作为一种材料,纸需要具有一定的强度以满足其使用的需要。壳聚糖作为一种产量巨大的天然高分子聚合物甲壳素的重要衍生物,从其分子结构特征来看,具有成为造纸增强剂的天然优势。由于石油等化石原料的储量有限,开发可再生的壳聚糖及其改性物作为造纸增强剂以替代或部分替代合成增强剂具有重要的理论和现实意义。本文研究了壳聚糖及其改性物对纸的增干强性能、增湿强性能(暂时性湿强和持久性湿强)包括在增强的同时提高纸抗菌性能的作用以及通过对造纸沉淀碳酸钙(PCC)填料的改性来改善纸的强度等指标,最后通过与典型的湿强废纸废人民币纸的再制浆性能进行比较,研究了基于壳聚糖及其改性物的湿强纸的再制浆性能,对其可再生利用性进行了评价。本文的具体研究内容和结果如下：(1)研究了阳离子化壳聚糖分别与羧甲基壳聚糖和羧甲基纤维素形成的聚电解质复合物对纸的增强作用。上述两种复合物的阳／阴聚电解质的质量比分别为44/100和120/100时,复合物的浊度最高,并将此条件下形成的聚电解质复合物应用于后续的实验研究。结果表明,上述两种复合物比单独使用阳离子化壳聚糖时具有更好的增强效果、同时在对PCC填料的助留和对纸浆的助滤方面也效果更好。当阳离子化壳聚糖和上述两种复合物以1%的用量添加到纸浆中时,其抗张指数分别增加了13.10%、27.69%和21.17%。(2)采用乙二醛／壳聚糖交联体系通过浸渍处理的方法研究对纸的抗张强度、耐折度和湿强度的影响,并与单独使用乙二醛和壳聚糖溶液处理时进行了对比。当熟化温度在90到130℃之间时,经交联体系处理的手抄纸具有比单独使用乙二醛溶液和壳聚糖溶液处理时更高的湿强度同时也稍高于两者之和。与单独使用乙二醛和壳聚糖溶液时相比,上述交联体系处理后纸的毛细管升高降低,并且接触角增大,这可能预示纸的物理变化也是其具有湿强度的一个原因。(3)采用马来酸酐和壳聚糖制备了马来酸酐酰化壳聚糖(MAAC),并采用紫外光谱对其进行了定性和定量的分析。MAAC可以通过浆内加添和浸渍处理两种方式提高纸的湿强度。当其用于浆内添加时,在预处理pH为6左右,且预处理温度较高时其增湿强效果更好。在相同的预处理条件和用量时,MAAC可以获得至少相当于聚酰胺多胺环氧氯丙烷(PAE)树脂80%的湿强度,这表明MAAC具有成为PAE树脂替代品的潜力。通过在MAAC浸渍处理过的纸样表面进行大肠杆菌的培养实验发现,相比于空白纸样,大肠杆菌的生长降低了80%,MAAC具有同时增加纸湿强度和抗菌性能的作用。(4)马来酸酐可以作为桥联剂先与纸中纤维发生酰化反应,再通过与壳聚糖的酰胺化反应将壳聚糖接枝到纸纤维上。当马来酸酐丙酮溶液和壳聚糖溶液的浓度均为1%时,纸样经浸渍处理和熟化后,其暂时性和持久性湿强度分别可达31.6%和31.4%,可以满足大多数湿强纸种对湿强度的要求。(5)采用阳离子化壳聚糖与羧甲基壳聚糖的聚电解质复合物对PCC填料进行了表面包覆改性,通过粒度分析和电子扫描电镜观察(SEM)等手段分析了改性后PCC粒度及其分布和微观形貌的变化。当纸中PCC填料含量相同时,可以有效的提高纸的抗张强度,同时对其留着性能和纸的白度和不透明度等指标也有提高。(6)为比较和分析基于壳聚糖及其改性物湿强纸的可回用性,对比研究了一种典型的湿强废纸废人民币纸(WRMB)的再制浆方法和性能。采用稀酸浸泡预处理再经机械疏解的再制浆方法对乙二醛／壳聚糖交联体系处理后得到的湿强纸和WRMB废纸基本不适用,但该方法可以用于浆内添加了MAAC的湿强纸的再制浆。且MAAC湿强纸再制浆后的成浆其纤维形态、细小纤维含量与原浆相比差别不大。WRMB废纸的再制浆需要采用处理条件更强烈的双pH法预处理并采用机械疏解能力更强的PFI磨对其进行机械疏解。从湿强纸再制浆后其成浆的性能来看,WRMB废纸成浆的纤维较短、细小纤维含量更高,且根据纤维形态分析和SEM观察的结果来看,其纤维具有一定程度的扭结和卷曲。总的来说,浆内添加了MAAC的湿强纸其可回用性要优于WRMB,从资源循环利用的角度来看,与传统湿强剂相比MAAC更具优势。就纸的增湿强效果而言,乙二醛/壳聚糖交联体系和通过马来酸酐将壳聚糖桥联到纤维分子上相比于在浆内添加MAAC具有更好的增湿强作用,但从湿强纸的可回用性和工业生产的效率方面来看,MAAC更有优势。