專利名稱：脲醛樹脂包覆礦物微粒造紙?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?，具體涉及一種脲醛樹脂包覆礦物微粒造紙?zhí)盍?的制備方法。
背景技術(shù)：
如今，造紙工業(yè)被一系列嚴(yán)重問題困擾。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?；但是紙張中加入填料量太高也帶來一些不良的?響，主要表現(xiàn)為紙張強(qiáng)度的降低和施膠效果的下降，普通填料磨耗值較高，一 定程度上限制了高速紙機(jī)的使用，在印刷過程中，由于普通填料摩擦作用較大，
還會(huì)磨損印版。美國喬治亞大學(xué)的Yan Zegui研究小組曾利用改性淀粉處理粘 土來提高紙張中的填料含量，利用淀粉處理的粘土作為手抄紙的填料可以提高 紙張頁強(qiáng)度比直接加入陽離子淀粉和兩性淀粉的高出15%以上，其它類似相關(guān) 的研究也有近似的結(jié)果即通過淀粉對(duì)填料的包覆處理之后，在填料添加量相 同的條件下，紙張強(qiáng)度有所提高。但填料對(duì)紙機(jī)及膠輥等的磨損仍沒有明顯的 改善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可顯著提高紙產(chǎn)品的不透明度、白度及強(qiáng)度特 征，且對(duì)紙機(jī)及膠輥等的磨損低的脲醛樹脂包覆礦物微粒造紙?zhí)盍系闹苽浞椒ā?br> 3為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
1) 首先，將尿素、甲醛按1: 1 2的摩爾比混合，用堿調(diào)節(jié)pH值到7. 5-8. 0， 自室溫以0. 5 rC/min的升溫速率加熱至7(TC后反應(yīng)l_2h，生成粘稠透明水 溶性脲-甲醛預(yù)聚物；
2) 其次，在1份質(zhì)量的脲-甲醛預(yù)聚物中加入0. 5 5份質(zhì)量的礦物填料及 脲-甲醛預(yù)聚物質(zhì)量0.5 1%的聚乙烯醇和1 10%的三聚氰胺，攪拌10-30min 后，滴加催化劑調(diào)節(jié)pH值為1-5，升溫至65-9(TC反應(yīng)2-4h;
3) 然后，在攪拌速度為200r/min的條件下，向反應(yīng)體系中加堿調(diào)節(jié)pH至 中性，產(chǎn)生沉淀；
4) 收集沉淀產(chǎn)物并用水沖洗，干燥、冷卻、粉碎至粒度不大于140目的顆 粒得到脲醛樹脂包覆礦物微粒造紙?zhí)盍稀?br> 本發(fā)明的堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋇、氨水、碳酸鈉、碳酸鉀、 二乙醇胺、三乙醇胺中的一種或一種以上的混合物；礦物填料為碳酸鈣、滑石 粉、絹英石、煅燒高嶺土、 二氧化鈦中的一種或一種以上的混合物；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，二氧化鈦的粒度不大于325目； 催化劑為甲酸、乙酸、鹽酸、硫酸、磷酸、氯化銨、硫酸銨中的一種或一種以 上的混合物。
