專利名稱：N－(2－羥基－3－三甲基)丙基氯化銨殼聚糖的用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬化工技術(shù)領(lǐng)域，涉及N-(2-羥基-3-三甲基)丙基氯化銨殼聚糖作為造紙助留助濾劑的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
國(guó)內(nèi)目前常用的草漿造紙助留助濾劑主要有陽(yáng)離子聚丙烯酰胺、陽(yáng)離子淀粉等。前者為合成高分子，盡管價(jià)格較低，性能好，但存在降解難，環(huán)境負(fù)荷大等缺點(diǎn)，因此天然高分子的研究與應(yīng)用將成為今后首選對(duì)象。天然淀粉用于造紙工業(yè)已有上千年的歷史，當(dāng)今其陽(yáng)離子改性物被廣泛用于助留劑，但也存在一些缺陷，如用量大、操作煩瑣、助留助濾效果不甚理想，存在著較大的拓展空間。殼聚糖由于化學(xué)結(jié)構(gòu)、構(gòu)型與纖維素及其相似，與淀粉相比，和纖維素底物間的作用力更大，導(dǎo)致成紙的力學(xué)性能和紙機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度均有更大的改善。大量研究表明其在酸性條件下，作為造紙助劑(如增強(qiáng)劑、助留助濾劑、污水處理劑等)使用，但隨著造紙?bào)w系由酸性向中、堿性方向改型，限止了殼聚糖的使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供所要解決的問(wèn)題是提供N-(2-羥基-3-三甲基)丙基氯化銨殼聚糖作為造紙助留助濾劑的應(yīng)用，該殼聚糖季銨鹽助劑作為造紙助留助濾劑的使用量小，使用方便，能有效提高中、堿性造紙中紙機(jī)運(yùn)行速度，降低白水濃度，減輕污水污染。
本發(fā)明提供的技術(shù)方案是N-(2-羥基-3-三甲基)丙基氯化銨殼聚糖作為造紙助留助濾劑的應(yīng)用。
所述N-(2-羥基-3-三甲基)丙基氯化銨殼聚糖的分子量為3萬(wàn)-30萬(wàn)，取代度為35％--98％。
N-(2-羥基-3-三甲基)丙基氯化銨殼聚糖由下法制得(1)陽(yáng)離子取代基在pH＝8.5-9.5下將三甲胺鹽酸鹽與環(huán)氧氯丙烷按1-1.3∶1的摩爾比例混合反應(yīng)1-3小時(shí)，減壓蒸發(fā)后得到陽(yáng)離子中間體；(2)殼聚糖季銨鹽的制備按陽(yáng)離子中間體與殼聚糖4-10∶1的摩爾比例，將上述陽(yáng)離子中間體加入到1-1.5wt％的殼聚糖的水懸濁液中，于60--85℃，pH＝9-10條件下反應(yīng)4-8小時(shí)，取出粗產(chǎn)物超濾，濃縮后于80-120℃真空干燥后即得到N-(-2-羥基3-三甲基)丙基氯化銨殼聚糖。
N-(2-羥基-3-三甲基)丙基氯化銨殼聚糖的合成路線 本發(fā)明還提供了上述N-(2-羥基-3-三甲基)丙基氯化銨殼聚糖用于造紙濕部添加劑的實(shí)施方案加添順序?yàn)闈{料——助劑——填料粒子。即在PH為7-9的非木材漿料(打漿度35-75°SR)中加入相對(duì)量為1.8-12.6mg/g絕干漿的N-(2-羥基-3-三甲基)丙基氯化銨殼聚糖(分子量為3萬(wàn)-30萬(wàn)，取代度為35-98％)水溶液，經(jīng)攪拌之后加入固含量為絕干漿的10-20wt％的1-6wt％CaCO3懸濁液。細(xì)小纖維及半纖維素的留著率相對(duì)于未加入該助劑時(shí)可提高15％-50％，CaCO3的留著率達(dá)30-80％，°SR值可提高10-25％。
