專利名稱：造紙用非離子型微粒助留助濾體系及其應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種造紙工業(yè)用的助留助濾體系，具體地說是涉及一種造紙用的非離子型微粒助留助濾體系及其在造紙過程中的應(yīng)用方法。
背景技術(shù)：
在造紙工業(yè)中，微粒助留體系是高效的助留體系。該系統(tǒng)是在抄紙體系中最高剪切力點(diǎn)之前加入高分子量的陽離子聚丙烯酰胺或陽離子淀粉，在高剪切點(diǎn)后，加入陰離子微粒(膠體二氧化硅、膨潤土 )。微粒助留系統(tǒng)不僅可提高留著率，降低生產(chǎn)成本，顯著改善紙機(jī)網(wǎng)部的濾水性，提高車速、質(zhì)量，而且可以提高壓榨部脫水速度，改善紙頁的勻度，紙頁強(qiáng)度不會隨填料留著率的提高而明顯下降，另外在處理紙機(jī)白水回收等方面也發(fā)揮積極作用。主要的微粒系統(tǒng)為由聚丙烯酰胺和改性膨潤土組成的Hydrocol體系，由陽離子淀粉和陰離子膠體硅組成的Composzil體系，以及由陽離子淀粉與硫酸鋁組成的Hydrozil體系， 其中Hydrozil體系僅能在堿性條件下使用。上述各種體系均不能在含磨木漿的配料和高濃度的電荷干擾物質(zhì)存在時很好地發(fā)揮作用。近年來，由于機(jī)械漿、膠墨漿和廢紙漿的大量使用，使得造紙濕部含有較多的陰離子雜質(zhì)。微粒助留體系多采用電中和的原理，當(dāng)體系中陰離子雜質(zhì)較多時，就難以發(fā)揮其效能，雖然能通過添加陰離子捕捉劑消除陰離子的雜質(zhì)的干擾，但添加陰離子捕捉劑一方面會增加生產(chǎn)成本，另一方面會使得濕部化學(xué)的控制復(fù)雜化。而且在造紙的濕部化學(xué)中，陰離子雜質(zhì)的來源十分廣泛，其波動性很大，也對濕部化學(xué)的電荷平衡帶來很大麻煩。PEO/酚醛樹脂助留體系是一種新的助留體系，通過聚氧化乙烯(PEO)分子中醚鍵的氧原子與酚醛樹脂(PFR)中的酚羥基產(chǎn)生氫鍵締合，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，起到絮聚作用。但是 PEO/酚醛樹脂助留體系也存在著致命的弱點(diǎn)，由于PEO/酚醛樹脂助留體系的抗剪切力的能力較差，因此在高速紙機(jī)上的推廣應(yīng)用受到了一定的限制。PEO/酚醛樹脂助留體系本身也不具備微粒助留體系的一系列優(yōu)點(diǎn)。PEO-凹凸棒土和PEO-膨潤土系統(tǒng)是一種新的非離子型微粒助留體系。相比PEO/ PFR系統(tǒng)，具有較強(qiáng)的抗剪切性能，使PEO系統(tǒng)應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)成為了可能。但該系統(tǒng)中凹凸棒土的用量過大，而且該礦物粘土的顏色較深，對成紙的白度影響很大。該系統(tǒng)與PEO/ PFR相比有較強(qiáng)的抗剪切能力，可與CPAM-bentonite相比，抗剪切能力還是稍差一些。而陽離子淀粉-硅溶膠系統(tǒng)卻沒有白度這方面的影響。白水全封閉循環(huán)是造紙工業(yè)實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)最重要的標(biāo)志之一，目前造紙工業(yè)白水封閉循環(huán)體系所面臨最大的難題是在白水全封閉循環(huán)的條件下，體系內(nèi)部的陰離子雜質(zhì)迅速積累，陽離子需求量越來越高，使高分子的聚合物在水中不能伸展出，影響了架橋作用。 導(dǎo)致某些陽離子型的助留體系(如CPAM)，甚至在上個世紀(jì)九十年代才出現(xiàn)的微粒助留體系 (如CPAM+膨潤土、陽離子淀粉+硅溶膠、陽離子淀粉+聚合氯化鋁)的助留效果急劇下降， 從而進(jìn)一步影響到成紙的性能。