專利名稱：非木材纖維紙張?jiān)鰪?qiáng)劑的制作方法
非木材纖維，主要是指用麥桿、芒桿、蘆葦、稻草、蔗渣、毛竹及廢紙制造的造紙用纖維。由于非木材纖維短，所以成紙強(qiáng)度差，已成為造紙業(yè)中的一個(gè)難題。美國(guó)專利文獻(xiàn)公開了作為增強(qiáng)劑的陽離子淀粉技術(shù)如US 2813093和US 2876217，陰離子磷酸酯淀粉技術(shù)如US 2929520及US 3077469等，兩性淀粉衍生物技術(shù)如US4093510，共用型增強(qiáng)劑技術(shù)如US 5104487。上述技術(shù)都是針對(duì)木材纖維增強(qiáng)的，其中陽離子淀粉、磷酸酯淀粉缺乏對(duì)非木材纖維雜質(zhì)化學(xué)物質(zhì)的抗干擾能力，對(duì)非木材纖維效果不明顯；兩性淀粉效果雖優(yōu)于陽離子淀粉與磷酸酯淀粉，但由于制造工藝成本高，至今尚未普及推廣；而共用型技術(shù)雖能提高應(yīng)用效果，但使用時(shí)要分別添加，用戶感到不方便。。
本發(fā)明的目的是為了克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種能有效地提高用非木材纖維制造的紙和紙板物理強(qiáng)度的非木材纖維造紙?jiān)鰪?qiáng)劑。
本發(fā)明是一種多元變性淀粉衍生物，通過如下反應(yīng)得到a)陽離子醚化反應(yīng)反應(yīng)可以采用溶劑法、濕法、干法、半干法，本發(fā)明采用半干法工藝。在堿催化劑作用下，將陽離子醚化劑噴淋到淀粉粉末上，使充分混和均勻，溫度在30～90℃，通常50～80℃，反應(yīng)0．5～10小時(shí)，通常4～6小時(shí)，使陽離子醚化基取代度為0．010～0．035；b)陰離子化反應(yīng)反應(yīng)可采用濕法、干法，本發(fā)明用干法。在50℃以下噴淋加入陰離子酯化劑，并用酸催化劑調(diào)PH值到4～8(混和物PH值在3％濃度下測(cè)定)，攪拌均勻后，用氣流干燥法將物料水份降至5～8％，在80～160℃，通常120～140℃下，反應(yīng)1～6小時(shí)，通常2～4小時(shí)，使陰離子酯化基取代度為0．005～0．030，然后冷卻到40～60℃；c)助強(qiáng)反應(yīng)將淀粉量1～10％的助強(qiáng)劑加入并混和均勻，在室溫下反應(yīng)時(shí)間0．5～4小時(shí)，通常1～3小時(shí)，后處理，即得非木材纖維紙張?jiān)鰪?qiáng)劑。
本發(fā)明的產(chǎn)品還可以通過控制如下參數(shù)進(jìn)行改善，即陽離子醚化基取代度為0．015～0．030，陰離子酯化基取代度為0．010～0．025，助強(qiáng)劑為淀粉量的1．5～5．0％。
陽離子醚化劑為2-二乙基氨基乙基氯化物(DEC)、2、3-環(huán)氧丙基二乙基胺，3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨，4-氯-2丁烯三甲基氯化銨，β-氯丙基三甲基氯化銨；堿催化劑為氫氧化鉀、氫氧化鈣、氫氧化鈉、氫氧化鎂或其中兩種的混合物；陰離子劑為磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉，或它們的復(fù)合物；助強(qiáng)劑為甲酸、醋酸、已二酸、醋酐、乙酰氯或其混合物。
本發(fā)明的產(chǎn)品能有效防止非木材纖維中雜質(zhì)的干擾，其主要原理是淀粉分子的陰離子取代基有助于消除非木材纖維體系中有礙于淀粉吸附在纖維上的那些雜離子，并對(duì)陽離子取代基起保護(hù)作用；反之，淀粉分子中陽離子取代基能有效地消除非木材纖維體系中陰離子雜質(zhì)的干擾，而對(duì)分子中陰離子取代基起保護(hù)作用，這種陰、陽離子取代基相互協(xié)調(diào)的結(jié)果，再加上助強(qiáng)基團(tuán)的作用，使對(duì)非木材纖維產(chǎn)生明顯效果。
