电导率法预测纸浆中微细胶黏物含量的研究

摘要

本课题采用PVA、丁苯胶乳、乳化石蜡作为胶黏物模型物，分别测量这三种胶黏物及混合胶黏物在浆料体系中不同含量时的电导率，根据其变化规律绘制曲线；再借用数学中较为成熟的拟合理论，拟合求解出胶黏物含量在纸浆体系中的影响曲线，通过测定纸浆体系中胶黏物电导率的数值来确定胶黏物的含量。
　　 PVA对纸浆体系电导率的影响具有一定的波动性，随着PVA的加入，纸浆体系的电导率整体处于下降趋势，但在一定浓度范围内出现了先上升后下降的趋势。分析其原因，一方面是由于PVA含有醇羟基，氢氧键的极性远大于碳氢之间的极性，因此PVA有更大的电离性，在三种胶黏物中对纸浆体系电导率影响波动最大。另一方面PVA可以与纸浆纤维之间结合形成网状结构，从而改变纤维的粒度和电学性质。这也形成随着PVA含量的增加，纸浆纤维Zeta电位负向减小的现象。
　　 丁苯胶乳的加入会使得纸浆体系很明显的呈下降趋势，丁苯胶乳对纸浆体系电导率的影响波动性不是很明显，但是丁苯胶乳的加入使得纸浆纤维Zeta电位的波动却很大。分析其原因，主要是由丁苯胶乳在聚沉浓度前后分别与自身和纸浆纤维结合聚沉造成的。
　　 石蜡乳液对纸浆体系的电导率的影响就没有PVA和丁苯胶乳那样明显，但还是会使得电导率略有下降。分析其原因，主要是由于纸浆纤维对微小的石蜡分子吸附，而导致粒度增加，从而减小动力学运动速率，使得电导率下降。纸浆纤维对石蜡分子的吸附也使得纤维素主链有更大的吸附性，从而使得纤维上游离羟基更容易电离，使得纸浆纤维的Zeta电位负向变大。
　　 PVA、丁苯胶乳和石蜡乳液三种胶黏物分别与纸浆组成单一胶黏物-纸浆体系，单一胶黏物-纸浆体系的电导率与胶黏物的含量呈5次方函数关系，本课题中用数学多项式拟合求出其相应的函数表达式：
　　 PVA:y=0.022x5-0.0987x4+0.1432x3-0.0681x2-0.0008x+0.0305
　　 丁苯胶乳：y=0.079x5-0.0387x4+0.0656x3-0.0419x2+0.0036x+0.0277
　　 石蜡乳液：y=-0.0085x5+0.0443x4-0.0807x3+0.0620x2-0.0210x+0.0291
　　 为了使得结果更加精确，对实验过程进行了进一步的改进，剔除了实验误差因素对实验方法的影响，改进后的结果如下：
　　 y=0.0000388x5-0.000493x4+0.00189x3-0.00204x2+0.00106x+0.0243
　　 对改进结果做误差分析，与实验结果的误差变为0.22％，让拟合结果更进一步的接近实际值。
　　 该数学模型相关系数R2=0.9894、自由度F=426.892，具有显著相关性。电导率预测纸浆中胶黏物的方法为微细胶黏物检测提供了新的思路。