众所周知，目前常见的造纸填料主要有滑石粉、碳酸钙、硅灰石和二氧化钛等。随着我国造纸产业的快速发展。纤维原料匮乏的问题也日趋严峻。在此背景下，填料在造纸工业中的使用范围不断扩展。探索各种新型填料在造纸工业中的应用也成为近年来的热点课题。

沸石是架状构造的含水铝硅酸盐物质。因种类的不同其化学成分有较大区别，主要含有Ca、Na、K、Li等金属离子。我国1972年首次在浙江缙云发现了沸石矿。目前已经在21个省市发现了100多个沸石矿区，全国总储量达400亿t。沸石可以在废纸的再制浆过程中用作螯合剂、稳定剂和吸附剂，从而提高脱墨效率。此外，在碎浆机中加入沸石还有助于改善浮选以后的白水质量：然而有关沸石作为填料对纸张物理强度及光学性能等的研究仍然较少。本文以天然沸石为填料，阳离子淀粉为改性剂，研究其对纸张性能的影响，为探索天然沸石作为填料在造纸工业中的应用提供研究基础。漂白硫酸盐针叶木浆(NBKP)，取自浙江永泰纸业集团股份有限公司，打浆至31。SR。天然沸石，广西灵川县某沸石矿的工业产品，粒度为800目，密度2.19g/cm³。阳离子淀粉，相对分子质量800万，阳离子度20%，电荷密度1.53meq/g。

1.2方法

1.2.1沸石的阳离子淀粉改性

A方法：称取一定量的阳离子淀粉于200mL烧杯中．加水稀释至淀粉浓度为5%，再加入一定量的沸石(控制淀粉和沸石的质量比分别为1%、3%、5%、7%和9%)混合均匀，在95。C(水浴加热)的温度下熬制30min。混合物再经真空干燥，将干燥后的固体用玛瑙研钵进行研磨，得到阳离子淀粉改性的沸石填料。

B方法：称取一定量的阳离子淀粉于200mL烧杯中。加水稀释至淀粉浓度为5%。在95℃的温度下熬制30min至溶液澄清透明。再加入一定量的沸石(控制淀粉和沸石的质量比分别为1%、3%、5%、7%和9%)混合均匀。混合物再经真空干燥，将干燥后的固体用玛瑙研钵进行研磨。得到阳离子淀粉改性的沸石填料。

1.2.2抄浅

1.2.2.1不加沸石的空白实验(KB)

称取一定量的湿纸浆(绝干质量2.512g)，加水定容至2000mL。置于疏解器中于搅拌速度3000r/min下进行疏解1min，然后抄纸，纸样标记为KB。

1.2.2.2加入改性沸石的纸样(MA和MB)

称取一定量的湿纸浆(绝干质量2.1352g)，加水定容至2000mL，加入1.2.1中制备的阳离子淀粉改性沸石0.3768g．置于疏解器中于搅拌速度3000r/rain下进行疏解1min，然后抄纸。其中采用A方法改性沸石的纸样标记为MA，根据淀粉和沸石的质量比1%、3%、5%、7%和9%分别标记为MA1、MA2、MA3、MA4和MA5，采用B方法改性沸石的纸样标记为MB：和MA组纸样一样根据淀粉和沸石的质量比不同分别标记为MB1、MB2、MB3、MB4和MB5。

1.2.2.3阳离子淀粉和沸石分开加入的纸样(NS)

取一定量的湿纸浆(绝干质量2.1352g)，加水定容至2000mL，加入熬制完毕的阳离子淀粉，搅拌均匀．再加入天然沸石(绝干阳离子淀粉和天然沸石的总质量为0.3768g，淀粉和沸石的质量比分别为1%、3%、5%、7%和9%)，置于疏解器中于搅拌速度3000r/min下进行疏解1min，然后抄纸，纸样分别标记为：NS1、NS2、NS3、NS4和NS5。

1.2.2.4添加15%天然沸石的纸样(FS)

