH值。在400r/min的转

速下加入不同设计用量的改性水滑石或其它化学助剂，

搅拌30s后再稀释至500m l（0.5%浆浓），然后转移至装

有200目（相当于75μm）滤网的动态滤水仪中，在800r/

m i n下搅拌30s后，打开排水阀，收集150m l滤液，将滤

液静置15min（以尽量除去细小纤维），小心取出100ml

上清液备用。

取50ml上述收集的上清液，加入到100ml烧杯中，

将聚焦光束反射测量仪（FBRM）探头置于搅拌桨边

缘，开启搅拌器，搅拌速度设定250r/m i n，运行在线粒

图3 未改性水滑石（LDH）与改性水滑石（LDH-

PDADMAC）的红外图谱

图4 RAFT试剂用量对改性水滑石静态接触角的影响

图5 DADMAC用量对改性水滑石静态接触角的影响

图6 DADMAC用量对改性水滑石电荷密度的影响

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36第38卷第8期 2017年4月

997.20cm-1波长处出现了新的吸收峰，这些吸收峰分别

对应着DADMAC单元上甲基（-CH3）的伸缩振动峰、

五元吡咯环中季铵基（-N+(CH3)2-(CH2)2）弯曲振动

峰和不饱和双键（-C=C-）的变形振动峰[18]，这说明在

RAFT试剂的调控作用下，DADMAC已经成功接枝到

水滑石中。

图3中插图为改性水滑石样品静置48h后的照片，可

以看出合成的样品表观上较为均匀，未出现分层、沉淀

或析水现象。这说明实验所合成的产物主要成分为二

烯丙基二甲基氯化铵-水滑石共聚物。若两者未发生共

聚，静置后水滑石会沉淀下来，体系发生相分离，应为

两相。这也间接佐证了DADMAC成功与水滑石接枝聚

合在一起。

图4为RAFT试剂用量对产物静态接触角的影响，

其中DADMAC用量固定为LDH摩尔比的1.5倍。可以看

出，随着RAFT试剂用量的增加，产物的静态接触角明

显减小。这说明改性水滑石分散液与涂蜡盖玻片的亲和

性得到改善，即改性水滑石的表面疏水性（亲脂性）增

加。这进一步说明其对纸浆中亲酯性胶黏物的吸附能

力得以增强。当RAFT试剂用量为0.15mmo l/g时，产

物的静态接触角最小达55°左右，此后继续增加RAFT

试剂用量，其静态接触角基本变化不大，说明其亲脂性

（即对胶黏物的吸附亲和能力）基本达到最强。这可能

是由于水滑石对RAFT试剂的吸附已经达到饱和或层

间粒子交换已经达到平衡，从而无法再引入更多的疏水

性基团所致。

图5为DADMAC用量对产物静态接触角的影响，

其中RAFT试剂用量固定为0.15mmol/g。可以看出，

随着DADMAC用量的增加，改性水滑石的静态接触角

不断增加，当其用量与LDH的摩尔比超过2∶1时，接触

角增加的幅度较大。这可能是由于改性水滑石的亲脂性

主要源于疏水性RAFT试剂的引入，而DADMAC单体

本身具有较强的亲水性，当水滑石接枝引入较多的亲水

性DADMAC链段后，导致改性水滑石整体的疏水性降

低，即其对亲脂性的胶黏物粒子的亲和力下降，从而可

能会降低其对胶黏物的吸附效果。

图6为DADMAC用量对产物电荷密度的影响，其

中RAFT试剂用量固定为0.15mmo l/g。可以看出，随

着DADMAC用量的增加，产物的电荷密度逐渐增加，

这说明水滑石引入的DADMAC链段越长，产物的整体

电荷密度越高。一般来说，电荷密度越高对阴离子胶

黏物的吸附效果越好。但是根据图5可知，引入较多的

DADMAC会降低产物的亲脂性，因此综合考虑我们选

择DADMAC单体用量为水滑石用量摩尔比的1.5倍、

RAFT试剂的用量为0.15mmol/g来制备DADMAC接

枝改性水滑石。

2.2 不同改性水滑石用量对纸浆中胶黏物的控制

我们首先将不同用量的改性水滑石加入到脱墨浆

中，同时利用FBRM和激光衍射粒度分析仪分别测定

助剂加入前后滤液中胶黏物粒子数量及粒径分布的变

化等情况，考察助剂对胶黏物粒子的控制效果。

图7为利用FBRM测得的改性水滑石用量对脱墨浆

中胶黏物粒子数量的影响。可以看出，未加入助剂时，

脱墨浆中胶黏物粒子的弦长分布在1～200μm之间，中

图7 不同用量的改性水滑石对脱墨浆滤液中胶黏物粒子

数量的影响（FBRM测得）

图8 不同用量的改性水滑石对脱墨浆滤液中胶黏物粒子

粒径分布的影响（激光粒度仪测得）

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37Apr., 2017 Vol.38, No.8

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粒径分布在0.4～200μm之间，这与上述图7中FBRM测