本發(fā)明制備的脲醛樹脂包覆礦物微粒造紙?zhí)盍峡刹糠执嬷参锢w維作為造 紙?zhí)盍?，使用時(shí)占紙產(chǎn)品重量的5-35%，但效果最佳的為10-30%，通過采用這 些填料替代部分植物纖維生產(chǎn)的紙產(chǎn)品，由于脲醛樹脂上具有可與纖維形成氫 鍵的羥基和氨基，使得填料與植物纖維的結(jié)合能力顯著提高，因而可明顯提高 紙的強(qiáng)度特征；在強(qiáng)度要求相同的情況下，改性填料的加添量可以提高，從而 使得紙張的不透明度和白度也有所提高；另外，脲醛樹脂包覆在礦物填料表面，礦物填料在粉碎過程中形成的形貌缺陷得以修補(bǔ)，顆粒棱角得以鈍化，這樣紙 張對(duì)紙機(jī)及印刷機(jī)的磨損降低，使得紙張磨耗值較低。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例l:首先，將尿素、甲醛按l: l的摩爾比混合，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH
值到7.5，自室溫以0.5'C/min的升溫速率加熱至7(TC后反應(yīng)lh，生成粘稠透 明水溶性脲-甲醛預(yù)聚物；其次，在1份質(zhì)量的脲-甲醛預(yù)聚物中加入3份質(zhì)量 的粒度不大于325目的沉淀碳酸鈣及脲-甲醛預(yù)聚物質(zhì)量1%的聚乙烯醇和8%的 三聚氰胺，攪拌10min后，滴加催化劑甲酸調(diào)節(jié)pH值為5，升溫至9(TC反應(yīng) 2h;然后，在攪拌速度為200r/min的條件下，向反應(yīng)體系中加氫氧化鈉調(diào)節(jié) pH至中性，產(chǎn)生沉淀；收集沉淀產(chǎn)物并用水沖洗，干燥、冷卻、粉碎至粒度不 大于140目的顆粒得到脲醛樹脂包覆礦物微粒造紙?zhí)盍稀?br> 實(shí)施例2:首先，將尿素、甲醛按1: 1.5的摩爾比混合，用氨水調(diào)節(jié)pH 值到7. 8，自室溫以rC/min的升溫速率加熱至70。C后反應(yīng)1. 5h，生成粘稠透 明水溶性脲-甲醛預(yù)聚物；其次，在1份質(zhì)量的脲-甲醛預(yù)聚物中加入1份質(zhì)量 的粒度不大于325目的研磨碳酸鈣及脲-甲醛預(yù)聚物質(zhì)量0. 8%的聚乙烯醇和2% 的三聚氰胺，攪拌20min后，滴加催化劑鹽酸調(diào)節(jié)pH值為4，升溫至8(TC反應(yīng) 3h;然后，在攪拌速度為200r/min的條件下，向反應(yīng)體系中加氨水調(diào)節(jié)pH至 中性，產(chǎn)生沉淀；收集沉淀產(chǎn)物并用水沖洗，干燥、冷卻、粉碎至粒度不大于 140目的顆粒得到脲醛樹脂包覆礦物微粒造紙?zhí)盍稀?br> 實(shí)施例3:首先，將尿素、甲醛按1: 2的摩爾比混合，用碳酸鈉調(diào)節(jié)pH 值到7.6，自室溫以0.8。C/min的升溫速率加熱至70。C后反應(yīng)2h，生成粘稠透 明水溶性脲-甲醛預(yù)聚物；其次，在l份質(zhì)量的脲-甲醛預(yù)聚物中加入4份質(zhì)量 的粒度不大于200目的滑石粉及脲-甲醛預(yù)聚物質(zhì)量0. 5%的聚乙烯醇和5%的三 聚氰胺，攪拌30min后，滴加催化劑磷酸調(diào)節(jié)pH值為3，升溫至7(TC反應(yīng)3. 5h;然后，在攪拌速度為200r/min的條件下，向反應(yīng)體系中加碳酸鈉調(diào)節(jié)pH至中 性，產(chǎn)生沉淀；收集沉淀產(chǎn)物并用水沖洗，干燥、冷卻、粉碎至粒度不大于140 目的顆粒得到脲醛樹脂包覆礦物微粒造紙?zhí)盍稀?br> 實(shí)施例4:首先，將尿素、甲醛按l: 1.8的摩爾比混合，用二乙醇胺調(diào)節(jié) pH值到8.0，自室溫以0.6'C/min的升溫速率加熱至7(TC后反應(yīng)1.3h，生成粘 稠透明水溶性脲-甲醛預(yù)聚物；其次，在1份質(zhì)量的脲-甲醛預(yù)聚物中加入2份 質(zhì)量的粒度不大于200目的絹英石及脲-甲醛預(yù)聚物質(zhì)量0. 