專利名稱：無(wú)機(jī)礦物纖維改性劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改性劑及其制備方法，具體地說(shuō)，涉及一種造紙用無(wú)機(jī)礦物纖維的改性劑。
背景技術(shù)：
無(wú)機(jī)礦物纖維是采用現(xiàn)代技術(shù)，將自然產(chǎn)出的白色纖維狀礦石經(jīng)纖維化超細(xì)粉碎、表面 復(fù)合改性后制備的活性造紙用新材料，比如玄武巖纖維、硅灰石纖維、粉煤灰纖維、玻璃纖 維等。無(wú)機(jī)礦物纖維不同于植物纖維，制備過(guò)程不會(huì)造成環(huán)境污染，也不同于傳統(tǒng)填料—— 碳酸鈣、滑石粉，它是介于植物短纖維與傳統(tǒng)填料之間的一種新型造紙材料。無(wú)機(jī)礦物纖維 用于造紙工業(yè)，可節(jié)約大量的植物纖維，這對(duì)降低造紙成本，保護(hù)森林和生態(tài)環(huán)境，減少造 紙污染有重要的意義。但是無(wú)機(jī)礦物纖維脆性大、剛性強(qiáng)、表面極性基團(tuán)少，與有機(jī)纖維結(jié) 合困難，使用過(guò)多將使成紙強(qiáng)度大幅度下降。如何改善無(wú)機(jī)礦物纖維的表面性質(zhì)，增強(qiáng)無(wú)機(jī) 礦物纖維與植物纖維的結(jié)合力，從而增加礦物纖維的用量成為目前研究的熱點(diǎn)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種易合成、成本低且改性效果好的無(wú)機(jī)纖維改性劑， 可以增強(qiáng)無(wú)機(jī)礦物纖維與其它材料之間的結(jié)合力，為將無(wú)機(jī)礦物纖維大量用于濕法造紙?zhí)峁?有力的保證。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種無(wú)機(jī)礦物纖維改性劑，其特征在于它的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下[Al(OR!0)aClb(OH)c]x[OC(R2)0]y[ZrCld(OH)e]z式中x，y，z= 1 100; 2a+b+c = 4; d+e = z; -01110-為含有雙官能團(tuán)的有機(jī)配位基；-OR20-為帶有陽(yáng)離子基團(tuán)的配位基。式中R2為N， N-二羥乙基甘氨酸、十二烷基二甲基甜菜堿、月桂酰基丙基甜菜堿、椰油 ?；鸩藟A中的任一種。式中鋁鋯比為L(zhǎng)5 6:l。本發(fā)明還公開(kāi)了無(wú)機(jī)礦物纖維改性劑的制備方法，包括下述步驟(1) 在帶有回流裝置的燒瓶中加入重量份5 7份的堿式氯化鋁和10份的水，充分?jǐn)嚢?至氯化鋁完全溶解，加入甲醇15 20份，加熱至回流；(2) 加入l份l,2-丙二醇，在回流狀態(tài)下反應(yīng)50 60min，減壓抽出甲醇，將剩余物于烘 箱中100 12(TC烘干備用；(3) 按重量份稱取1份氧氯化鋯、4 5份十二烷基二甲基甜菜堿或2 3份N,N-二羥乙 基甘氨酸、10份l,2-丙二醇，在7(TC 8(TC水浴中反應(yīng)20 30min;(4) 加入步驟(2)所得產(chǎn)物1 2份，反應(yīng)40 50min,減壓抽出溶劑后即得無(wú)機(jī)礦物纖維 改性劑。在實(shí)際造紙時(shí)，將無(wú)機(jī)纖維改性劑加入到玄武巖纖維、硅灰石纖維、粉煤灰纖維或玻璃 纖維懸浮液中，加入量為礦物纖維重量的0.1 1%，攪拌均勻，偶聯(lián)反應(yīng)半小時(shí)后即可用于 濕法造紙。本發(fā)明無(wú)機(jī)礦物纖維改性劑可提高礦物纖維的柔軟性，改善礦物纖維在水中懸浮液的粘 度，改變礦物纖維表面的電荷性。其分子結(jié)構(gòu)中的無(wú)機(jī)偶聯(lián)基團(tuán)可與礦物纖維表面的各種官 能團(tuán)反應(yīng)，形成強(qiáng)有力的化學(xué)鍵合，另一部分具有陽(yáng)離子性的有機(jī)基團(tuán)可與帶有負(fù)電荷的植 物有機(jī)纖維基團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而增強(qiáng)無(wú)機(jī)礦物纖維與植物纖維的結(jié)合力，為將無(wú)機(jī)礦物 纖維大量用于濕法造紙?zhí)峁┝擞辛Φ谋ＷC。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。 無(wú)機(jī)礦物纖維改性劑的制備方法，包括下述步驟-(1) 在帶有回流裝置的燒瓶中加入重量份7份的堿式氯化鋁和IO份的水，充分?jǐn)嚢柚谅?