得的滤液弦长分布大致相同。随着改性水滑石用量的增

加，整个粒径分布范围内的粒子微分体积分数都逐渐下

降，且粒径分布轮廓并未变宽，这与上述FBRM结论相

一致。另外需要指出的是，激光粒度仪测得的是某个粒

径范围内的粒子分布分数，而不是确切的粒子数量，但

其得出的曲线变化规律同样反映了滤液中粒子的整体水

平是明显减少的，这进一步验证了上述FBRM得出的结

论。

2.3 不同助剂对纸浆中胶黏物固着行为的影响

不同的阳离子固着剂具有不同的分子量、电荷密

度和空间构型等特性，其与胶黏物粒子之间存在电性中

和、补丁、架桥以及氢键作用等多种作用机理[22,23]，在不

同的助剂作用下，纸浆中胶黏物的固着行为较为复杂。

为了阐明改性水滑石对胶黏物的吸附特性，我们同时利

用FBRM与激光粒度仪测定了助剂处理前后不同尺寸

范围内胶黏物粒子的变化情况，并将其与PDADMAC

的作用效果进行对照，深入分析了两者固着行为的差

异。

图9为经过相同用量（20m g/g）的DADMAC改

性水滑石和PDADMAC处理后，脱墨浆滤液中不同弦

长区间内胶黏物粒子的数量变化情况。可以看出，经过

改性水滑石处理后，滤液中各个弦长区间范围内的胶

黏物粒子数量都明显减少，这说明改性水滑石能够将

不同尺寸大小的胶黏物粒子都可以有效地固着在纤维

上。经过PDADMAC处理后，尺寸较大的粒子（弦长10

～1000μm）数量明显减少，而尺寸较小的粒子（弦长＜

10μm）数量减少趋势不明显，这说明PDADMAC可以

将大胶黏物粒子有效固着在纤维上，但其对白水中的

微小粒子固着效率较差。这一方面可能是由于FBRM

的测量精度限制（检出下线为0.4μm），部分粒径较

小的溶解物质未能检测到，在PDADMAC的絮聚作用

下，溶解物质的体积增大（聚集）到F BR M的可测范

围，因此测得的粒子数量有所增加；另一方面可能由于

PDADMAC对溶解性物质（dissolved substance）有

一定的絮聚作用，且絮聚后的粒子并未完全固着在纤

维上，仍残留在滤液中。经过对比分析两者的作用效果

可以推测出，由于改性水滑石具有较高的比表面积（水

值在20μm左右，弦长分布曲线呈较为规则的正态分

布。随着改性水滑石用量的增加，胶黏物粒子的数量逐

渐减少。当助剂用量增加到30m g/l时，滤液中的粒子

数量减少了约90%，处理效果较为明显。同时观察曲线

的形状可以发现，粒子的数量除了高度明显下降外，峰

型还有所变窄，即粒子的弦长略有减小。这说明胶黏物

粒子在改性水滑石的固着作用下，有效吸附并截留在纤

维网络上，从而使得经DDJ过滤进入到白水中的胶黏物

粒子数量明显减少。相对而言，较大尺寸的胶黏物比较

小尺寸的胶黏物更易于被纤维网络所截留，滤液中所余

较大尺寸的粒子数量相对减少，因此滤液的整体弦长减

小，弦长分布曲线变窄。

为了进一步明确改性水滑石对胶黏物粒子的控制

效果，我们同时利用激光粒度仪对滤液中的胶黏物粒

子进行了统计分析，结果如图8所示。从未经助剂处理

的胶黏物滤液微分体积分数分布曲线可以看出，滤液的

图9 不同助剂对脱墨浆滤液中不同弦长区间内胶黏物粒

子数量的影响

图10 不同助剂对脱墨浆滤液累计分布区间内胶黏物粒

径的影响

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38第38卷第8期 2017年4月

滑石纳米片状结构）及较强的电荷密度（PDADMAC链

段），其对胶黏物具有更高的吸附固着效果，且能够充

分吸附在PDADMAC絮聚作用下形成的尺寸较小的溶

解物聚集体。

图10为经过相同用量（20m g/g）的DADMAC改

性水滑石和PDADMAC处理后，脱墨浆滤液累积分布

区间粒径的变化情况。累积分布区间分别为D10、D25、

D50、D75和D90，其中D10为颗粒累计分布为10%的粒