本發(fā)明的產(chǎn)品在非木材纖維中應(yīng)用時(shí)，能有效地防止非木材纖維中雜化學(xué)物質(zhì)的干擾，還具有一定的助留、助濾效果。在木漿與草漿比不變的前提下，可使裂斷長(zhǎng)和耐破度提高15～20％，對(duì)于木漿與草漿配比為(70∶30)的紙，在保證紙張質(zhì)量不變的前提下，節(jié)約木漿10～20％。本發(fā)明的產(chǎn)品具有廣泛的適用性，除非木材纖維外，對(duì)混合漿、木漿都具有良好的應(yīng)用效果。本發(fā)明的產(chǎn)品不僅適用于酸性造紙，也同樣適用于中、堿性造紙。
本發(fā)明的產(chǎn)品采用半干法-干法-半干法工藝制備，有效地避免了不同取代基之間的相互干擾，同時(shí)降低了生產(chǎn)成本，提高了反應(yīng)效率，解決了生產(chǎn)中的三廢問題。
本發(fā)明的產(chǎn)品采用淀粉為主要原料進(jìn)行改性，淀粉可以是大麥、小麥、馬鈴薯、玉米、木薯、樹薯、大米等制造的產(chǎn)品，分別通過陽離子化，陰離子及助強(qiáng)三個(gè)階段來實(shí)現(xiàn)。
附圖
是合成工藝路線圖。
以下實(shí)施例更充分地闡明本發(fā)明，但不作為本發(fā)明的限制，另外，下面的實(shí)例中的份數(shù)和百分?jǐn)?shù)都是以絕干量計(jì)(除非特別指出)。
實(shí)施例1取β-氯丙基三甲基氯化銨4．7份，與氫氧化鈉1．8份混合，然后噴淋到162份玉米淀粉上，充分?jǐn)嚢杌旌?，并升溫?0℃，保溫4小時(shí)；降溫到50℃用磷酸調(diào)PH值到7．0(混和物PH值在3％濃度下測(cè)定)，再噴淋磷酸二氫鈉和磷酸氫二鈉(1∶1)混合物20份(濃度為10％)，攪拌均勻后，用氣流干燥法將物料水份降至7％，再升溫至125℃，保溫2小時(shí)，再降溫，冷卻到50℃時(shí)；噴淋醋酸和醋酐(1∶2)水溶液30份(濃度10％)，反應(yīng)2小時(shí)，調(diào)節(jié)PH值至7．5和水份，后處理得本發(fā)明產(chǎn)品。
實(shí)施例2取3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨5．5份，與氫氧化鉀2．0份混合，然后噴淋到162份小麥淀粉上，充分?jǐn)嚢杈鶆?，并升溫?3℃，保溫4小時(shí)，降溫到50℃用硫酸調(diào)PH值在6．5，再噴淋磷酸二氫鈉和磷酸氫二鈉(1∶1)混合物25份(濃度為10％)，混合均勻后，用氣流干燥法將物料水份降至6．5％，再升溫至127℃，保溫2小時(shí)，再降溫，冷卻到50℃時(shí)，噴淋醋酸和醋酐(1∶2)水溶液30份(濃度10％)，反應(yīng)2小時(shí)，調(diào)節(jié)PH值至7．0，后處理即得本發(fā)明產(chǎn)品。
本發(fā)明的產(chǎn)品在非木材纖維中應(yīng)用條件1、產(chǎn)品的添加量為0．3～2．5％，較合適的范圍是0．5～2．0％，最好為0．8～1．8％。
2、產(chǎn)品的糊化濃度3～8％，最好是5％，先用冷水分散均勻，攪拌升溫至90～95℃，保溫20～30分鐘。
3、產(chǎn)品的添加濃度0．5～2．0％，最好為0．8～1．5％。
應(yīng)用實(shí)例1先將本發(fā)明實(shí)施例1的產(chǎn)品進(jìn)行糊化稱1份樣品，加99份冷水?dāng)嚢?，水浴升?0～95℃水中糊化，保溫20分鐘，取出冷卻。
對(duì)全葦漿進(jìn)行手工抄片，添加順序在葦漿中先加實(shí)施例的產(chǎn)品1．5％，攪拌1分鐘，再加明礬2％，然后加陰離子分散松香膠0．5％，最后加填料20％滑石粉其效果
應(yīng)用實(shí)例2對(duì)漂白麥草漿進(jìn)行手工抄片。采用滑石粉作填料，施膠劑是陰離子分散松香膠和明礬，增強(qiáng)劑采用實(shí)施例1產(chǎn)品，使用前先糊化，其添加順序和用量
助留及增強(qiáng)效果
應(yīng)用實(shí)例3對(duì)本色漿進(jìn)行手工抄片，先將本發(fā)明實(shí)施例2的產(chǎn)品按前述糊化，添加濃度為1％，添加順序?yàn)橄燃颖緦?shí)施例2產(chǎn)品1．5％，攪拌1分鐘，再加明礬2％，最后加陰離子分散松香膠0．5％，其效果
