一种apmp纤维低温等离子体改性方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种纸浆改性方法，具体地说是一种APMP纤维低温等离子体改性方法。
技术背景
[0002]随着森林资源的减少，速生阔叶材制浆，特别是其制高得率浆受到日益广泛的重视。APMP浆的表面的木素含量较高，其表面被一层刚性的胞间层和软化的木素覆盖着，这种表面的性能决定了 APMP浆的柔韧性较低，也严重影响了纤维间的结合力。与化学浆相比，APMP浆的最大缺点是其强度明显低于化学浆，因此在生产高档纸张时，无法完全取代化学浆，这在一定程度上阻碍了高得率制浆方法的发展。国内APMP浆料用途比较单一，仅作为新闻纸、胶印书刊纸等的浆料。因此，人们一直设法通过对APMP浆料进行改性，提高其物理性能，从而满足多种纸张的需要。
[0003]目前，一种较为环保、无污染的处理方法一一辉光次大气低温等离子体放电技术比较引人注目。辉光次大气低温等离子体放电技术可以处理各种材料(如低温材料、生物材料、异型材料)，且成本低、处理时间短，加入各种气体的气氛含量高，功率密度大、处理效率高。它可应用于表面聚合、表面接枝、金属渗氮、冶金、表面催化、化学合成及各种粉、粒、片状材料的表面改性和纺织品的表面处理，处理纺织品和碳纤维等材料时不会出现击穿和燃烧现象，处理温度接近室温。并且处理环境的气氛浓度高，电子和离子的能量可达1eV以上。
[0004]目前，国内已经有相关领域的研宄，但大都集中在纺织纤维的改性方面。中国专利公开号为CN1978530A公布了一种芳纶纤维增强聚芳醚砜酮树脂基复合材料的界面改性方法，该方法采用了低压、常压和高压三种处理环境对纤维进行表面蚀刻和接枝改性；其处理功率最大达到400W，最大处理时间为30min。这样的处理功率和时间太大，不适合纸浆纤维改性。中国专利公开号CN102296455A公布了一种丙纶纤维低温等离子表面改性方法，该方法采用常压放电，其处理时间为5?lOmin，处理功率300W。虽然处理效果较好，但所需的处理的功率较高，处理时间长，不够经济节约。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种较为高效的APMP低温等离子体改性方法，使用该方法处理后得到的纤维成纸后抗张强度有较大提高，零距抗张强度和零距湿抗张强度也有很大改善。
[0006]本发明以如下技术方案解决上述技术问题:
[0007]本发明一种APMP纤维低温等离子体改性方法，包括如下操作步骤:
[0008]I)原料预处理:将APMP原料风干并撕成片状，放入冰箱低温保存备用；
[0009]2)进行等离子体改性:以辉光次大气低温等离子体表面处理设备为操作平台，以02/C02混合气氛、O 2/Ar混合气氛、02/N2混合气氛或O J纯净空气混合气氛作为改性处理气氛。
[0010]步骤I)中，APMP原料风干至水分含量恒定在90 %，原料风干后撕成5_X 5_的小片以防止在等离子处理系统内互相粘连，将撕好的小片装在密封袋内保存于4°C下的冰箱中24小时以上。
[0011]步骤2)中，首先将辉光次大气低温等离子体表面处理设备开机预热30min，再放入处理好的APMP原料，连接处理气氛，首先进行抽气，达到真空度SOOPa的设定值后通入选定气氛至常压，再次抽气并保持内部压力在800?lOOOPa，调节系统电压为150V、电流为0.56A，通过电压和电流的调节获得处理功率为84W，进行辉光放电低温等离子体处理，改性处理时间为180s。
[0012]采用02/C02混合气氛时，同时通入的O 2与CO2的气体流速之比为1:1?10:1，其中O2流速为1.5L/min。
[0013]采用02/Ar混合气氛时，同时通入的02与Ar气体流速之比为5:1或5:2，其中O2流速为1.5L/min。
