一種陽離子淀粉溶液制備方法、設(shè)備及紙張的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種陽離子淀粉溶液制備方法，包括提供原淀粉溶液，將陽離子醚化劑和堿性催化劑在第一預(yù)定條件下混合，得到第一混合液，將所述第一混合液添加到所述原淀粉溶液中，在第二預(yù)定條件下充分?jǐn)嚢?，得到所述陽離子淀粉溶液；本發(fā)明還提供一種陽離子淀粉溶液制備設(shè)備和應(yīng)用所述陽離子淀粉溶液制備方法制得的紙張，通過上述方式，本發(fā)明能夠提高陽離子淀粉取代度和紙張強(qiáng)度。
【專利說明】一種陽離子淀粉溶液制備方法、設(shè)備及紙張
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及造紙【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種陽離子淀粉溶液制備方法、設(shè)備及紙 張。
【背景技術(shù)】
[0002] 在造紙工業(yè)中，陽離子淀粉可作為造紙?zhí)盍?，陽離子淀粉帶正電荷，其可與帶負(fù)電 荷的基質(zhì)結(jié)合，并能將帶負(fù)電荷的其它添加劑吸附并保留在基質(zhì)上，可增加漿料細(xì)小纖維、 填料的留著率并提升紙機(jī)的脫水，從而可提升紙張的灰分及成紙強(qiáng)度。
[0003] 傳統(tǒng)工藝制備陽離子淀粉溶液是以水為溶劑，在大量水中分散淀粉或者形成糊 液，再加入醚化劑和堿進(jìn)行醚化反應(yīng)；傳統(tǒng)工藝制備的陽離子淀粉取代度低，所制得的紙張 強(qiáng)度不高。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種陽離子淀粉溶液制備方法、設(shè)備及紙張， 能夠提高陽離子淀粉取代度和紙張強(qiáng)度。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是：提供一種陽離子淀粉溶液 制備方法，所述方法包括：
[0006] 提供原淀粉溶液；
[0007] 將陽離子醚化劑和堿性催化劑在第一預(yù)定條件下混合，得到第一混合液；
[0008] 將所述第一混合液添加到所述原淀粉溶液中，在第二預(yù)定條件下充分?jǐn)嚢?，得?所述陽離子淀粉溶液。
[0009] 其中，所述第二預(yù)定條件是溫度為30?50攝氏度，攪拌轉(zhuǎn)速為60轉(zhuǎn)每分鐘，攪拌 時(shí)間為4小時(shí)以上。
[0010] 其中，所述將所述第一混合液添加到所述原淀粉溶液中的步驟包括：將所述第一 混合液通過噴頭裝置均勻添加到所述原淀粉溶液中。
[0011] 其中，所述第一預(yù)定條件是通過靜態(tài)混合器混合30?60分鐘。
[0012] 其中，所述提供原淀粉溶液的步驟包括：
[0013] 將原淀粉添加到35?60攝氏度的水中溶解成質(zhì)量百分比濃度為30%?40%的 原淀粉溶液。
[0014] 其中，所述陽離子醚化劑為3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨、4-氯-2- 丁烯基三甲 基氯化銨和環(huán)氧丙基三甲基氯化銨中的一種，所述堿性催化劑為氫氧化鈉溶液。
[0015] 其中，所述陽離子醚化劑的量為所述原淀粉絕干質(zhì)量的5%?10%，所述氫氧化 鈉的量為所述原淀粉絕干質(zhì)量的1 %?5%。
[0016] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的另一個(gè)技術(shù)方案是：提供一種陽離子淀粉制 溶液備設(shè)備，所述設(shè)備包括：
[0017] 原淀粉溶液供應(yīng)裝置，用于提供原淀粉；
[0018] 陽離子醚化劑供應(yīng)裝置，用于提供陽離子醚化劑；
[0019] 堿性催化劑供應(yīng)裝置，用于提供堿性催化劑；
[0020] 混合裝置，用于將所述陽離子醚化劑供應(yīng)裝置提供的陽離子醚化劑和所述堿性催 化劑供應(yīng)裝置提供的堿性催化劑在第一預(yù)定條件下混合，以得到第一混合液；
