專(zhuān)利名稱(chēng)：淀粉-脂肪酸改性微粒造紙?zhí)盍系闹苽浞椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種造紙?zhí)盍?，具體涉及一種淀粉-脂肪酸改性微粒造紙?zhí)盍?的制備方法。
技術(shù)背景如今，造紙工業(yè)被一系列嚴(yán)重問(wèn)題困擾。首先木纖維紙漿價(jià)格因世界森 林面積逐漸縮小而逐步上漲且供應(yīng)不足。其次，處理造紙過(guò)程中產(chǎn)生的廢物 和生態(tài)方面的要求使在解決這些環(huán)境保護(hù)問(wèn)題時(shí)也顯著提高成本。最后，用 于造紙的能源價(jià)格也大幅度上漲。在造紙過(guò)程中，為降低造紙成本、改善紙張的光學(xué)性能、印刷適應(yīng)性以 及濾水速率，可增加紙張?zhí)盍?；但是，隨著填料量的增加，紙張強(qiáng)度、松厚 度和挺度將有所降低。為了在不犧牲紙張性能的同時(shí)增加填料的比例，雖然 己經(jīng)研究了許多方法來(lái)改進(jìn)紙張強(qiáng)度，其中包括預(yù)絮凝法、細(xì)胞腔負(fù)荷法， 并采用了聚合物化學(xué)處理填料以及填料-纖維細(xì)小組分合成物等。但在高填料 含量下，只有預(yù)絮凝法可用來(lái)解決紙廠的這一實(shí)際問(wèn)題。淀粉在造紙濕部中 的應(yīng)用，是因?yàn)樗哂邢鄬?duì)低的價(jià)格和可提高紙張強(qiáng)度的性能。研究表明， 在造紙濕部過(guò)程中，淀粉吸附到木材纖維上，通過(guò)形成氫鍵而增強(qiáng)結(jié)合能力。 雖然淀粉能提高紙張強(qiáng)度，但在造紙濕部，增加淀粉含量也會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題，如 紙漿漿料中原淀粉的留著率很低，不足40%。為增加淀粉在陰離子纖維表面 的吸附性，常常在淀粉上引入陽(yáng)離子基團(tuán)。但是，對(duì)淀粉的這種化學(xué)改性增 加了造紙的成本。雖然在淀粉上引入陽(yáng)離子基團(tuán)會(huì)提高它的吸附性，但是當(dāng)濕部漿料中含 有磨木漿和回收纖維時(shí)，其陰離子垃圾含量高，這樣淀粉在纖維上的留著仍 然是一個(gè)問(wèn)題。而且，在造紙濕部，當(dāng)陽(yáng)離子淀粉在纖維上的吸附達(dá)到飽和 時(shí)，不能繼續(xù)增加陽(yáng)離子淀粉的用量。因此，淀粉的最大吸附量限制了淀粉 在纖維上的吸附量。另外，帶陽(yáng)離子電荷的淀粉也會(huì)導(dǎo)致纖維的絮聚，或者 如果淀粉的含量很高時(shí)會(huì)使系統(tǒng)過(guò)陽(yáng)離子化。在造紙中，由于淀粉加入量高 而導(dǎo)致成形差和濾水慢也是實(shí)際問(wèn)題。如果淀粉的留著問(wèn)題不能很好的控制， 未留著的淀粉將在白水中積累并且產(chǎn)生樹(shù)脂、腐漿和黏著等問(wèn)題。在使用淀粉包覆填料時(shí)，為減少問(wèn)題的產(chǎn)生和使其作用效率最大化，淀 粉包覆層在造紙系統(tǒng)中應(yīng)該是不溶于水的?，F(xiàn)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了作為填料或離子 交換樹(shù)脂的不溶或微溶的淀粉。最常見(jiàn)的制備方法是用有機(jī)溶劑，如乙醇或丙酮，或堿金屬鹽。如硫酸鎂(MgS04)和硫酸銨((NH4) 2S04)等對(duì)蒸煮后淀 粉沉積。另外，甲醛、乙醛、乙烯砜、戊二醛、環(huán)氧氯丙烷或表氯醇等交聯(lián) 的方法也被用于不溶水淀粉的制備。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種淀粉-脂肪酸改性微粒造紙?zhí)盍系闹苽浞椒?可顯著提高紙產(chǎn)品的物理性能和光學(xué)性能的淀粉-脂肪酸改性微粒造紙?zhí)盍?的制備方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是1) 首先，按質(zhì)量份數(shù)將1份的淀粉或淀粉改性物制成濃度為1_5%的淀 粉或淀粉改性物溶液，然后向其中加入1-4份的微粒填料共混將此懸濁液在 60-9(TC下充分蒸煮攪拌，反應(yīng)20-60min;2) 其次，在反應(yīng)液中加入淀粉質(zhì)量0.1-5%的交聯(lián)劑，及應(yīng)5-30min;3) 然后，再在反應(yīng)液中加入淀粉質(zhì)量5-35%的脂肪酸，調(diào)節(jié)混合物的pH 到ll，將反應(yīng)液攪拌10-30 min;4) 在攪拌速度為200 r/min的條件下，向混合物中加入酸性溶液進(jìn)行中 和，調(diào)節(jié)pH到5，這時(shí)有合成物沉淀出來(lái)；5) 收集產(chǎn)物并用7jC沖洗，干燥、冷卻、粉碎成粒度不大于80目的顆粒 得到微粒填料-淀粉-脂肪酸復(fù)合物。