取一定量的湿纸浆(绝干质量2.1352g)，加水定容至2000mL，加入天然沸石0.3768g(即加填量为15%)，置于疏解器中于搅拌速度3000r/min下进行疏解1min，然后抄纸，纸样标记为FS。以上纸样的抄造依照TAPPIT205标准在MODEL1600Echo—SpaceAutomaticSheetFormerSystem(R6alisationsAustralesInc．，加拿大)上进行，压榨压力200kPa，然后在Formax12DrumDryer(Thwing—AlbertInstrument，美国)上干燥。

1.3分析检测

天然沸石的x射线衍射(XRD)分析：利用德国Bruker公司生产的D8Advance型X射线衍射仪对沸石样品进行物相分析。测试条件：Cu靶Kct辐射(a=0．154nm)，高压：40kV；管流：40mA；扫描范围：5～90。步长0.02。，扫描速度l7.7s/步。扫描电镜(SEM)分析：扫描前对纸样进行喷金处理，采用美国FEI公司Quanta200扫描电子显微镜观察样品的表观形态。

式中：R为留着率，%；A为纤维原料的灰分，%；B为成纸的灰分，%；C为填料的灼烧减量，%；G为加填纸浆的灰分，%(说明：纤维原料灰分A以0．14%计算)。纸张性能检测：按照相关国家标准方法进行。

2、结果与讨论

2.1天然沸石的XRD谱图

超过这个用量后，成纸匀度指数又会出现上升的现象，说明过量的阳离子淀粉导致了纸页成形时纤维絮聚的问题。

随着匀度指数的下降，成纸的透气度出现明显上升，表明沸石的加入提高了纸张的孔隙率；在NS组中，随着阳离子淀粉用量的增加，虽然成纸匀度指数有所下降．然而透气度呈现缓慢上升的趋势，原因是成纸灰分的增加；与NS组相比，MA和MB组的透气度则明显低的多，原因是此时与NS组相比．沸石在纸张中的分布更加均匀，因此透气度有所降低。

2.5成纸耐破指数及抗张指数

沸石的加入对成纸的耐破指数和抗张指数有一定程度的负面影响，尤其是FS和NS组纸样；空白纸样(KB)的耐破指数为5．17kPa·mVg．抗张指数为65．22N·m/g，而FS纸样耐破指数和抗张指数分别下降了37．91%和30．36%，其原因是灰分的提高意味着纤维数量的减少，同时填料留着在纤维之间的网格也妨碍了纤维之间的氢键结合；NS、MA、MB等3组的耐破指数和抗张指数的变化规律比较类似，与FS组相比强度性均有明显改善，尤其是NS3、MA3和MB3的耐破指数与FS相比分别提高了6.54%、24.30%和33.64%，抗张指数则分别提高了9.69%、20.70%和29.74%。

2.6成纸白度及不透明度

天然及改性沸石填料对成纸白度及不透明度的影响见图6从图6可以看出：空白纸样的白度为86.67%ISO，与漂白针叶木浆的白度较为接近，Fs纸样白度下降到了84.59%ISO。原因是沸石的白度为83%ISO，低于漂白针叶木浆的白度：NS、MB组的白度略低于FS纸样，而MA组的白度则明显更低，原因是MA组是沸石、复合材料和阳离子淀粉共同熬制，在熬制的搅拌过程中．较多的沸石中的铁离子、锰离子杂质进入淀粉溶液中，影响了成纸的白度；与白度相反，成纸的不透明度呈上升趋势．主要原因是成纸灰分的上升所导致，此外，阳离子淀粉的加入提高了细小纤维的留着率．由于细小纤维的比表面积较大，增加了光的反射系数，从而也提高了不透明度。

3、结论

(1)天然沸石可以作为填料在纸张中使用。

(2)天然沸石的加入对纸张的强度性能和白度有一定负面影响。加入量为15%时，纸张耐破指数和抗张指数分别下降37.91%和30.36%。

(3)采用阳离子淀粉改性的方法可以有效缓解天然沸石的加入对纸张强度的负面影响，而且先熬制后混合的效果更佳；在阳离子淀粉用量为5%时，与直接加填相比，该方法可提高纸张耐破指数33.64%，提高抗张指数29.74%。