隨著世界范圍的酸性造紙向中性和堿性造紙的變革，對(duì)碳酸鈣在造紙工業(yè)中的應(yīng)用帶來了生機(jī)。

 

碳酸鈣作為造紙?zhí)盍暇哂腥缦聝?yōu)點(diǎn):①白度高;②松厚性;③耐久性;④透氣性;⑤可作為二氧化鈦的補(bǔ)充劑;⑥磨蝕性低;⑦增進(jìn)柔軟性;⑧提高油墨吸收性能;⑨對(duì)紫外線吸收性低;⑩能控制燃燒性。其次在堿性抄紙時(shí)，碳酸鈣作為一種堿性填料，它具有pH值緩沖作用，使?jié)癫康膒H值自然地穩(wěn)定在7. 5~8. 0，這正是堿性施膠劑施膠的最佳pH值。

 

而碳酸鈣用量的劇增主要有兩方面原因:一是由于堿性造紙的發(fā)展使碳酸鈣填料在造紙濕部的大量應(yīng)用成為可能，另一個(gè)原因是20世紀(jì)70年代起細(xì)磨碳酸鈣和超細(xì)碳酸鈣的發(fā)展，使天然碳酸鈣粒子細(xì)度能使紙張涂層光澤度等于或超過沉淀碳酸鈣，致使細(xì)磨碳酸鈣在涂布紙上的使用量急劇增加研磨碳酸鈣與高嶺土相比 的優(yōu)勢(shì)是成本低;其二是對(duì)涂布膠粘劑需要量少，可節(jié)約膠粘劑費(fèi)用;其三是研磨碳酸鈣有良好的流變性，涂料可以做到高固含量，有利于節(jié)省造紙機(jī)烘干能耗。造紙工業(yè)中所用的碳酸鈣根據(jù)加工工藝的不同分為:重質(zhì)碳酸鈣和輕質(zhì)碳酸鈣。

 

1.重質(zhì)碳酸鈣

重質(zhì)碳酸鈣即研磨碳酸鈣(GCC)。重質(zhì)碳酸鈣是研磨石灰石制得的天然碳酸鈣，從干法研磨發(fā)展到濕法研磨，研磨技術(shù)的突破及在研磨工藝中有關(guān)助劑的應(yīng)用，使得GCC粒徑可以達(dá)到小于1. 5μm在90%以上，平均粒徑小于2μm，從而使品質(zhì)大幅度提高，很大程度上擴(kuò)大了在造紙領(lǐng)域的應(yīng)用。

然而隨著碳酸鈣填料負(fù)荷的增加，紙張的強(qiáng)度、松厚度和挺度通常將降低。填料隔斷纖維與纖維之間的結(jié)合，造成損紙現(xiàn)象，限制了填料的添加量。因此，重質(zhì)碳酸鈣在添加前需進(jìn)行必要的改性處理工作。

王永忠，裴繼誠(chéng)，石淑蘭研究了重質(zhì)碳酸鈣的表面改性及在造紙中的應(yīng)用。采用淀粉與改性劑復(fù)合改性的方法，淀粉用量為重質(zhì)碳酸鈣重量的50%，改性劑硬脂酸用量為重質(zhì)碳酸鈣重量的20%，糊化溫度為65℃，糊化時(shí)間為120min，保溫時(shí)間10min。所得的改性重質(zhì)碳酸鈣添加到紙張中，對(duì)紙張的物理性能有大幅度地提高，能顯著增加紙張纖維與纖維、纖維與填料的結(jié)合強(qiáng)度。在碳酸鈣用量為30% ~40%時(shí)，改性碳酸鈣比未改性碳酸鈣對(duì)紙張的抗張強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、耐折強(qiáng)度有顯著提高;紙張的光學(xué)性能也有所改變，改性填料紙張的白度與不透明度比未改性填料的紙張白度要低;顆粒的粒徑發(fā)生了很大的變化，表面積從12576. 54cm2/g降為4203. 79cm2/g。

 

二、淀粉改性碳酸鈣

隨著堿性抄紙的迅速發(fā)展，碳酸鈣填料在造紙工業(yè)中的用量急劇增加，但碳酸鈣加填紙的低強(qiáng)度和留著差的問題仍未得到有效解決。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)碳酸鈣的改性研究主要集中在淀粉類、殼聚糖類聚合物的包覆改性，碳酸鈣表面的陽(yáng)離子化和耐酸處理等方法[5～8]。其中淀粉因價(jià)格低廉及對(duì)纖維具有增強(qiáng)功能，對(duì)碳酸鈣改性后，用其加填紙張的強(qiáng)度會(huì)有明顯增加。但淀粉包覆工藝復(fù)雜，不易于操作，且淀粉包覆層在造紙條件下易溶于水，影響了淀粉包覆碳酸鈣填料在抄紙中的應(yīng)用。

 

1. 填料的與復(fù)合填料微觀外貌

為了研究碳酸鈣包覆前后的外觀形貌，通過S E M對(duì)填料外觀形貌進(jìn)行觀察，如圖1、圖2，分別為碳酸鈣與1∶1復(fù)合填料外觀形貌的掃描電鏡圖。

圖1清楚觀察到棱角分明、無規(guī)則形狀的研磨碳酸鈣顆粒；而圖2觀察到聚集狀的復(fù)合填料的微觀形態(tài)，淀粉交聯(lián)物能夠很好地包覆在碳酸鈣的表面，使填料表面柔軟，并形成比純碳酸鈣大很多的聚集體復(fù)合物。