7%的聚乙烯醇和7% 的三聚氰胺，攪拌15min后，滴加催化劑硫酸銨調(diào)節(jié)pH值為2，升溫至65。C反 應(yīng)4h;然后，在攪拌速度為200r/min的條件下，向反應(yīng)體系中加二乙醇胺調(diào) 節(jié)pH至中性，產(chǎn)生沉淀；收集沉淀產(chǎn)物并用水沖洗，干燥、冷卻、粉碎至粒度 不大于140目的顆粒得到脲醛樹脂包覆礦物微粒造紙?zhí)盍稀?br> 實(shí)施例5:首先，將尿素、甲醛按l: 1.3的摩爾比混合，用氫氧化鈉和碳 酸鉀的混合物調(diào)節(jié)pH值到7. 7，自室溫以0. 9"C/min的升溫速率加熱至7(TC后 反應(yīng)1.8h，生成粘稠透明水溶性脲-甲醛預(yù)聚物；其次，在l份質(zhì)量的脲-甲醛 預(yù)聚物中加入0. 5份質(zhì)量的粒度不大于1250目的煅燒高嶺土及脲-甲醛預(yù)聚物 質(zhì)量0.9%的聚乙烯醇和1%的三聚氰胺，攪拌25min后，滴加催化劑甲酸和氯化 銨的混合物調(diào)節(jié)PH值為4，升溫至75"C反應(yīng)3. 2h;然后，在攪拌速度為200r/min 的條件下，向反應(yīng)體系中加氫氧化鈉和碳酸鉀的混合物調(diào)節(jié)pH至中性，產(chǎn)生沉 淀；收集沉淀產(chǎn)物并用水沖洗，干燥、冷卻、粉碎至粒度不大于140目的顆粒 得到脲醛樹脂包覆礦物微粒造紙?zhí)盍稀?br> 實(shí)施例6:首先，將尿素、甲醛按l: 1.6的摩爾比混合，用氨水和三乙醇 胺的混合物調(diào)節(jié)pH值到7. 9，自室溫以0. 7TVmin的升溫速率加熱至7(TC后反 應(yīng)1.6h，生成粘稠透明水溶性脲-甲醛預(yù)聚物；其次，在1份質(zhì)量的脲-甲醛預(yù) 聚物中加入5份質(zhì)量的粒度不大于325目的二氧化鈦及脲-甲醛預(yù)聚物質(zhì)量O. 6的聚乙烯醇和6%的三聚氰胺，攪拌18min后，滴加催化劑鹽酸和硫酸銨的混合 物調(diào)節(jié)pH值為l，升溫至85。C反應(yīng)2.5h;然后，在攪拌速度為200r/min的條 件下，向反應(yīng)體系中加氨水和三乙醇胺的混合物調(diào)節(jié)pH至中性，產(chǎn)生沉淀；收 集沉淀產(chǎn)物并用水沖洗，干燥、冷卻、粉碎至粒度不大于140目的顆粒得到脲 醛樹脂包覆礦物微粒造紙?zhí)盍稀?br> 實(shí)施例7:首先，將尿素、甲醛按l: 12的摩爾比混合，用氫氧化鋇、氨水 和碳酸鈉的混合物調(diào)節(jié)pH值到8. 0，自室溫以rC/min的升溫速率加熱至70 匸后反應(yīng)1.2h，生成粘稠透明水溶性脲-甲醛預(yù)聚物；其次，在i份質(zhì)量的脲-甲醛預(yù)聚物中加入1. 6份質(zhì)量的粒度不大于325目的沉淀碳酸鈣和粒度不大于 200目的滑石粉的混合物及脲-甲醛預(yù)聚物質(zhì)量0. 7%的聚乙烯醇和10%的三聚氰 胺，攪拌27min后，滴加催化劑甲酸、硫酸和氯化銨的混合物調(diào)節(jié)pH值為5， 升溫至68"C反應(yīng)3.8h;然后，在攪拌速度為200r/min的條件下，向反應(yīng)體系 中加氫氧化鋇、氨水和碳酸鈉的混合物調(diào)節(jié)pH至中性，產(chǎn)生沉淀；收集沉淀產(chǎn) 物并用水沖洗，干燥、冷卻、粉碎至粒度不大于140目的顆粒得到脲醛樹脂包 覆礦物微粒造紙?zhí)盍稀?br> 權(quán)利要求