我國是一個水資源分布很不均一的國家，水資源的嚴(yán)重短缺，在我國的一些地區(qū)如山東已成為制約當(dāng)?shù)卦旒埞I(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個瓶頸，某些地區(qū)的水資源已經(jīng)從一般性的資源轉(zhuǎn)變?yōu)閼?zhàn)略型的資源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種造紙用非離子型微粒助留助濾體系及其應(yīng)用方法用以克服上述體系所存在的種種問題和障礙，在造紙過程中抵抗陰離子雜質(zhì)的干擾，提高細(xì)小纖維和填料的留著率，增加紙機(jī)網(wǎng)部的脫水能力，改善紙頁的勻度；同時增加白水封閉循環(huán)程度，減少造紙的用水量。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的造紙用非離子型微粒助留助濾體系是由以下兩種組分組成一種組分為非離子型高分子聚合物，該非離子型高分子聚合物在紙漿中的添加量為絕干漿料重量的0. 0025-0. 08% ；另一種組分為硅酸鎂鋁凝膠，該硅酸鎂鋁凝膠在紙漿中的添加量為絕干漿料重量的0. 01-2%。尤其是所述非離子型高分子聚合物為聚氧化乙烯，其平均分子量為100-1300萬。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的造紙用非離子型微粒助留助濾體系的應(yīng)用方法按照下述順序?qū)嵤?br> ①將紙漿疏解成漿料懸浮溶液；
②在漿料懸浮液中先加入層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鎂鋁凝膠，進(jìn)行充分?jǐn)嚢?；硅酸鎂鋁凝膠的添加量為絕干漿料重量的0. 01-2% ；
③再在漿料懸浮液中加入非離子型高分子聚合物，攪拌均勻，產(chǎn)生絮凝；非離子型高分子聚合物的添加量為絕干漿料重量的0. 0025-0. 08% ；
④經(jīng)剪切后抄造成紙。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的造紙用非離子型微粒助留助濾體系的應(yīng)用方法還可按照下述順序?qū)嵤?br> ①將紙漿疏解成漿料懸浮溶液；
②在漿料懸浮液中先加入非離子型高分子聚合物，攪拌均勻；非離子型高分子聚合物的添加量為絕干漿料重量的0. 0025-0. 08% ；
③再在漿料懸浮液中加入層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鎂鋁凝膠，進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁a(chǎn)生絮凝；硅酸鎂鋁凝膠的添加量為絕干漿料重量的0. 01-2% ；
④經(jīng)剪切后抄造成紙。本發(fā)明與現(xiàn)有的助留助濾體系相比，具有以下的明顯優(yōu)點(diǎn)
①本發(fā)明是一種用聚氧化乙烯(PEO)與硅酸鎂鋁凝膠所組成的非離子型的微粒助留
助濾體系，這種助留助濾體系是一種非離子型的微粒助留體系，它不僅可以提高細(xì)小纖維和填料的留著率，增加紙機(jī)網(wǎng)部的脫水能力，改善紙頁的勻度，從而降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量；而且它具有較強(qiáng)的抵抗造紙過程中陰離子雜質(zhì)的干擾的能力，在陰離子物質(zhì)較多的濕部化學(xué)體系中仍有較好的助留助濾效果。②本發(fā)明的微粒形成方式與原有的陽離子型的微粒助留體系有所不同，它是利用聚氧化乙烯與硅酸鎂鋁凝膠形成絮凝體系，經(jīng)剪切后無機(jī)填料能與聚氧化乙烯產(chǎn)生再絮聚，形成微粒絮聚結(jié)構(gòu)，硅酸鎂鋁凝膠既是雙元絮聚體系的輔助劑，又是形成微粒再絮聚結(jié)構(gòu)的主要動力源泉。因此在生產(chǎn)中的應(yīng)用將更加簡單易行。③本項(xiàng)發(fā)明克服了陰離子雜質(zhì)的干擾，使造紙工業(yè)很容易的實(shí)現(xiàn)白水全封閉循
