一種基于納米微晶纖維素改善廢紙纖維強度的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于納米微晶纖維素改善廢紙纖維強度的方法。此發(fā)明以廢紙漿為原料、碳酸鈣為填料、陽離子聚丙烯酰胺和納米微晶纖維素為濕部助劑來進行抄造得到物理性能良好的紙張。
【背景技術】
[0002]隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，紙張的使用量快速上升，使用木材原料造紙會消耗大量的資源，同時會破壞生態(tài)環(huán)境的平衡，廢紙造紙已經(jīng)逐漸成為現(xiàn)代造紙業(yè)發(fā)展的趨勢。不僅能夠減少對生態(tài)的破壞，還能緩解廢紙對環(huán)境的污染問題。然而利用廢紙抄造的紙張，其物理性能存在很多不足，在生產(chǎn)過程中往往需要添加助劑來提高紙張性能。因此，尋找到能夠有效改善紙張性能的材料，是目前造紙行業(yè)急需解決的問題。
[0003]納米微晶纖維素作為一種新興的功能高分子材料，具有優(yōu)異的力學性能、巨大的比表面積(~70)、高結(jié)晶度(>70%)、高楊氏模量、高強度(7500MPa)、表面暴露出大量羥基、顯負電性等優(yōu)點。納米微晶纖維素表面暴露出大量羥基，理論上能夠通過氫鍵的方式與紙張內(nèi)部的纖維進行結(jié)合，增強纖維之間的結(jié)合力；其粒徑小，能夠很好的填補紙張中纖維與纖維之間的空隙；納米微晶纖維素在水溶液中顯負電性，可與陽離子助留助率劑通過靜電吸附作用結(jié)合在一起，增強助留助率效果。因此，納米微晶纖維素作為一種濕部助劑來提高紙張的物理性能，具有一定的可行性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是以廢紙漿為原料、碳酸鈣為填料、陽離子聚丙烯酰胺和納米微晶纖維素為濕部助劑來進行抄造得到物理性能良好的紙張。采用單因子優(yōu)化法探討了納米微晶纖維素的用量對紙張物理性能的影響，確定納米微晶纖維素的最佳加入量。該方法過程簡單，無需增添任何設備，且易操作控制。
[0005]本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn):
(O:制備納米微晶纖維素；
(2):將事先浸泡好的360g廢紙板加入到瓦力打漿機中，并加入一定量的蒸餾水，使?jié){料和蒸餾水的總體積為23L，對漿料進行打漿，至無小漿塊為止，隨后將漿料倒出，擠出多余水分，放入密封袋中平衡水分，得到一定濃度的漿料；
(3):取上述所得的2.0g (以絕干計算)纖維漿料，加入100ml水，在GBJ-A型纖維標準解離器中疏解lmin，依次向漿料中加入一定質(zhì)量的碳酸鈣、陽離子聚丙烯酰胺和納米微晶纖維素，每加入一種組分攪拌lmin，最后在GBJ-A型纖維標準解離器中疏解Imin ;
(4):在ZQJl-B-1I紙張抄取器的成形部位中注入6L水，將疏解之后的漿料倒入成形器中，繼續(xù)加水至水量為8L，用特制攪拌器上下攪動5次，打開放水閥放水，使纖維在銅網(wǎng)上成形；
(5):將濕紙張轉(zhuǎn)移到兩塊干布之間，通過壓榨工藝去除一定量的水，隨后在105°C下真空干燥15min，得到干紙張。
[0006]上述方法中，步驟(I)所述的制備納米微晶纖維素的具體步驟為:
取50ml 65%的硫酸溶液加入到三口燒瓶中，稱取5g微晶纖維素緩慢加入到該三口燒瓶中，將其置于50°C水浴鍋中，以400rad/min的轉(zhuǎn)速連續(xù)攪拌進行水解反應；反應90min后，加入400ml蒸餾水終止反應；取出反應產(chǎn)物置于TGL-15B高速離心機，在I100rpm條件下離心lOmin，倒掉上清液，并加入適量水，重復上述離心操作，直至上層液變渾濁，開始收集納米微晶纖維素，當上層液再次變清時，停止收集；將得到的納米微晶纖維素溶膠置于透析袋中用蒸餾水透析2天直到pH值為7，最后加水稀釋，即得到納米微晶纖維素懸浮液。
[0007]上述方法中，步驟(I)所述的最終得到的納米微晶纖維素懸浮液的濃度為1.82X10' 5g/ml。
[0008]上述方法中，步驟(2)所述的最終得到的漿料的濃度為26.9%。
