随着科学的发展和人类物质文化生活水平的提高，以及纸张应用领域的不断扩展，人们对纸张物理性能的要求越来越高，改善天然植物纤维纸的性能就需要经过适当的改性来实现，因而纸张的聚氨酯化改性等超高分子化加工有其十分重要的意义。本论文以纤维素含量高的棉浆为主要原料，研究了纤维原料处理、原纸强度和聚氨酯化反应条件等对纸张聚氨酯化改性的影响。 采用Valley打浆机和PFI磨研究棉浆打浆与纤维性能的关系，探讨棉浆成纸性能对纸张聚氨酯化改性的影响。用Valley打浆机对棉浆打浆，随着打浆时间的增加，纤维卷曲指数、纽结指数和粗度随之减小；保水值先增加后减小。棉浆经PFI磨磨浆后，浆料的保水值出现两个峰值，与其对应的成纸裂断长、撕裂指数和耐折度也出现两个峰值；纤维长度在磨浆初期有一定的增加，同时卷曲指数和纽结指数也相应增加，继续磨浆卷曲指数和纽结指数也随着纤维长度的减小而减小；纤维粗度随磨浆转数的增加而减小。采用Valley打浆机和PFI磨结合进行棉浆打浆，先在Valley打浆机中将浆料疏解并打浆至一定打浆度，再用PFI磨磨浆，其效果优于两种打浆设备单独用于棉浆的打浆。纤维的处理条件对棉浆成纸后聚氨酯化改性有很大影响，随着原纸强度的提高聚氨酯化改性后纸张的强度提高也越明显，实验得出当棉浆打浆的工艺条件为：用Valley打浆机先将浆料疏解并使其打浆度为20°SR，再用PFI磨在磨浆间隙0.5mm，磨浆浓度15％，磨浆转数38000转的条件下磨浆时，成纸后聚氨酯化改性的效果最显著。 采用芳香族二异氰酸酯甲苯二异氰酸酯(TDI)对纸张聚氨酯化改性，随着TDI用量的增加改性后纸张质量提高百分数(WPG)不断提高，纸张紧度增加，透气度大幅度下降，不透明度也有所下降；裂断长、耐折度有一定提高，尤其对湿强度的提高十分明显；但撕裂指数有所下降。反应时间、反应温度等对纸张聚氨酯化改性有一定影响，当棉浆打浆度为73°SR，TDI用量10％，反应时间10min，反应温度60℃时，聚氨酯化后纸张的裂断长提高了29.91％，湿强度为干强度的47.81％，耐折度提高了1.36倍，耐破指数增加了34.54％，撕裂指数下降为原来的69.76％。通过FT-IR及SEM分析结果表明：TDI对纸张的增强作用是由于纸张聚氨酯化改性后纤维素上的部分羟基与-N=C=O基团反应生成氨基甲酸酯结构，使得纸张表面成膜，将纤维间的氢键结合转化为化学键结合，不仅增强了单根纤维的强度而且加固了纤维之间的连接。 采用脂肪族二异氰酸酯3-异氰酸酯亚甲基-3，5，5-三甲基环己基异氰酸酯(IPDI)对纸张聚氨酯化改性。WPG随IPDI用量的增加而提高，IPDI聚氨酯化改性后纸张的紧度增加，透气度大幅度下降；裂断长、耐折度有很大提高，并显著提高了湿强度，但撕裂指数有所下降。不透明度随着IPDI用量的增加下降十分明显。原纸强度对IPDI聚氨酯化改性的性能有一定影响，当棉浆打浆度为73°SR，IPDI用量12％，反应时间10min，反应温度60℃时，聚氨酯化后纸张裂断长提高58.40％，湿强度为干强度的50.54％，耐折度增加了12.4倍，耐破指数增加了67.73％，撕裂指数下降为原来的55.91％。通过FT-IR及SEM分析结果表明：IPDI对纸张的增强作用是由于纸张聚氨酯化后纤维素上的部分羟基与-N=C=O基团反应生成氨基甲酸酯结构，纸张表面成膜明显，将纤维间的氢键结合转化为化学键结合，不仅增强了单根纤维的强度而且加固了纤维之间的连接。IPDI和TDI两种二异氰酸酯相比，IPDI对纸张的聚氨酯化改性反应更完全、成膜性更好，原纸的物理强度提高更显著，其对纸张的聚氨酯化改性效果优于TDI。 不同种类的浆料成纸后经聚氨酯化改性的效果不同，纤维素含量越高，纤维表面暴露出的游离羟基越多，聚氨酯化改性的效果越明显，成膜性越好。对不同种类的浆料成纸经聚氨酯化改性后其强度提高的顺序为：棉浆＞针叶木浆＞阔叶木浆＞苇浆。