環(huán)，實(shí)現(xiàn)造紙廢水的“零排放”。為降低造紙工業(yè)用水量，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)造紙工業(yè)的清潔生產(chǎn)作出積極的貢獻(xiàn)。
具體實(shí)施例方式以下對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。本發(fā)明的造紙用非離子型微粒助留助濾體系，由以下兩種組分組成一種組分為非離子型高分子聚合物，該非離子型高分子聚合物在紙漿中的添加量為絕干漿料重量的0. 0025-0. 08% ；另一種組分為硅酸鎂鋁凝膠，該硅酸鎂鋁凝膠在紙漿中的添加量為絕干漿料重量的0.01-2%。所述的非離子型高分子聚合物為聚氧化乙烯，其平均分子量為 100-1300 萬。本發(fā)明的造紙用非離子型微粒助留助濾體系的應(yīng)用方法，是按照下述順序?qū)嵤?①將紙漿疏解成漿料懸浮溶液；②在漿料懸浮液中先加入層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鎂鋁凝膠，進(jìn)行充分?jǐn)嚢?；硅酸鎂鋁凝膠的添加量為絕干漿料重量的0. 01-2% ；③再在漿料懸浮液中加入非離子型高分子聚合物，攪拌均勻，產(chǎn)生絮凝；非離子型高分子聚合物的添加量為絕干漿料重量的0. 0025-0. 08% ；④經(jīng)剪切后抄造成紙?；蛘甙凑障率鲰樞?qū)嵤賹⒓垵{疏解成漿料懸浮溶液；
②在漿料懸浮液中先加入非離子型高分子聚合物，攪拌均勻；非離子型高分子聚合物的添加量為絕干漿料重量的0. 0025-0. 08% ；③再在漿料懸浮液中加入層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鎂鋁凝膠，進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，產(chǎn)生絮凝；硅酸鎂鋁凝膠的添加量為絕干漿料重量的0. 01-2% ；④ 經(jīng)剪切后抄造成紙。關(guān)于聚氧化乙烯(PEO)與硅酸鎂鋁凝膠的添加順序方面，采用在漿料中先加硅酸鎂鋁凝膠，后加PEO的方法，助留助濾效果更佳。PEO與硅酸鎂鋁凝膠能使紙漿纖維和填料產(chǎn)生絮凝反應(yīng)，形成大的絮聚團(tuán)，經(jīng)剪切作用后，形成小的絮聚團(tuán)，與此同時，漿料中所存在的硅酸鎂鋁凝膠能與PEO再絮聚，形成微粒絮聚結(jié)構(gòu)，這種微絮聚結(jié)構(gòu)的絮團(tuán)，可以在提高紙漿的細(xì)小纖維和填料的留著率，增加紙機(jī)網(wǎng)部的脫水能力的同時，改善紙頁的勻度，從而形成一種非離子型的微粒助留助濾體系。這種非離子型的微粒助留助濾體系具有較強(qiáng)的抵抗造紙過程中陰離子雜質(zhì)的干擾能力，在陰離子物質(zhì)較多的濕部化學(xué)體系中仍有較好的助留助濾效果。本發(fā)明利用聚氧化乙烯和無機(jī)填料形成的微粒助留體系，一方面利用聚氧化乙烯這種非離子型的助留劑能抵抗陰離子雜質(zhì)干擾的特點(diǎn)，另一方面完全保留了原有的微粒助留體系的勻度好、助留、助濾能夠適應(yīng)各種不同操作環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明在微粒助留體系的形成方式上也有所突破，一般的微粒體系都是先加入陽離子型的聚合物形成大的絮聚團(tuán)，然后再經(jīng)剪切后，加入強(qiáng)陰離子型的無機(jī)填料，形成微粒絮聚。而本發(fā)明的微粒形成是利用聚氧化乙烯與硅酸鎂鋁凝膠反應(yīng)，形成大的絮聚團(tuán)，經(jīng)剪切后硅酸鎂鋁凝膠能與PEO再絮聚，形成微粒絮聚結(jié)構(gòu)，硅酸鎂鋁凝膠既是雙元絮體系的輔助劑，又是形成微粒再絮聚結(jié)構(gòu)的主要動力源泉。因此在生產(chǎn)中的應(yīng)用將更加簡單易行。