[0021] 反應(yīng)罐，用于接收所述原淀粉溶液供應(yīng)裝置提供的原淀粉溶液，并將所述混合裝 置提供的第一混合液添加到所述原淀粉溶液中，在第二預(yù)定條件下在所述攪拌裝置的充分 攪拌下，以得到所述陽離子淀粉溶液；
[0022] 其中，所述原淀粉溶液供應(yīng)裝置和所述混合裝置的出口分別連接所述反應(yīng)罐的進(jìn) 口，所述陽離子醚化劑供應(yīng)裝置和所述堿性催化劑供應(yīng)裝置的出口分別與所述混合裝置的 進(jìn)口連接，所述反應(yīng)罐內(nèi)設(shè)有攪拌器。
[0023] 其中，所述反應(yīng)罐還設(shè)置有第一供熱裝置，所述第一供熱裝置使所述第二預(yù)定條 件中的溫度為30?50攝氏度，所述攪拌裝置使所述第二預(yù)定條件中的攪拌轉(zhuǎn)速為60轉(zhuǎn)每 分鐘，攪拌時(shí)間為4小時(shí)以上。
[0024] 其中，所述第一供熱裝置包括溫水儲(chǔ)存罐和套在所述反應(yīng)罐外壁的循環(huán)水套，所 述溫水儲(chǔ)存罐連接有加熱裝置，所述循環(huán)水套底部設(shè)有出水口，所述循環(huán)水套頂部設(shè)有進(jìn) 水口，所述出水口通過管道與所述溫水儲(chǔ)存罐連通，所述溫水儲(chǔ)存罐通過水泵向所述進(jìn)水 口供水。
[0025] 其中，所述出水口與所述溫水儲(chǔ)存罐連接的管道上設(shè)有控制閥。
[0026] 其中，所述循環(huán)水套頂部設(shè)有排空裝置，用于排出所述循環(huán)水套內(nèi)的空氣。
[0027] 其中，所述原淀粉溶液供應(yīng)裝置包括用于供應(yīng)原淀粉的原淀粉供應(yīng)裝置，所述原 淀粉供應(yīng)裝置的出口連接所述反應(yīng)罐的進(jìn)口，所述溫水儲(chǔ)存罐還通過水泵向所述反應(yīng)罐供 水。
[0028] 其中，所述設(shè)備還包括噴頭裝置，所述噴頭裝置的進(jìn)口與所述混合裝置的出口連 接，所述噴頭裝置的出口與所述反應(yīng)罐的進(jìn)口連接，所述噴頭裝置用于將所述混合裝置提 供的第一混合液均勻添加到所述反應(yīng)罐中的原淀粉溶液中。
[0029] 其中，所述混合裝置是靜態(tài)混合器，所述第一預(yù)定條件是通過所述靜態(tài)混合器混 合30?60分鐘。
[0030] 其中，所述原淀粉溶液供應(yīng)裝置還設(shè)置有第二供熱裝置，所述第二供熱裝置用于 供熱，以使得所述原淀粉溶液供應(yīng)裝置用于將原淀粉添加到35?60攝氏度的水中溶解成 質(zhì)量百分比濃度為30 %?40 %的原淀粉溶液。
[0031] 其中，所述陽離子醚化劑為3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨、4-氯-2- 丁烯基三甲 基氯化銨和環(huán)氧丙基三甲基氯化銨中的一種，所述堿性催化劑為氫氧化鈉溶液。
[0032] 其中，所述陽離子醚化劑的量為所述原淀粉絕干質(zhì)量的5%?10%，所述氫氧化 鈉的量為所述原淀粉絕干質(zhì)量的1 %?5%。
[0033] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的另一個(gè)技術(shù)方案是：提供一種應(yīng)用上述陽離 子淀粉溶液制備方法所述制得的紙張。
[0034] 本發(fā)明的有益效果是：區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的情況，本發(fā)明先將陽離子醚化劑和堿性 催化劑混合得到第一混合液，再將第一混合液加入到原淀粉溶液中，充分?jǐn)嚢璧玫疥栯x子 淀粉溶液，先將陽離子醚化劑和堿性催化劑混合使得穩(wěn)定性高的醚化劑在堿催化劑的作用 下先轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定性低的環(huán)氧結(jié)構(gòu)的醚化劑，再將其添加到原淀粉溶液中發(fā)生醚化反應(yīng)，這 樣可顯著提高陽離子淀粉取代度，進(jìn)而提高制得紙張的強(qiáng)度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0035] 圖1是本發(fā)明一種陽離子淀粉溶液制備方法一實(shí)施方式的流程圖；
