硅藻土是一种对人体无害的天然矿物,具有的孔隙度大、吸附性强、容重小无毒等特性，由于硅藻土具备这些良好的特性，可以利用其特殊的分子结构特征，生产抄造多种特种纸。硅藻土用于特种纸的生产，可满足不同纸品对性能要求，如:松厚度、透气性、油墨吸收性、吸附性、吸油吸水性和阻燃性等方面的要求。因此，可作为功能性填料或涂料颜料广泛用于文化印刷纸、特种工业用纸和纸板、生活用纸张的制造。

本研究通过对硅藻土的改性，通过离子改性使硅藻土表面带有正电荷，再通过调节硅藻土溶液 pH，使硅藻土表面被大量的硅羟基所覆盖，最后得到改性硅藻土填料，使其在作为造纸填料的时候具有更优良的适应性和特性，并且试图通过这项研究对比硅藻土和改性硅藻土性质上的差异以及使用硅藻土作为填料和使用改性硅藻土作为填料对于纸张基本性能有哪些重要的提高。同时为将改性硅藻土作为填料用于造纸行业提供技术理论方面的支持，推动国内造纸填料技术的发展与进步。

实验

实验仪器及材料

实验仪器:立式电脑拉力仪、电脑测控耐折度仪、纸张透气度测定仪等。

实验材料:碳酸钙、氢氧化钠、无水氯化钙、硅藻土。

改性硅藻土的制备

先将硅藻土原料研磨过 65 目筛后备用。在烧杯中加入无水氯化钙溶液，再加入碳酸钙溶液，用搅拌器混合，搅拌5min 后，向烧杯中缓慢加入硅藻土溶液，边加边慢慢搅拌，最后过滤，滤渣在 105 ℃干燥，再研磨过65 目筛，取用筛下的土，得到改性硅藻土。用抄片器进行抄片，定量为80 g·m-2 。改性硅藻土加入量分别为 25%、30%、35%、40%和45%(相对于绝干浆的量)。

纸张的物理性能检测

按照国家标准对纸张的抗张强度、撕裂度和耐折度等物理强度进行检测。

结果与讨论

硅藻土复合填料添加量对纸张物理性能的影响

从表 1 的纸张物理性能数据可以看出，随着硅藻土复合填料添加量的增加，纸张透气度变化不大。说明对纸张的透气度没有明显影响。撕裂度呈现先上升后下降的趋势，当硅藻土的添加量在 35% 时，纸张的撕裂度处在一个较高水平，这主要是因为随着填料添加量的增加，对于提高纸张撕裂度有一定的促进作用，但是当添加量超过 35% 时，由于填料的加入，对于纤维间的结合强度产生了一定的影响，所以纸张撕裂度开始出现下降的趋势。

从图 1 的纸张抗张指数数据可以看出，随着硅藻土复合填料添加量(对绝干浆的质量百分比)的增加，抗张指数呈现先上升后下降的趋势，当硅藻土的添加量在 35%时，纸张的抗张指数达到最高，再继续提高添加量，纸张抗张指数开始出现下降的趋势，这主要是因为随着填料添加量的增加，当添加量超过35%时，由于填料的加入，对于纤维间的结合强度产生了一定的影响，所以纸张强度开始出现下降的趋势。因此改性硅藻土复合填料的添加量在 35%时为最佳。

不同温度改性硅藻土复合填料对纸张物理性能的影响

研究在硅藻土添加量为 35%，不同改性温度的改性硅藻土复合填料填加，对纸张物理性能的影响，结果如表2和图2所示。从表2和图2的纸张物理性能数据可以看出，随着温度的提高，添加复合填料纸张的白度有所降低，撕裂度和透气度无明显变化，抗张强度也有所降低。当在温度为 20℃条件下，对硅藻土进行改性时，添加到纸张中，纸张透气度没有明显变化，但纸张的撕裂度和抗张指数都处在一个较高水平，这是由于在20 ℃左右时硅藻土与 CaCO3填料复合得较好，能够有效改善纸张物理性能，因此硅藻土改性的最佳温度为 20 ℃。

不同 pH 改性硅藻土复合填料对纸张物理性能的影响

研究在硅藻土添加量为35%，不同 pH 改性的条件下，改性硅藻土复合填料填加，对纸张物理性能的影响，结果如表3所示。从表3的纸张物理性能数据可以看出，当改性硅藻土的添加量在35%、复合反应温度20℃时，随着pH 的升高，纸张的白度、撕裂度和透气度没有明显变化，当 pH 为7.5时其抗张指数较其他各组略高;但当 pH 呈弱酸性时其透气度稍高，这可能是因为改性填料中 CaCO3成分在酸性条件下反应损失了一部分，主要起作用的是孔隙率较大的硅藻土的原因;鉴于在实际生产中均采用中碱性方法造纸，且由试验可知在 pH 为7-8 时其抗张指数最高，因此确定在硅藻土改性试验过程中的最佳pH 为7-8。

结论

改性温度为20 ℃左右时，复合反应的 pH 为7-8时，可以制备性能比较好的填料，纸张添加效果较好。随着复合填料添加量的增加，对纸张透气度没有明显影响，当硅藻土复合填料在纸张中添加量为35%时，所抄造的纸张具有较好的物理性能。纸张的抗张指数、撕裂度指数分别提高 0.28倍和0.14倍。