本發(fā)明中的助留助濾體系，用非離子型的聚氧化乙烯(PEO)與硅酸鎂鋁凝膠在室溫條件下，用動態(tài)濾水儀(DDJ)模擬紙機(jī)濕部系統(tǒng)來檢測紙漿的濾水性及纖維細(xì)料的留著 (或流失)情況，以及改變化學(xué)條件、添加不同的化學(xué)助劑和無機(jī)、有機(jī)干擾物質(zhì)對本體系的影響。紙漿中細(xì)小組分含量的測定采用與動態(tài)濾水實(shí)驗(yàn)相似的方法對紙漿進(jìn)行篩分實(shí)驗(yàn)，篩分實(shí)驗(yàn)所用紙漿濃度為0. 5%，攪拌轉(zhuǎn)速定為1500rpm，以避免纖維之間產(chǎn)生絮聚物， 并在高速攪拌下用水沖洗試樣，再根據(jù)濾液中所含細(xì)小組分的量來計(jì)算紙漿中細(xì)小組分的含量。細(xì)小組分含量的計(jì)算公式如下
權(quán)利要求
1.造紙用非離子型微粒助留助濾體系，其特征是由以下兩種組分組成一種組分為非離子型高分子聚合物，該非離子型高分子聚合物在紙漿中的添加量為絕干漿料重量的0. 0025-0. 08% ；另一種組分為硅酸鎂鋁凝膠，該硅酸鎂鋁凝膠在紙漿中的添加量為絕干漿料重量的 0. 01-2%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙用非離子型微粒助留助濾體系，其特征是所述非離子型高分子聚合物為聚氧化乙烯，其平均分子量為100-1300萬。
3.造紙用非離子型微粒助留助濾體系的應(yīng)用方法，其特征是按照下述順序?qū)嵤賹⒓垵{疏解成漿料懸浮溶液；②在漿料懸浮液中先加入層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鎂鋁凝膠，進(jìn)行充分?jǐn)嚢?；硅酸鎂鋁凝膠的添加量為絕干漿料重量的0. 01-2% ；③再在漿料懸浮液中加入非離子型高分子聚合物，攪拌均勻，產(chǎn)生絮凝；非離子型高分子聚合物的添加量為絕干漿料重量的0. 0025-0. 08% ；④經(jīng)剪切后抄造成紙。
4.造紙用非離子型微粒助留助濾體系的應(yīng)用方法，其特征是按照下述順序?qū)嵤賹⒓垵{疏解成漿料懸浮溶液；②在漿料懸浮液中先加入非離子型高分子聚合物，攪拌均勻；非離子型高分子聚合物的添加量為絕干漿料重量的0. 0025-0. 08% ；③再在漿料懸浮液中加入層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鎂鋁凝膠，進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，產(chǎn)生絮凝；硅酸鎂鋁凝膠的添加量為絕干漿料重量的0. 01-2% ；④經(jīng)剪切后抄造成紙。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種造紙用非離子型微粒助留助濾體系及其應(yīng)用方法，非離子型微粒助留助濾體系由聚氧化乙烯和硅酸鎂鋁凝膠兩種組分和重量配比所組成，使用時先在紙漿中加入硅酸鎂鋁凝膠和PEO其中的一種，經(jīng)充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，再加入另一種物質(zhì)，攪拌均勻，經(jīng)剪切后抄造成紙。該助留助濾體系不僅可以提高細(xì)小纖維和填料的留著率，增加紙機(jī)網(wǎng)部的脫水能力，改善紙頁的勻度；而且具有較強(qiáng)的抵抗造紙過程中陰離子雜質(zhì)的干擾能力，在陰離子物質(zhì)較多的濕部化學(xué)體系中仍有較好的助留助濾效果。本發(fā)明克服了陰離子雜質(zhì)的干擾，使造紙工業(yè)能很容易的實(shí)現(xiàn)白水全封閉循環(huán)，實(shí)現(xiàn)造紙廢水的“零排放”。
文檔編號D21H21/10GK102330385SQ201110273090
公開日2012年1月25日 申請日期2011年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月15日
發(fā)明者楊剛, 樓錢, 陳陰杰 申請人:浙江華邦特種紙業(yè)有限公司