[0036] 圖2是本發(fā)明一種陽離子淀粉溶液制備設(shè)備一實(shí)施方式的示意圖；
[0037] 圖3是本發(fā)明一種陽離子淀粉溶液制備設(shè)備另一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施方式提供一種陽離子淀粉溶液制備方法，包括：
[0039] 步驟101 :提供原淀粉溶液；
[0040] 將原淀粉配成一定濃度的水溶液即可。
[0041] 具體地,原淀粉溶液可以是將原淀粉添加到35?60攝氏度的水中溶解成質(zhì)量百 分比濃度為30 %?40 %的原淀粉溶液，加原淀粉的過程中，溶劑水的溫度始終保持在35? 60攝氏度，例如35攝氏度、40攝氏度或60攝氏度等，得到的原淀粉溶液的質(zhì)量百分比濃度 可以為30 %、35 %或40 %等，原淀粉為木薯淀粉、玉米淀粉或馬鈴薯淀粉等。
[0042] 步驟102 :將陽離子醚化劑和堿性催化劑在第一預(yù)定條件下混合，得到第一混合 液；
[0043] 陽離子醚化劑是環(huán)氧氯丙烷與三甲胺鹽酸鹽反應(yīng)后，經(jīng)精制而得到的產(chǎn)物，在造 紙行業(yè)主要用來制備陽離子淀粉，它與含有活潑氫的化合物易于發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而得到含有 季銨基的多種功能化學(xué)品，參加反應(yīng)時(shí)可不加堿或加少量堿催化，因此副產(chǎn)物少、工藝操作 簡(jiǎn)單。
[0044] 第一預(yù)定條件是陽離子醚化劑和堿性催化劑的混合條件，具體條件可以根據(jù)實(shí)際 應(yīng)用情況確定。
[0045] 其中，第一預(yù)定條件是通過靜態(tài)混合器混合30?60分鐘，例如混合30分鐘、40分 鐘或60分鐘等，當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用中，也可以使用其它的可以用戶攪拌混合的混合器或攪 拌器，陽離子醚化劑為3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨、4-氯-2- 丁烯基三甲基氯化銨和環(huán) 氧丙基三甲基氯化銨中的一種，堿性催化劑對(duì)淀粉的醚化反應(yīng)起催化作用，可提高淀粉的 反應(yīng)活性，同時(shí)它也參與反應(yīng)，堿性催化劑為氫氧化鈉溶液，也可為不與本發(fā)明實(shí)施方式中 其它成分發(fā)生副反應(yīng)的其它堿性溶液，例如氫氧化鉀、季銨氫氧化物和磷酸鹽等；陽離子醚 化劑如3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨的穩(wěn)定性高于含有環(huán)氧基的叔/季銨型醚化劑，先將 陽離子醚化劑和堿性催化劑混合主要是使得穩(wěn)定性高的陽離子醚化劑在堿性催化劑的作 用下先轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定性低的環(huán)氧結(jié)構(gòu)的陽離子醚化劑，再與淀粉起醚化反應(yīng)，可提高反應(yīng)效 率。
[0046] 其中，陽離子醚化劑的量為原淀粉絕干質(zhì)量的5%?10%，例如δ%』％或10% 等，氫氧化鈉的量為原淀粉絕干質(zhì)量的1%?5%，例如I%』％或5%等。
[0047] 步驟103 :將第一混合液添加到原淀粉溶液中，在第二預(yù)定條件下充分?jǐn)嚢?，得?陽離子淀粉溶液；
[0048] 第二預(yù)定條件是第一混合液添和原淀粉溶液的反應(yīng)條件，具體條件可以根據(jù)實(shí)際 應(yīng)用情況確定。
[0049] 其中，第二預(yù)定條件是溫度為30?50攝氏度，例如30攝氏度、40攝氏度或50攝 氏度等，攪拌轉(zhuǎn)速為60轉(zhuǎn)每分鐘，攪拌時(shí)間為4小時(shí)以上。
[0050] 其中，第一混合液通過噴頭裝置均勻添加到原淀粉溶液中，使得第一混合液添加 到原淀粉溶液中后，能充分分散在原淀粉溶液中，提高反應(yīng)效率，可節(jié)省攪拌時(shí)間，進(jìn)而節(jié) 省成本。