本發(fā)明的淀粉改性物為陰離子淀粉、陽(yáng)離子淀粉或兩性淀粉；微粒填料 為碳酸鈣、滑石粉、絹英石、煅燒高嶺土及其混合物；其中碳酸鈣為粒度不 大于325目的沉淀碳酸鈣或研磨碳酸轉(zhuǎn)；滑石粉、絹英石的粒度不大于200 目；煅燒高嶺土的粒度不大于1250目；交聯(lián)劑為甲醛、乙醛、乙二醛、乙烯 砜、戊二醛、環(huán)氧氯丙烷、環(huán)氧溴丙烷、環(huán)氧碘丙烷、表氯醇、甲基脲、聚 丙烯酰胺甲醛樹(shù)脂或碳酸鈷銨鹽。本發(fā)明制備的微粒填料-淀粉-脂肪酸復(fù)合物可部分替代植物纖維作為造 紙?zhí)盍?，使用時(shí)占紙產(chǎn)品的重量為5-35%，但效果最佳的為8-25%，通過(guò)采用這些填料替代部分植物纖維生產(chǎn)的紙產(chǎn)品，該填料可顯著提高紙產(chǎn)品的物理 性能和光學(xué)性能。另外，由于脂肪酸的疏水性，加填微粒填料-淀粉-脂肪酸 復(fù)合物手抄片的抗水性能得到提高。具體實(shí)施方式

實(shí)施例l:首先，按質(zhì)量份數(shù)取1份的淀粉制成濃度為5%的淀粉溶液， 然后向其中加入3份的粒度不大于325目的沉淀碳酸鈣共混，將此懸濁液在 6CTC下充分蒸煮攪拌，反應(yīng)40min;其次，在反應(yīng)液中加入淀粉質(zhì)量2%的甲 醛，反應(yīng)20min;然后，再在反應(yīng)液中加入淀粉質(zhì)量25%的脂肪酸，調(diào)節(jié)混合 物的pH到ll，將反應(yīng)液攪拌10-30 min;在攪拌速度為200 r/min的條件下，向混合物中加入酸性溶液進(jìn)行中和，調(diào)節(jié)pH到5，這時(shí)有合成物沉淀出來(lái)； 收集產(chǎn)物并用水沖洗，干燥、冷卻、粉碎成粒度不大于80目的顆粒得到微粒 填料-淀粉-脂肪酸復(fù)合物。實(shí)施例2:首先，按質(zhì)量份數(shù)取1份的陰離子淀粉制成濃度為3%的陰離子淀粉溶液，然后向其中加入1份的粒度不大于325目的研磨碳酸鈣共混將 此懸濁液在8(TC下充分蒸煮攪拌，反應(yīng)50min;其次，在反應(yīng)液中加入淀粉 質(zhì)量4%的乙醛，反應(yīng)15min;然后，再在反應(yīng)液中加入淀粉質(zhì)量10%的脂肪 酸，調(diào)節(jié)混合物的pH到11 ，將反應(yīng)液攪拌10-30 min;在攪拌速度為200 r/min 的條件下，向混合物中加入酸性溶液進(jìn)行中和，調(diào)節(jié)pH到5，這時(shí)有合成物 沉淀出來(lái)；收集產(chǎn)物并用水沖洗，干燥、冷卻、粉碎成粒度不大于80目的顆 粒得到微粒填料-淀粉-脂肪酸復(fù)合物。實(shí)施例3:首先，按質(zhì)量份數(shù)取1份的陽(yáng)離子淀粉制成濃度為1%的陽(yáng)離 子淀粉溶液，然后向其中加入4份的粒度不大于200目的滑石粉共混，將此 懸濁液在7(TC下充分蒸煮攪拌，反應(yīng)30min;其次，在反應(yīng)液中加入淀粉質(zhì) 量O. 1%的甲乙烯砜，反應(yīng)5min;然后，再在反應(yīng)液中加入淀粉質(zhì)量5%的脂 肪酸，調(diào)節(jié)混合物的pH到ll，將反應(yīng)液攪拌10-30 min;在攪拌速度為200 r/min的條件下，向混合物中加入酸性溶液進(jìn)行中和，調(diào)節(jié)pH到5，這時(shí)有 合成物沉淀出來(lái)；收集產(chǎn)物并用水沖洗，干燥、冷卻、粉碎成粒度不大于80 目的顆粒得到微粒填料-淀粉-脂肪酸復(fù)合物。實(shí)施例4:首先，按質(zhì)量份數(shù)取1份的兩性淀粉制成濃度為4%的兩性淀 粉溶液，然后向其中加入2份的粒度不大于200目的絹英石共混，將此懸濁 液在90。