本發(fā)明將殼聚糖分子中引入陽(yáng)離子基，如三甲基羥丙基銨基，即能使殼聚糖在中、堿性條件下溶于水，滿足造紙工業(yè)的轉(zhuǎn)型需求。同時(shí)，殼聚糖季銨鹽有高的陽(yáng)電荷，能與纖維素上的羧基陰電荷產(chǎn)生靜電作用，進(jìn)一步強(qiáng)化了二者間的作用力，大大提高細(xì)小纖維、填料粒子的留著率，降低白水濃度。本發(fā)明將殼聚糖季銨鹽作為造紙助留助濾劑，其使用量小，性能優(yōu)，使用方便，能有效提高中、堿性造紙中紙機(jī)運(yùn)行速度，降低白水濃度，減輕污水污染。殼聚糖季銨鹽作為造紙助留助濾劑適用面寬，可用于酸性體系，尤其對(duì)中、堿性造紙?bào)w系更具實(shí)用價(jià)值。對(duì)葦漿、麥桿漿等非木材漿料中的細(xì)小纖維和溶解性、膠體狀碳水化合物及無(wú)機(jī)填料粒子有很好的留著。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1在4℃將0.5mol鹽酸滴加到0.5mol三甲胺溶液中，混合均勻后加熱到30℃，加入環(huán)氧氯丙烷0.42mol，攪拌，至50℃于1-1.5小時(shí)內(nèi)滴加50ml 40％的溶液，維持混合溶液的pH＝9，繼續(xù)反應(yīng)2.5小時(shí)。之后將該反應(yīng)混合物移至減壓蒸發(fā)器中，蒸發(fā)30min(40℃，真空度為0.09MPa)，即得陽(yáng)離子中間體。然后將分子量為20萬(wàn)的殼聚糖12克加入到上述中間體溶液中，調(diào)節(jié)pH為9，攪拌，在75℃維持反應(yīng)6小時(shí)，即得粗產(chǎn)品殼聚糖季胺鹽，將其超濾、濃縮于100℃真空干燥得分子量為19萬(wàn)取代度為90％的N-(2-羥基-3-三甲基)丙基氯化銨殼聚糖。
實(shí)施例2將分子量11×104，取代度為93％的N-(2-羥基-3-三甲基)丙基氯化銨殼聚糖配制成水溶液，加入到打漿度為43°SR的葦漿料中，經(jīng)輕微、短暫的攪拌后加入相對(duì)干漿20％的CaCO3(平均粒徑2.69μm，比表面積41684cm2/g)懸濁液(3％)，再經(jīng)攪拌后抄片。經(jīng)對(duì)白水樣品的分析，當(dāng)N-(2-羥基-3-三甲基)丙基氯化銨殼聚糖的計(jì)量為0.54mg/g干漿時(shí)CaCO3留著率為51％。細(xì)小纖維及溶解性膠體狀的碳水物的留著率為42％。
實(shí)施例3分子量為11×104，取代度為93％的N-(2-羥基-3-三甲基)丙基氯化銨殼聚糖制成水溶液，加入到打漿度54-56°SR的葦漿料中，在N-(2-羥基-3-三甲基)丙基氯化銨殼聚糖用量為6.7mg/g干漿時(shí)，其濾水性能提高20-25％。
實(shí)施例4將分子量為4.8×104，取代度為93％的N-(2-羥基-3-三甲基)丙基氯化銨殼聚糖鹽配制成水溶液，加入到打漿度為54-56°SR、pH為7-8的葦漿料中，在N-(2羥基3-三甲基)丙基氯化銨殼聚糖用量為5.4mg/g干漿時(shí)，濾水性能提高20-25％。
實(shí)施例5將分子量為20×104，取代度為63％的N-(2-羥基-3-三甲基)丙基氯化銨殼聚糖溶于水，加入到pH為7-8、打漿度為43°SR的麥桿漿料中，經(jīng)輕微、短暫的攪拌后加入相對(duì)絕干漿20％的重質(zhì)CaCO3(平均粒徑2.69μm，比表面積41684cm2/g)懸濁液(3％)，然后抄片。當(dāng)N-(2-羥基-3-三甲基)丙基氯化銨殼聚糖用量為絕干漿的0.54％時(shí)，碳酸鈣的留著率提高61％，細(xì)小纖維及溶解性膠體狀的碳水物的留著率提高45％。