[0051] 區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明實(shí)施方式先將陽離子醚化劑和堿性催化劑混合得到第一 混合液，再將第一混合液加入到原淀粉溶液中，充分?jǐn)嚢璧玫疥栯x子淀粉溶液，先將陽離子 醚化劑和堿性催化劑混合使得穩(wěn)定性高的醚化劑在堿催化劑的作用下先轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定性低 的環(huán)氧結(jié)構(gòu)的醚化劑，再將其添加到原淀粉溶液中發(fā)生醚化反應(yīng)，這樣可顯著提高陽離子 淀粉取代度，進(jìn)而提高制得紙張的強(qiáng)度。
[0052] 參閱圖2,本發(fā)明提供一種陽離子淀粉溶液制備設(shè)備，包括原淀粉溶液供應(yīng)裝置 201、陽離子醚化劑供應(yīng)裝置204、堿性催化劑供應(yīng)裝置205、混合裝置203和反應(yīng)罐202,原 淀粉溶液供應(yīng)裝置201用于提供原淀粉溶液，陽離子醚化劑供應(yīng)裝置204用于提供陽離子 醚化劑，堿性催化劑供應(yīng)裝置205用于提供堿性催化劑，混合裝置203用于將陽離子醚化劑 供應(yīng)裝置204提供的陽離子醚化劑和堿性催化劑供應(yīng)裝置205提供的堿性催化劑在第一預(yù) 定條件下混合，以得到第一混合液，反應(yīng)罐202用于接收原淀粉溶液供應(yīng)裝置201提供的原 淀粉溶液，并將混合裝置203提供的第一混合液添加到原淀粉溶液中，在第二預(yù)定條件下 在攪拌裝置的充分?jǐn)嚢柘?，以得到陽離子淀粉溶液，原淀粉溶液供應(yīng)裝置201可以直接向 反應(yīng)罐202添加原淀粉溶液，也可以分別向反應(yīng)罐202添加原淀粉和水，其中，原淀粉溶液 供應(yīng)裝置201和混合裝置203的出口分別連接反應(yīng)罐202的進(jìn)口，上述連接并不一定要求 兩者有接觸，反應(yīng)罐202可以具有一個(gè)敞口，從原淀粉溶液供應(yīng)裝置201出來的原淀粉溶液 和混合裝置203出來的第一混合液直接從敞口加入到反應(yīng)罐202中，陽離子醚化劑供應(yīng)裝 置204和堿性催化劑供應(yīng)裝置205的出口分別與混合裝置203的進(jìn)口連接，反應(yīng)罐202內(nèi) 設(shè)有攪拌器208,攪拌器208用于攪拌反應(yīng)罐202中的溶液，使其充分反應(yīng)，優(yōu)選地，攪拌器 208設(shè)置在反應(yīng)罐202中靠近底部的位置。
[0053] 其中，反應(yīng)罐202還設(shè)置有第一供熱裝置206,第一供熱裝置206使第二預(yù)定條件 中的溫度為30?50攝氏度，即第一供熱裝置206給反應(yīng)罐202供熱，使反應(yīng)罐202中原淀 粉溶液和第一混合液反應(yīng)的溫度為30?50攝氏度，攪拌裝置使第二預(yù)定條件中的攪拌轉(zhuǎn) 速為60轉(zhuǎn)每分鐘，攪拌時(shí)間為4小時(shí)以上，第一供熱裝置206配有溫度控制系統(tǒng)，保證反應(yīng) 罐202中各組分反應(yīng)時(shí)溫度穩(wěn)定。
[0054] 其中，設(shè)備還包括噴頭裝置，噴頭裝置的進(jìn)口與混合裝置203的出口連接，噴頭裝 置的出口與反應(yīng)罐202的進(jìn)口連接，通過噴頭裝置將混合裝置203提供的第一混合液均勻 添加到反應(yīng)罐202中的原淀粉溶液中，使第一混合液與原淀粉溶液充分混合，提高反應(yīng)效 率。
[0055] 其中，混合裝置203是靜態(tài)混合器，第一預(yù)定條件是通過靜態(tài)混合器混合30?60 分鐘，靜態(tài)混合器是一種沒有運(yùn)動(dòng)的高效混合設(shè)備，通過固定在管內(nèi)的混合單元內(nèi)件，使 二股或多股流體產(chǎn)生切割、剪切、旋轉(zhuǎn)和重新混合，達(dá)到流體之間良好分散和充分混合的目 的，本發(fā)明實(shí)施方式通過靜態(tài)混合器將陽離子醚化劑和堿性催化劑預(yù)先混合，使兩者充分 反應(yīng)，將陽離子醚化劑轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定性低的環(huán)氧結(jié)構(gòu)，再將反應(yīng)后得到的第一混合液通過噴 頭裝置添加到反應(yīng)罐202中，可大大提高反應(yīng)效率和陽離子淀粉取代度。