[0009]上述方法中，步驟(3)所述的的碳酸鈣的加入量為絕干纖維質(zhì)量的15%，即0.3g。
[0010]上述方法中，步驟(3)所述的陽離子聚丙烯酰胺的加入量為絕干纖維質(zhì)量的
0.05%，所配制的陽離子聚丙烯酰胺溶液的濃度為0.0Olg/mlo
[0011]上述方法中，步驟(3)所述的納米微晶纖維素的加入量為陽離子聚丙烯酰胺質(zhì)量的 0~10%。
[0012]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明首先制備出了納米微晶纖維素，然后通過控制反應過程中的納米微晶纖維素的加入量制備出物理性能良好的紙張。本發(fā)明過程簡單、無需增添任何設備、且易操作控制，最終得到的紙張的抗張性能、耐破性能和撕裂性能都有明顯的提高。本發(fā)明對廢紙纖維的高效應用及以廢紙為原料的企業(yè)生產(chǎn)具有很強的指導意義。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明中制備的紙張的抗張指數(shù)隨納米微晶纖維素添加量的變化情況。
[0014]圖2為本發(fā)明中制備的紙張的耐破指數(shù)隨納米微晶纖維素添加量的變化情況。
[0015]圖3為本發(fā)明中制備的紙張的撕裂指數(shù)隨納米微晶纖維素添加量的變化情況。
【具體實施方式】
[0016]實施例1
一種基于納米微晶纖維素改善廢紙纖維強度的方法，取2.0g (以絕干計算)纖維漿料，加入100ml水，在GBJ-A型纖維標準解離器中疏解lmin，依次向漿料中加入0.3g碳酸鈣、
1.0ml陽離子聚丙烯酰胺溶液(納米微晶纖維素的加入量為0)，每加入一種組分攪拌lmin，最后在GBJ-A型纖維標準解離器中疏解lmin，備用。在ZQJl-B-1I紙張抄取器的成形部位中注入6L水，將疏解之后的漿料倒入成形器中，繼續(xù)加水至水量為8L，用特制攪拌器上下攪動5次，打開放水閥放水，使纖維在銅網(wǎng)上成形。將成形后的濕紙張轉(zhuǎn)移到兩塊干布之間，通過壓榨工藝去除一定量的水，隨后在105°C下真空干燥15min，得到干紙張。
[0017]實施例2
一種基于納米微晶纖維素改善廢紙纖維強度的方法，取2.0g (以絕干計算)纖維漿料，加入100ml水，在GBJ-A型纖維標準解離器中疏解lmin，依次向漿料中加入0.3g碳酸鈣、1.0ml陽離子聚丙烯酰胺溶液和1.1ml納米微晶纖維素懸浮液(納米微晶纖維素的加入量為陽離子聚丙烯酰胺質(zhì)量的2%)，每加入一種組分攪拌lmin，最后在GBJ-A型纖維標準解離器中疏解lmin，備用。在ZQJl-B-1I紙張抄取器的成形部位中注入6L水，將疏解之后的漿料倒入成形器中，繼續(xù)加水至水量為8L，用特制攪拌器上下攪動5次，打開放水閥放水，使纖維在銅網(wǎng)上成形。將成形后的濕紙張轉(zhuǎn)移到兩塊干布之間，通過壓榨工藝去除一定量的水，隨后在105°C下真空干燥15min，得到干紙張。
[0018]實施例3
一種基于納米微晶纖維素改善廢紙纖維強度的方法，取2.0g (以絕干計算)纖維漿料，加入100ml水，在GBJ-A型纖維標準解離器中疏解lmin，依次向漿料中加入0.3g碳酸鈣、1.0ml陽離子聚丙烯酰胺溶液和2.2ml納米微晶纖維素懸浮液(納米微晶纖維素的加入量為陽離子聚丙烯酰胺質(zhì)量的4%)，每加入一種組分攪拌lmin，最后在GBJ-A型纖維標準解離器中疏解lmin，備用。在ZQJl-B-1I紙張抄取器的成形部位中注入6L水，將疏解之后的漿料倒入成形器中，繼續(xù)加水至水量為8L，用特制攪拌器上下攪動5次，打開放水閥放水，使纖維在銅網(wǎng)上成形。將成形后的濕紙張轉(zhuǎn)移到兩塊干布之間，通過壓榨工藝去除一定量的水，隨后在105°C下真空干燥15min，得到干紙張。
[0019]實施例4
一種基于納米微晶纖維素改善廢紙纖維強度的方法，取2.0g (以絕干計算)纖維漿料，加入100ml水，在GBJ-A型纖維標準解離器中疏解lmin，依次向漿料中加入0.3g碳酸鈣、1.0ml陽離子聚丙烯酰胺溶液和3.3ml納米微晶纖維素懸浮液(納米微晶纖維素的加入量為陽離子聚丙烯酰胺質(zhì)量的6%)，每加入一種組分攪拌lmin，最后在GBJ-A型纖維標準解離器中疏解lmin，備用。在ZQJl-B-1I紙張抄取器的成形