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现代造纸湿部系统日益复杂化、高速化和封闭化,对湿部的助留助滤系统提出了越来越高的要求,然而传统造纸助剂大多是化石基产品,很难满足生物降解和可持续发展的要求。因此,亟需探索适合现代湿部系统且环境友好的生物基助留助滤产品。壳聚糖(Chitosan)作为天然阳电性高分子聚合物,具有可生物降解性、可再生性、生物相容性、抑菌性等特点,可与膨润土(Bentonite)、纳米二氧化硅(Nano-silica)等组成较为理想的微粒助留助滤系统。本论文以壳聚糖-膨润土(Cs-Bent)、壳聚糖-纳米二氧化硅(Cs-Ns)微粒助留助滤系统为主要研究对象,重点分析比较了Cs单元系统、Cs-Bent微粒系统、阳离子聚丙烯酰胺-膨润土(Cation polyacrylamide-Bent)微粒系统、Cs-CPAM-Bent三元微粒系统和Cs-Ns纳米系统的助留助滤性能和成纸物理性能;探索壳聚糖的脱乙酰度和分子量对Cs-Bent系统性能的影响;通过单因素实验探索Cs用量(因素A)、Ns用量(因素B)、剪切速度(因素C)和剪切时间(因素D)对Cs-Ns系统的影响;基于Mintab软件的全因子试验分析,对Cs-Ns系统的添加工艺进行优化。研究结果表明:(1)与Cs单元系统相比,Cs-Bent微粒系统可形成更均匀致密的微絮聚体,填料留着率、浆料滤水性能、成纸匀度及强度指数分别提高了41.35%、32.28%、9.28%、9.05%,其匀度及强度更优于未添加助留剂的空白样,故Cs-Bent微粒系统可改善常规Cs单元系统所引起的匀度及强度损失严重的问题。(2)比较膨润土微粒助留系统发现,Cs-Bent系统尽管在助留助滤性能方面弱于CPAM-Bent系统,但是在改善成纸匀度、提高抗张强度方面具有优势,成纸匀度和抗张强度较CPAM-Bent系统分别提高了178.41%、71.13%。Cs-CPAM-Bent系统结合了两者优势,解决了CPAM-Bent系统高留着滤水率与低成纸匀度强度的矛盾,实现了高留着、高滤水、高成纸匀度及高强度。(3)Cs-Bent微粒系统中,壳聚糖在中等脱乙酰度或低分子量时,系统助留助滤效果最好;脱乙酰度或者分子量越高,系统成纸匀度及强度越好。低分子量壳聚糖与膨润土协同作用好,高分子量壳聚糖和膨润土再絮聚作用较差。(4)与空白样相比,Cs-Ns纳米系统填料留着率、浆料滤水性能及成纸抗张指数分别提高了119.03%、17.78%、5.24%。这表明Cs-Ns纳米系统兼具助留助滤和纸页增强的效果。与Cs单元系统相比,添加0.05%用量的Ns的Cs-Ns纳米系统的填料留着率、滤水性能、抗张指数和匀度指数分别提高了9.90%、11.2%、6.50%、0.85%,表明添加少量的Ns都可以显著提高Cs单元系统的助留助滤性能,改善抗张及匀度性能。(5)Cs-Ns系统的单因素实验发现,随Cs用量的增加,填料留着率和匀度指数减少,抗张指数增高。随Ns用量的增加,打浆度、抗张指数和匀度指数都呈下降趋势,填料留着率先降低再增加。填料留着率受剪切时间的影响并不显著,滤水性能、匀度及强度指数均在45s时最佳。在低剪切速度下填料留着较好,高剪切速度下的成纸抗张指数较好,匀度指数和滤水性能均在1000rpm的剪切速度下最佳。系统不依赖于高剪切进行解絮聚且在高剪切下的再絮聚和抗剪切能力均很强。(6)经Mnitab软件进行全因子实验优化,助留助滤性能、匀度指数、抗张指数为响应时的最优方案分别是A0.05%-B0.15%-C1000 rpm-D45s、A0.5%-B0.05%-C1400 rpm-D45s、A1.5%-B0.05%-C1400 rpm-D45 s。