[0056] 其中，原淀粉溶液供應(yīng)裝置201還設(shè)置有第二供熱裝置207,第二供熱裝置207用 于供熱，以使得原淀粉溶液供應(yīng)裝置201用于將原淀粉添加到35?60攝氏度的水中溶解 成質(zhì)量百分比濃度為30 %?40 %的原淀粉溶液，即第二供熱裝置207保證配置原淀粉溶液 時(shí)，溶液溫度穩(wěn)定為35?60攝氏度，同樣，第二供熱裝置207也配有溫度控制系統(tǒng)；當(dāng)原淀 粉溶液供應(yīng)裝置201分別向反應(yīng)罐202中添加原淀粉和水時(shí)，第一供熱裝置206可以代替 第二供熱裝置207起到對(duì)原淀粉溶液溫度控制的作用。
[0057] 其中，陽離子醚化劑為3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨、4-氯-2- 丁烯基三甲基氯 化銨和環(huán)氧丙基三甲基氯化銨中的一種，堿性催化劑為氫氧化鈉溶液；陽離子醚化劑的量 為原淀粉絕干質(zhì)量的5%?10%，氫氧化鈉的量為原淀粉絕干質(zhì)量的1 %?5%。
[0058] 區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明實(shí)施方式先將陽離子醚化劑和堿性催化劑通過靜態(tài)混合 器混合得到第一混合液，再將第一混合液加入到原淀粉溶液中，充分?jǐn)嚢璧玫疥栯x子淀粉 溶液，先將陽離子醚化劑和堿性催化劑混合使得穩(wěn)定性高的醚化劑在堿催化劑的作用下先 轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定性低的環(huán)氧結(jié)構(gòu)的醚化劑，再將其添加到原淀粉溶液中發(fā)生醚化反應(yīng)，這樣可 顯著提高陽離子淀粉取代度，進(jìn)而提高制得紙張的強(qiáng)度。
[0059] 本發(fā)明還提供一種紙張，該紙張?jiān)谥苽溥^程中使用的陽離子淀粉溶液是上述陽離 子淀粉溶液制備方法所制得的陽離子淀粉溶液，將上述得到的陽離子淀粉溶液蒸煮到一定 濃度，再與纖維漿料和其它造紙?jiān)匣旌?，攪拌均勻后抄片，制備原紙；本發(fā)明實(shí)施方式制 得的原紙內(nèi)聚力、抗張強(qiáng)度和耐破強(qiáng)度等物理強(qiáng)度均得到提高，而且本發(fā)明實(shí)施方式中，生 產(chǎn)每噸原紙所用的原淀粉用量為7. 5?8. 0千克，而傳統(tǒng)工藝中生產(chǎn)每噸原紙所用的原淀 粉用量為8.0?8. 5千克。
[0060] 參閱圖3,本發(fā)明提供一種陽離子淀粉溶液制備設(shè)備另一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖， 包括反應(yīng)罐302、用于供應(yīng)原淀粉的原淀粉供應(yīng)裝置、靜態(tài)混合器303、陽離子醚化劑供應(yīng) 裝置304、堿性催化劑供應(yīng)裝置305、溫水儲(chǔ)存罐306和套設(shè)在反應(yīng)罐302外壁的循環(huán)水套 312,循環(huán)水套312底部設(shè)有出水口，循環(huán)水套312頂部設(shè)有進(jìn)水口，出水口通過管道與溫水 儲(chǔ)存罐306連通，溫水儲(chǔ)存罐306通過水泵308向進(jìn)水口供水，原淀粉供應(yīng)裝置的出口連接 反應(yīng)罐302的入口，溫水儲(chǔ)存罐306還通過水泵308向反應(yīng)罐302供水，并在溫水儲(chǔ)存罐 306通過水泵308向反應(yīng)罐302供水的管道上設(shè)有計(jì)量表，用于控制供水量；反應(yīng)罐302內(nèi) 設(shè)有溫度計(jì)和PH計(jì)（圖中未示出），用于觀測(cè)和控制反應(yīng)罐302內(nèi)的溫度和PH值。