[0014]采用02/N2混合气氛时，同时通入的O 2与N 2气体流速之比为5:4或1:1，其中O 2流速为 1.5L/min。
[0015]采用O2/纯净空气混合气氛时，同时通入的02与纯净空气流速之比为10:1?10:6，其中O2流速为1.5L/min，或者，O 2与纯净空气流速之比为1:5?4:5，其中纯净空气流速为1.5L/min。
[0016]相比已有的技术，本发明方法不需要太大的功率，而且气氛的选择以及气氛通入的比例多样，有助于结合实际情况进行选用。改性完成的APMP纤维在成纸以后，强度都有一定的提尚。
【具体实施方式】
[0017]本发明方法通过以下操作步骤对APMP纤维进行低温等离子体改性:
[0018](I)原料的准备:需要对原料进行风干处理，保持其水分含量恒定至90%。需要撕成5mmX5mm的小片以防止在等离子处理系统内互相粘连。将撕好的小片装在密封袋内保存于4°C下的冰箱中24小时以上。
[0019](2)低温等离子体改性:将低温等离子体表面处理设备(即辉光次大气低温等离子体表面处理设备)开机预热30min，打开系统密封仓，将撕成的小片纤维放置在培养皿中置于低温等离子体发生器上下电极之间。
[0020]若通入的处理气氛为02/0)2混合气氛，那么操作方式为:设定真空度为800Pa，对系统进行抽气处理。当仓内压力达到设定值后通入处理气氛，通入的气体流速之比为1:1?10:1中的一种(O2比例在前，O2流速为1.5L/min)。使得仓内压力恢复至常压。再次进行抽气处理，并保持内部压力在800?lOOOPa，调节系统电压至150V，电流为0.56A，处理时间为180s，按下处理按钮进行辉光放电处理。
[0021]若通入的处理气氛为02/Ar混合气氛，那么操作方式为:设定真空度为SOOPaJt系统进行抽气处理。当仓内压力达到设定值后通入处理气氛，通入的气体流速之比为5:1或5:2(02比例在前，O2流速为1.5L/min)。使得仓内压力恢复至常压。再次进行抽气处理，并保持内部压力在800?1000Pa，调节系统电压至150V，电流为0.56A，处理时间为180s，按下处理按钮进行辉光放电处理。
[0022]若通入的处理气氛为02/N2混合气氛，那么操作方式为:设定真空度为800Pa，对系统进行抽气处理。当仓内压力达到设定值后通入处理气氛，通入的气体流速之比为5:4或1:1(02比例在前，02流速为1.517!^11)。使得仓内压力恢复至常压。再次进行抽气处理，并保持内部压力在800?lOOOPa，调节系统电压至150V，电流为0.56A，处理时间为180s，按下处理按钮进行辉光放电处理。
[0023]若通入的处理气氛为O2/空气混合气氛，其中空气采用钢瓶瓶装的纯净空气，那么操作方式为:设定真空度为800Pa，对系统进行抽气处理。当仓内压力达到设定值后通入处理气氛，通入的气体流速之比为10:1?10:6 (O2比例在前，O2流速为1.5L/min)或1:5?4:5(02比例在前，纯净空气流速为1.5L/min)中的一种，使得仓内压力恢复至常压。再次进行抽气处理，并保持内部压力在800?lOOOPa，并再次进行抽气处理，当仓内压力至设定值时，调节系统电压至150V，电流为0.56A，处理时间为180s，按下处理按钮进行辉光放电处理。
[0024]实施例1:
[0025]将原料进行风干处理，保持其水分含量恒定至90%。需要撕成5mmX 5mm的小片以防止在等离子处理系统内互相粘连。将撕好的小片装在密封袋内保存于4°C下的冰箱中24小时以上。将低温等离子体表面处理设备开机预热30min，打开系统密封仓，将撕成的小片纤维放置在培养皿中置于低温等离子体发生器上下电极之间。
[0026]将O2气体钢瓶、CO 2气体钢瓶与低温等离子体处理系统进行连接。设定真空度为800Pa，对系统进行抽气处理。当仓内压力达到800Pa后旋开气阀，通入02和C