C下充分蒸煮攪拌，反應(yīng)20min;其次，在反應(yīng)液中加入淀粉質(zhì)量3% 的環(huán)氧氯丙烷，反應(yīng)10min;然后，再在反應(yīng)液中加入淀粉質(zhì)量20%的脂肪酸，調(diào)節(jié)混合物的pH到ll，將反應(yīng)液攪拌10-30 min;在攪拌速度為200 r/min 的條件下，向混合物中加入酸性溶液進(jìn)行中和，調(diào)節(jié)pH到5，這時(shí)有合成物 沉淀出來(lái)；收集產(chǎn)物并用水沖洗，干燥、冷卻、粉碎成粒度不大于80目的顆 粒得到微粒填料-淀粉-脂肪酸復(fù)合物。實(shí)施例5:首先，按質(zhì)量份數(shù)取1份的淀粉制成濃度為2%的淀粉溶液，然后向其中加入1份的粒度不大于1250目的煅燒高嶺土共混，將此懸濁液在 75t:下充分蒸煮攪拌，反應(yīng)60min;其次，在反應(yīng)液中加入淀粉質(zhì)量5%的碳 酸鈷銨鹽，反應(yīng)30min;然后，再在反應(yīng)液中加入淀粉質(zhì)量35%的脂肪酸，調(diào) 節(jié)混合物的pH到ll，將反應(yīng)液攪拌10-30 rnin;在攪拌速度為200 r/min的 條件下，向混合物中加入酸性溶液進(jìn)行中和，調(diào)節(jié)pH到5，這時(shí)有合成物沉 淀出來(lái)；收集產(chǎn)物并用水沖洗，干燥、冷卻、粉碎成粒度不大于80目的顆粒 得到微粒填料-淀粉-脂肪酸復(fù)合物。
權(quán)利要求
1、微粒填料-淀粉-脂肪酸復(fù)合物的制備方法，其特征在于1)首先，按質(zhì)量份數(shù)將1份的淀粉或淀粉改性物制成濃度為1-5％的淀粉或淀粉改性物溶液，然后向其中加入1-4份的微粒填料共混將此懸濁液在60-90℃下充分蒸煮攪拌，反應(yīng)20-60min；2)其次，在反應(yīng)液中加入淀粉質(zhì)量0.1-5％的交聯(lián)劑，反應(yīng)5-30min；3)然后，再在反應(yīng)液中加入淀粉質(zhì)量5-35％的脂肪酸，調(diào)節(jié)混合物的pH到11，將反應(yīng)液攪拌10-30min；4)在攪拌速度為200r/min的條件下，向混合物中加入酸性溶液進(jìn)行中和，調(diào)節(jié)pH到5，這時(shí)有合成物沉淀出來(lái)；5)收集產(chǎn)物并用水沖洗，干燥、冷卻、粉碎成粒度不大于80目的顆粒得到微粒填料-淀粉-脂肪酸復(fù)合物。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微粒填料-淀粉-脂肪酸復(fù)合物的制備方法，其 特征在于所說(shuō)的淀粉改性物為陰離子淀粉、陽(yáng)離子淀粉或兩性淀粉。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微粒填料-淀粉-脂肪酸復(fù)合物的制備方法，其 特征在于所說(shuō)的微粒填料為碳酸鈣、滑石粉、絹英石、煅燒高嶺土及其混 合物；其中碳酸鈣為粒度不大于325目的沉淀碳酸鈣或研磨碳酸鈣；滑石粉、 絹英石的粒度不大于200目；煅燒高嶺土的粒度不大于1250目。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微粒填料-淀粉-脂肪酸復(fù)合物的制備方法，其 特征在于所說(shuō)的交聯(lián)劑為甲醛、乙醛、乙二醛、乙烯砜、戊二醛、環(huán)氧氯 丙垸、環(huán)氧溴丙垸、環(huán)氧碘丙垸、表氯醇、甲基脲、聚丙烯酰胺甲醛樹(shù)脂或 碳酸鈷銨鹽。
全文摘要
淀粉-脂肪酸改性微粒造紙?zhí)盍系闹苽浞椒?，首先，將淀粉或淀粉改性物溶液與微粒填料共混蒸煮攪拌進(jìn)行反應(yīng)；在反應(yīng)液中加入交聯(lián)劑；再在反應(yīng)液中加入脂肪酸，調(diào)節(jié)混合物的pH到11；向混合物中加入酸性溶液進(jìn)行中和，調(diào)節(jié)pH到5，這時(shí)有合成物沉淀出來(lái)；收集產(chǎn)物并用水沖洗，干燥、冷卻、粉碎成粒度不大于80目的顆粒得到微粒填料-淀粉-脂肪酸復(fù)合物。本發(fā)明可替代5-35％的植物纖維作為填料應(yīng)用于造紙工業(yè)，并可顯著提高紙張的強(qiáng)度特征和光學(xué)特征。
文檔編號(hào)D21H17/69GK101275372SQ200810017
公開(kāi)日2008年10月1日 申請(qǐng)日期2008年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月18日
發(fā)明者靜 劉, 劉國(guó)俊, 張光華, 楠 李, 王義偉, 攀 解 申請(qǐng)人:陜西科技大學(xué)