[0061] 溫水儲(chǔ)存罐306連接有加熱裝置307,加熱裝置307可以是設(shè)于溫水儲(chǔ)存罐306底 的蒸汽加熱裝置也可以是設(shè)于溫水儲(chǔ)存罐306內(nèi)的電加熱裝置，溫水儲(chǔ)存罐306內(nèi)設(shè)有溫 度計(jì)（圖中未示出），用于觀測(cè)溫水儲(chǔ)存罐306內(nèi)水溫，溫水儲(chǔ)存罐306內(nèi)的水可由造紙過 程中產(chǎn)生的溫水提供，當(dāng)溫度不夠時(shí)，才使用加熱裝置307,溫水儲(chǔ)存罐306給循環(huán)水套312 提供溫水，通過溫水控制反應(yīng)罐302內(nèi)的溫度，本發(fā)明實(shí)施方式將循環(huán)水套312的進(jìn)水口 設(shè)置在頂部，而將出水口設(shè)置在底部，是為了避免當(dāng)進(jìn)水口設(shè)置在底部時(shí)，由于反應(yīng)罐302 底部有反應(yīng)溶液，當(dāng)?shù)撞窟M(jìn)水口進(jìn)水時(shí)，進(jìn)水口局部的溫度會(huì)高于其它部分的溫度，反應(yīng)罐 302內(nèi)進(jìn)水口處的反應(yīng)溶液由于局部高溫會(huì)產(chǎn)生膠化，使其粘度比其它部分粘度大，這樣會(huì) 影響整個(gè)反應(yīng)體系的穩(wěn)定性，降低反應(yīng)效率，而將進(jìn)水口設(shè)置在循環(huán)水套312頂部，由于反 應(yīng)罐302頂部沒有溶液，水進(jìn)入循環(huán)水套312后會(huì)有足夠時(shí)間使循環(huán)水套312內(nèi)的水溫穩(wěn) 定；出水口與溫水儲(chǔ)存罐306連接的管道上設(shè)有控制閥313,控制閥313可控制管道內(nèi)水流 量大小，可以為節(jié)流閥或者調(diào)節(jié)閥等，控制閥313用于控制從循環(huán)水套312回流入溫水儲(chǔ)存 罐306內(nèi)的水流量。
[0062] 循環(huán)水套312頂部設(shè)有排空裝置311，用于排出循環(huán)水套312內(nèi)的空氣，排空裝置 311為一可封閉的開口，向循環(huán)水套312供水時(shí)，先將控制閥313關(guān)閉，排空裝置311打開， 溫水儲(chǔ)存罐306通過水泵308向進(jìn)水口加水，待排空裝置311處溢水時(shí)，將排空裝置311關(guān) 閉，同時(shí)打開控制閥313,控制閥313的打開的程度使循環(huán)水套312回流的水流量和進(jìn)水口 加入的水流量大致相等，使循環(huán)水套312內(nèi)的水流穩(wěn)定。
[0063] 陽離子醚化劑供應(yīng)裝置304和堿性催化劑供應(yīng)裝置305分別通過計(jì)量泵（圖中未 示出）向靜態(tài)混合器303供應(yīng)陽離子醚化劑和堿性催化劑，還可在陽離子醚化劑和堿性催 化劑分別與靜態(tài)混合器303連接的管路上設(shè)置流量計(jì)（圖中未示出），以精確控制添加的陽 離子醚化劑和堿性催化劑的量，陽離子醚化劑供應(yīng)裝置304和堿性催化劑供應(yīng)裝置305分 別為存儲(chǔ)罐。
[0064] 本發(fā)明實(shí)施方式的一種陽離子淀粉溶液制備設(shè)備還包括噴頭裝置310,噴頭裝置 310的進(jìn)口與靜態(tài)混合器303的出口連接，噴頭裝置310的出口與反應(yīng)罐302的進(jìn)口連接， 噴頭裝置310用于將靜態(tài)混合器303提供的第一混合液均勻添加到反應(yīng)罐302中的原淀 粉溶液中，優(yōu)選地，噴頭裝置310的進(jìn)口可拆卸地與靜態(tài)混合器303的出口連接，可為通過 螺紋與連接靜態(tài)混合器303出口的管道連接，當(dāng)噴頭裝置310反生堵塞時(shí)，可以拆卸下來 清洗，本發(fā)明實(shí)施方式可在靜態(tài)混合器303出口設(shè)置多個(gè)噴頭裝置310,均勻分散在反應(yīng)罐 302入口上方，使第一混合溶液更均勻地添加到反應(yīng)罐302中。
[0065] 本發(fā)明實(shí)施方式中，原淀粉添加裝置為一個(gè)漏斗301，漏斗301可滑動(dòng)地安裝在一 傾斜板上，添加原淀粉時(shí)，先通過桁車將原淀粉添加到漏斗301中，再由電機(jī)將漏斗301送 到傾斜板頂端，使漏斗301底部處于反應(yīng)罐302開口上方，然后將漏斗301中的原淀粉添加 到反應(yīng)罐302中，一般的，每次向反應(yīng)罐302中添加的原淀粉量為1噸。