径，即小于此粒径的颗粒体积含量占全部颗粒的10%，

其余类似。可以看出，经过改性水滑石处理后，各累积

分布下滤液的粒径都是有所减小的，这说明尺寸相对较

大的胶黏物粒子被优先固着在纤维上，经DDJ过滤后，

滤液中尺寸较小的粒子所占比例相对增加，导致统计

的滤液整体粒径有所减小。经过PDADMAC处理后，

D10、D25和D50累积分布区间的滤液粒径略微增加或

者相对不变，D75和D90累积分布区间的滤液粒径逐渐

降低。这可能是由于粒径较小的粒子（溶解性物质）在

PDADMAC作用下发生了聚集，但并未有效地固着在

纤维上或被纤维网络截留，仍大量残留在滤液中，导致

D10、D25和D50处的粒径相对增大；而PDADMAC对

于尺寸较大的粒子具有较好的固着能力，导致D75和

D90处的滤液粒径相对减小，这与上述FBRM测得的结

论相一致。

综合上述结果可以看出，该新型DADMAC-水滑

石杂化材料由于表面疏水性得到改善，且具有较高的

表面阳电荷，对纸浆中的胶黏物具有较强的吸附固着效

果，其独特的带电层板（水滑石特征结构）及三维软性

支链（空间延伸的DADMAC链段）能够在一定程度上

增强对阴离子胶黏物的吸附、捕捉和固着能力。

2.4 pH值对改性水滑石作用下胶黏物固着行为的影响

研究表明，浆料的pH值对固着剂作用下胶黏物的

控制效果有较大影响[24]。因此我们对比了不同pH值条

件下，改性水滑石（用量20m g/g）加入前后引起的胶黏

物固着行为的差异。

图11为pH值对改性水滑石作用下脱墨浆滤液中胶

黏物粒子数量的影响，其中助剂用量固定为20m g/g，

空白曲线为pH为7时测得。可以看出，经过助剂作用后，

整个弦长范围内的粒子数量都明显减少，相比来说碱性

条件下，滤液中残留的粒子数量略少。这可能是由于在

酸性条件下，水滑石发生部分溶解，导致其层状结构破

坏，因而固着效率下降；而在碱性条件下，水滑石的层

状结构相对更为稳定，固着效率也有所增强，说明这种

改性水滑石对于中碱性抄造环境是较为适宜的。

3 结论

首先采用共沉淀法合成了RAFT试剂原位插层的

镁铝水滑石，然后利用自由基聚合法将DADMAC单体

接枝到带有RAF T试剂的水滑石上，通过改变合成条

件（RAFT试剂及DADMAC单体用量），合成了一系列

DADMAC－水滑石杂化材料，并利用傅里叶红外光谱、

静态接触角和电荷密度仪等仪器对产物进行了分析表

征。当RAFT试剂用量为0.15mmol/g、DADMAC用量

为LDH摩尔比的1.5倍时，产物的静态接触角基本达到

最小（即其对亲脂性胶黏物的亲和能力达到最强），同

时其电荷密度保持较高水平。

将改性水滑石作用于脱墨浆，研究了其对浆料中胶

黏物的控制效果。当改性水滑石用量为30m g/g时，滤

液中剩余的胶黏物粒子达到空白样品的10%左右，处理

效果较为明显。相对于PDADMAC而言，由于改性水滑

石具有较高的表面阳电荷，且表面疏水性得到改善，对

纸浆中阴离子性胶黏物具有较强的吸附能力，其独特

的星形三维结构又能够在一定程度上增强对胶黏物的

捕捉能力，从而可将大部分胶黏物粒子固着在纸浆纤维

上。此外，该新型水滑石杂化材料对于中碱性抄造环境

是较为适宜的。图11 pH值对改性水滑石作用下脱墨浆滤液中胶黏物粒

子数量的影响

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39Apr., 2017 Vol.38, No.8

China Pulp & Paper Industry

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[收稿日期:2016-12-29]

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40第38卷第8期 2017年4月