實(shí)施例6將分子量20×104，取代度為43％的N-(2-羥基-3-三甲基)丙基氯化銨殼聚糖溶于水，加入到pH為7-8、打漿度為43°SR的葦漿料中，經(jīng)輕微、短暫的攪拌后加入相對(duì)絕干漿20％的重質(zhì)CaCO3(平均粒徑2.69μm，比表面積41684cm2/g)懸濁液(3％)，然后抄片。當(dāng)N-(2-羥基-3-三甲基)丙基氯化銨殼聚糖用量為絕干漿的1％時(shí)，碳酸鈣的留著率提高50.5％，細(xì)小纖維及溶解性膠體狀的碳水物的留著率提高31％。
權(quán)利要求
1.N-(2-羥基-3-三甲基)丙基氯化銨殼聚糖作為造紙助留助濾劑的應(yīng)用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用途，其特征是所述N-(2-羥基-3-三甲基)丙基氯化銨殼聚糖的分子量為3萬(wàn)-30萬(wàn)，取代度為35％--98％。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用途，其特征是N-(2-羥基-3-三甲基)丙基氯化銨殼聚糖由下法制得(1)陽(yáng)離子取代基在pH＝8.5-9.5下將三甲胺鹽酸鹽與環(huán)氧氯丙烷按1-1.3∶1的摩爾比例混合反應(yīng)1-3小時(shí)，減壓蒸發(fā)后得到陽(yáng)離子中間體；(2)殼聚糖季銨鹽的制備按陽(yáng)離子中間體與殼聚糖4-10∶1的摩爾比例，將上述陽(yáng)離子中間體加入到1-1.5wt％的殼聚糖的水懸濁液中，于60--85℃，pH＝9-10條件下反應(yīng)4-8小時(shí)，取出粗產(chǎn)物超濾，濃縮后于80-120℃真空干燥后即得到N-(2羥基3-三甲基)丙基氯化銨殼聚糖。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的用途，其特征是在PH為7-9、打漿度為35-75°SR的麥漿或葦漿漿料中加入相對(duì)量為1.8-12.6mg/g絕干漿的N-(2-羥基-3-三甲基)丙基氯化銨殼聚糖水溶液，經(jīng)攪拌之后加入固含量為絕干漿的10-20wt％的1-6wt％CaCO3懸濁液；所用N-(2-羥基-3-三甲基)丙基氯化銨殼聚糖的分子量為3萬(wàn)-30萬(wàn)，取代度為35-98％。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了N－(2－羥基－3－三甲基)丙基氯化銨殼聚糖作為造紙助留助濾劑的應(yīng)用。所述N－(2－羥基－3－三甲基)丙基氯化銨殼聚糖的分子量為3萬(wàn)－30萬(wàn)，取代度為35％－98％。本發(fā)明將殼聚糖季銨鹽作為造紙助留助濾劑，其使用量小，性能優(yōu)，使用方便，能有效提高中、堿性造紙中紙機(jī)運(yùn)行速度，降低白水濃度，減輕污水污染。殼聚糖季銨鹽作為造紙助留助濾劑適用面寬，可用于酸性體系，尤其對(duì)中、堿性造紙?bào)w系更具實(shí)用價(jià)值。對(duì)葦漿、麥桿漿等非木材漿料中的細(xì)小纖維和溶解性、膠體狀碳水化合物及無(wú)機(jī)填料粒子有很好的保留。
文檔編號(hào)D21H21/10GK1563573SQ20041001289
公開(kāi)日2005年1月12日 申請(qǐng)日期2004年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月25日
發(fā)明者杜予民, 黎厚斌 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)