[0066] 本發(fā)明實(shí)施方式中，攪拌器309的葉片設(shè)置在反應(yīng)罐302靠底部位置，攪拌器309 攪拌不能使淀粉糊化，本發(fā)明實(shí)施方式中優(yōu)選攪拌器309轉(zhuǎn)速為60轉(zhuǎn)每分鐘。
[0067] 本發(fā)明實(shí)施方式的一種陽離子淀粉溶液制備設(shè)備工作過程如下：先將控制閥313 關(guān)閉，排空裝置311打開，向循環(huán)水套312進(jìn)水口加水，待排空裝置311溢水時(shí)，關(guān)閉排空裝 置311，同時(shí)打開控制閥313,使循環(huán)水套312內(nèi)水流穩(wěn)定，調(diào)節(jié)水溫為35?60攝氏度，溫 水儲(chǔ)存罐306向反應(yīng)罐302加水，漏斗301向反應(yīng)罐302中加原淀粉，啟動(dòng)攪拌器309,調(diào)節(jié) 反應(yīng)罐302中原淀粉溶液質(zhì)量百分比濃度為30 %?40 %，陽離子醚化劑供應(yīng)裝置304和堿 性催化劑供應(yīng)裝置305按比例向靜態(tài)混合器303中添加陽離子醚化劑和堿性催化劑，待陽 離子醚化劑和堿性催化劑混合30?60分鐘后，將第一混合液通過噴頭裝置310添加到反 應(yīng)罐302中，同時(shí)將循環(huán)水套312內(nèi)的水溫調(diào)節(jié)到30?50攝氏度，繼續(xù)攪拌4小時(shí)以上， 得到陽離子淀粉溶液。
[0068] 下面通過【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0069] 實(shí)施方式1
[0070] 向反應(yīng)罐中加入一定量的水，再添加4噸絕干量的木薯原淀粉，配制成40%濃度 的原淀粉溶液，向靜態(tài)混合器中同時(shí)添加3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨和氫氧化鈉溶液， 充分混合均勻后，通過噴頭均勻分散至原淀粉溶液中，3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨添加 量為原淀粉絕干量的10%，氫氧化鈉添加量為原淀粉絕干量的2. 5%，以60轉(zhuǎn)每分鐘的速 度在攪拌器攪拌下，通過循環(huán)水套將溫度控制在50攝氏度左右條件下，反應(yīng)4小時(shí)，得到陽 離子淀粉溶液。
[0071] 實(shí)施方式2
[0072] 向反應(yīng)罐中加入一定量的水，再添加4噸絕干量的玉米原淀粉，配制成30%濃度 的原淀粉溶液，向靜態(tài)混合器中同時(shí)添加4-氯-2- 丁烯基三甲基氯化銨和氫氧化鈉溶液， 充分混合均勻后，通過噴頭均勻分散至原淀粉溶液中，4-氯-2- 丁烯基三甲基氯化銨添加 量為原淀粉絕干量的5 %，氫氧化鈉添加量為原淀粉絕干量的5 %，以60轉(zhuǎn)每分鐘的速度在 攪拌器攪拌下，通過循環(huán)水套將溫度控制在50攝氏度左右條件下，反應(yīng)4小時(shí)，得到陽離子 淀粉溶液。
[0073] 實(shí)施方式3
[0074] 向反應(yīng)罐中加入一定量的水，再添加4噸絕干量的馬鈴薯原淀粉，配制成30%濃 度的原淀粉溶液，向靜態(tài)混合器中同時(shí)添加環(huán)氧丙基三甲基氯化銨和氫氧化鈉溶液，充分 混合均勻后，通過噴頭均勻分散至原淀粉溶液中，環(huán)氧丙基三甲基氯化銨添加量為原淀粉 絕干量的10%，氫氧化鈉添加量為原淀粉絕干量的2. 5%，以60轉(zhuǎn)每分鐘的速度在攪拌器 攪拌下，通過循環(huán)水套將溫度控制在50攝氏度左右條件下，反應(yīng)4小時(shí)，得到陽離子淀粉溶 液。
[0075] 應(yīng)用試驗(yàn)例