化鋁完全溶解，加入甲醇15份，加熱至回流；(2) 加入1份1，2-丙二醇，在回流狀態(tài)下反應(yīng)60min，減壓抽出甲醇，將剩余物于烘箱 中12(TC烘干備用；(3) 按重量份稱取1份氧氯化鋯、4.5份十二烷基二甲基甜菜堿、10份1，2-丙二醇，在80 'C水浴中反應(yīng)30min;(4) 加入步驟(2)所得產(chǎn)物1.5份，反應(yīng)50min,減壓抽出溶劑后即得目標(biāo)產(chǎn)物。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)機(jī)礦物纖維改性劑，其特征在于它的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下[Al(OR1O)aClb(OH)c]x[OC(R2)O]y[ZrCld(OH)e]z式中x，y，z＝1～100；2a+b+c＝4；d+e＝z；-OR1O-為含有雙官能團(tuán)的有機(jī)配位基；-OR2O-為帶有陽(yáng)離子基團(tuán)的配位基。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)機(jī)礦物纖維改性劑，其特征在于式中R2為N, N-二羥乙基甘氨酸、十二烷基二甲基甜菜堿、月桂?；鸩藟A、椰油?；鸩藟A中的任一 種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)機(jī)礦物纖維改性劑，其特征在于式中鋁鋯比為1.5 6:1。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述無(wú)機(jī)礦物纖維改性劑的制備方法，包括下述步驟(1) 在帶有回流裝置的燒瓶中加入重量份5 7份的堿式氯化鋁和IO份的水，充分?jǐn)嚢?至氯化鋁完全溶解，加入甲醇15 20份，加熱至回流；(2) 加入l份l,2-丙二醇，在回流狀態(tài)下反應(yīng)50 60min，減壓抽出甲醇，將剩余物于烘 箱中100 12(TC烘干備用；(3) 按重量份稱取1份氧氯化鋯、4 5份十二烷基二甲基甜菜堿或2 3份N,N-二羥乙 基甘氨酸、10份l,2-丙二醇，在7(TC 8(TC水浴中反應(yīng)20 30min;(4) 加入步驟(2)所得產(chǎn)物1 2份，反應(yīng)40 50min,減壓抽出溶劑后即得無(wú)機(jī)礦物纖維 改性劑。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述無(wú)機(jī)礦物纖維改性劑應(yīng)用于造紙中。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種無(wú)機(jī)礦物纖維改性劑，其特征在于它的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下[Al(OR<sub>1</sub>O)<sub>a</sub>Cl<sub>b</sub>(OH)<sub>c</sub>]<sub>x</sub>[OC(R<sub>2</sub>)O]<sub>y</sub>[ZrCl<sub>d</sub>(OH)<sub>e</sub>]<sub>z</sub>，式中x，y，z＝1～100；2a+b+c＝4；d+e＝z；-OR<sub>1</sub>O-為含有雙官能團(tuán)的有機(jī)配位基；-OR<sub>2</sub>O-為帶有陽(yáng)離子基團(tuán)的配位基。本發(fā)明可提高礦物纖維的柔軟性，改善礦物纖維在水中懸浮液的粘度，改變礦物纖維表面的電荷性。其分子結(jié)構(gòu)中的無(wú)機(jī)偶聯(lián)基團(tuán)可與礦物纖維表面的各種官能團(tuán)反應(yīng)，形成強(qiáng)有力的化學(xué)鍵合，另一部分具有陽(yáng)離子性的有機(jī)基團(tuán)可與帶有負(fù)電荷的植物有機(jī)纖維基團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而增強(qiáng)礦物纖維與植物纖維之間的結(jié)合力，為將無(wú)機(jī)礦物纖維大量用于濕法造紙?zhí)峁┝擞辛Φ谋ＷC。
文檔編號(hào)C04B41/46GK101126216SQ200710143280
公開(kāi)日2008年2月20日 申請(qǐng)日期2007年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月9日
發(fā)明者鄭小鵬, 陳均志, 陳建定 申請(qǐng)人:閻文躍;陳均志;鄭小鵬