應(yīng)用實(shí)例4在紙廠中的實(shí)際應(yīng)用效果(1)操作條件漿料硫酸鹽木漿和硫酸鹽竹漿紙機(jī)2100mm長(zhǎng)網(wǎng)多缸造紙機(jī)車速100～105m／min紙種80g／m2紙袋紙各種化學(xué)添加劑的添加順序與添加量
樣品的糊化方法按前所述，添加濃度為1％。(2)應(yīng)用效果
權(quán)利要求
1.一種非木材纖維紙張?jiān)鰪?qiáng)劑，其特征是通過如下反應(yīng)得到a)陽離子醚化反應(yīng)在堿催化劑作用下，將陽離子醚化劑噴淋到淀粉粉末上，使充分混和均勻，溫度在50～80℃，反應(yīng)4～6小時(shí)，使陽離子醚化基取代度為0．010～0．035；b)陰離子化反應(yīng)在50℃以下噴淋加入陰離子酯化劑，并用酸催化劑調(diào)PH值到4～8，(混和物PH值在3％濃度下測(cè)定)攪拌均勻后，用氣流干燥法將物料水份降至5～8％，再升溫至120～140℃，反應(yīng)2～4小時(shí)，使陰離子酯化基取代度為0．005～0．030，然后冷卻到40～60℃；c)助強(qiáng)反應(yīng)加入淀粉用量1～10％的增強(qiáng)劑并混和均勻，室溫下反應(yīng)1-3小時(shí)，后處理，即得非木材纖維紙張?jiān)鰪?qiáng)劑。
2.如權(quán)利要求1所述的非木材纖維紙張?jiān)鰪?qiáng)劑，其特征在于其所述的陽離子醚化基取代度為0．015～0．030，陰離子酯化基取代度為0．010～0．025，助強(qiáng)劑的用量為淀粉量的1．5～5．0％。
3.如權(quán)利要求1所述的非木材纖維紙張?jiān)鰪?qiáng)劑，其特征在于所述的陽離子醚化劑為2-二乙基氨基乙基氯化物、2、3-環(huán)氧丙基二乙基胺，3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨，4-氯-2-丁烯三甲基氯化銨，β-氯丙基三甲基氯化銨。
4.如權(quán)利要求1所述的非木材纖維紙張?jiān)鰪?qiáng)劑，其特征在于所述的堿催化劑為氫氧化鉀、氫氧化鈣、氫氧化鈉、氫氧化鎂或其中兩種的混合物。
5.如權(quán)利要求1所述的非木材纖維紙張?jiān)鰪?qiáng)劑，其特征在于所述的陰離子酯化劑為磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉，或它們的復(fù)合物。
6.如權(quán)利要求1所述的非木材纖維紙張?jiān)鰪?qiáng)劑，其特征在于所述的酸催化劑為鹽酸、硫酸和磷酸中的一種。
7.如權(quán)利要求1所述的非木材纖維紙張?jiān)鰪?qiáng)劑，其特征在于所述的助強(qiáng)劑為醋酸和醋酐的混合物，其摩爾比為1∶2。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種非木材纖維紙張?jiān)鰪?qiáng)劑,它是一種多元變性淀粉衍生物,通過如下反應(yīng)得到:a)堿催化劑、陽離子醚化劑和淀粉進(jìn)行陽離子醚化反應(yīng),使其取代度為0.010～0.035;b)再噴淋陰離子酯化劑,用磷酸調(diào)pH值,進(jìn)行陰離子化反應(yīng),使取代度為0.005～0.030;c)加淀粉量10%的助強(qiáng)劑進(jìn)行助強(qiáng)反應(yīng),后處理得產(chǎn)品。本發(fā)明產(chǎn)品可使成紙的裂斷長(zhǎng)和耐破度提高15～20%,節(jié)約木漿10～20%,并具有一定的助留、助濾效果,適用范圍較廣。
文檔編號(hào)D21H21/18GK1281920SQ99113918
公開日2001年1月31日 申請(qǐng)日期1999年7月27日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月27日
發(fā)明者姚獻(xiàn)平, 鄭麗萍 申請(qǐng)人:杭州市化工研究所