1、脲醛樹脂包覆礦物微粒造紙?zhí)盍系闹苽浞椒ǎ涮卣髟谟?)首先，將尿素、甲醛按1∶1～2的摩爾比混合，用堿調(diào)節(jié)pH值到7.5-8.0，自室溫以0.5～1℃/min的升溫速率加熱至70℃后反應(yīng)1-2h，生成粘稠透明水溶性脲-甲醛預(yù)聚物；2)其次，在1份質(zhì)量的脲-甲醛預(yù)聚物中加入0.5～5份質(zhì)量的礦物填料及脲-甲醛預(yù)聚物質(zhì)量0.5～1％的聚乙烯醇和1～10％的三聚氰胺，攪拌10-30min后，滴加催化劑調(diào)節(jié)pH值為1-5，升溫至65-90℃反應(yīng)2-4h；3)然后，在攪拌速度為200r/min的條件下，向反應(yīng)體系中加堿調(diào)節(jié)pH至中性，產(chǎn)生沉淀；4)收集沉淀產(chǎn)物并用水沖洗，干燥、冷卻、粉碎至粒度不大于140目的顆粒得到脲醛樹脂包覆礦物微粒造紙?zhí)盍稀?br> 2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脲醛樹脂包覆礦物微粒造紙?zhí)盍系闹苽浞椒ǎ?特征在于所述的堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋇、氨水、碳酸鈉、碳酸 鉀、二乙醇胺、三乙醇胺中的一種或一種以上的任意比例的混合物。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脲醛樹脂包覆礦物微粒造紙?zhí)盍系闹苽浞椒?，?特征在于所述的礦物填料為碳酸鈣、滑石粉、絹英石、煅燒高嶺土、 二氧化 鈦中的一種或一種以上的混合物；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，二氧化鈦的粒度不大于325目。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脲醛樹脂包覆礦物微粒造紙?zhí)盍系闹苽浞椒?，?特征在于所述的催化劑為甲酸、乙酸、鹽酸、硫酸、磷酸、氯化銨、硫酸銨 中的一種或一種以上任意比例的混合物。
全文摘要
脲醛樹脂包覆礦物微粒造紙?zhí)盍系闹苽浞椒ǎ瑢⒛蛩?、甲醛混合，調(diào)節(jié)pH到8.0，70℃下反應(yīng)得水溶性脲-甲醛預(yù)聚物；在脲-甲醛預(yù)聚物加入礦物填料，攪拌10-30min，滴加催化劑調(diào)節(jié)酸度至一定的pH值，升溫至適當(dāng)?shù)臏囟认逻M(jìn)行反應(yīng)；最后調(diào)節(jié)至中性，冷卻后收集產(chǎn)物過濾，并用水洗滌，干燥后粉碎成粒度不大于140目的顆粒，得到礦物填料-脲醛樹脂復(fù)合物。本發(fā)明可部分替代5-35％的植物纖維作為填料應(yīng)用于造紙工業(yè)，可明顯提高紙的不透明度、白度及強(qiáng)度特征，改進(jìn)其印刷適應(yīng)性。
文檔編號(hào)D21H17/70GK101440590SQ20081023278
公開日2009年5月27日 申請(qǐng)日期2008年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月17日
發(fā)明者靜 劉, 張光華, 來智超, 王慧萍 申請(qǐng)人:陜西科技大學(xué)