[0076] 取質(zhì)量濃度為4. 0 %的打漿后的漿料（NBKP :LBKP :BCTMP = 20:70:10 ;其中LBKP 為短纖維漿料，NBKP為長(zhǎng)纖維漿料，BCTMP為漂白化學(xué)機(jī)械磨木漿），加水稀釋，混合攪 拌均勻得到質(zhì)量百分濃度為0.3%的漿料；在攪拌下依次向其中加入相對(duì)于漿料絕干量 10-20%的填料（固含量18% )，1%的上述實(shí)施方式1-3中蒸煮后得到的陽離子淀粉溶液， 250ppm (百萬分之一）且固含量0· 2%的陽離子聚丙烯酰胺水溶液），濃度為2750ppm、固含 量為1 %的陰離子二氧化硅水溶液，混合攪拌均勻后抄片，制備原紙30-200g/m2 (克每平方 米），測(cè)量其內(nèi)聚力、抗張指數(shù)和耐破指數(shù)。
[0077] 表一為實(shí)施方式1-3中陽離子淀粉溶液取代度和其所抄造紙張的強(qiáng)度測(cè)試數(shù)據(jù) 與一般陽離子淀粉的對(duì)比。
[0078] 表一
[0079]
【權(quán)利要求】
1. 一種陽離子淀粉溶液制備方法，其特征在于，所述方法包括： 提供原淀粉溶液； 將陽離子醚化劑和堿性催化劑在第一預(yù)定條件下混合，得到第一混合液； 將所述第一混合液添加到所述原淀粉溶液中，在第二預(yù)定條件下充分?jǐn)嚢?，得到所?陽離子淀粉溶液。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二預(yù)定條件是溫度為30?50攝氏 度，攪拌轉(zhuǎn)速為60轉(zhuǎn)每分鐘，攪拌時(shí)間為4小時(shí)以上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述將所述第一混合液添加到所述原淀 粉溶液中的步驟包括：將所述第一混合液通過噴頭裝置均勻添加到所述原淀粉溶液中。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一預(yù)定條件是通過靜態(tài)混合器混 合30?60分鐘。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述提供原淀粉溶液的步驟包括： 將原淀粉添加到35?60攝氏度的水中溶解成質(zhì)量百分比濃度為30%?40%的原淀 粉溶液。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述陽離子醚化劑為 3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨、4-氯-2-丁烯基三甲基氯化銨和環(huán)氧丙基三甲基氯化銨中 的一種，所述堿性催化劑為氫氧化鈉溶液。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述陽離子醚化劑的量為所述原淀粉絕 干質(zhì)量的5%?10%，所述氫氧化鈉的量為所述原淀粉絕干質(zhì)量的1 %?5%。
8. -種陽離子淀粉溶液制備設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括： 原淀粉溶液供應(yīng)裝置，用于提供原淀粉溶液； 陽離子醚化劑供應(yīng)裝置，用于提供陽離子醚化劑； 堿性催化劑供應(yīng)裝置，用于提供堿性催化劑； 混合裝置，用于將所述陽離子醚化劑供應(yīng)裝置提供的陽離子醚化劑和所述堿性催化劑 供應(yīng)裝置提供的堿性催化劑在第一預(yù)定條件下混合，以得到第一混合液； 反應(yīng)罐，用于接收所述原淀粉溶液供應(yīng)裝置提供的原淀粉溶液，并將所述混合裝置提 供的第一混合液添加到所述原淀粉溶液中，在第二預(yù)定條件下在所述攪拌裝置的充分?jǐn)嚢?下，以得到所述陽離子淀粉溶液； 其中，所述原淀粉溶液供應(yīng)裝置和所述混合裝置的出口分別連接所述反應(yīng)罐的進(jìn)口， 所述陽離子醚化劑供應(yīng)裝置和所述堿性催化劑供應(yīng)裝置的出口分別與所述混合裝置的進(jìn) 口連接，所述反應(yīng)罐內(nèi)設(shè)有攪拌器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，所述反應(yīng)罐還設(shè)置有第一供熱裝置，所述 第一供熱裝置使所述第二預(yù)定條件中的溫度為30?50攝氏度，所述攪拌裝置使所述第二 預(yù)定條件中的攪拌轉(zhuǎn)速為60轉(zhuǎn)每分鐘，攪拌時(shí)間為4小時(shí)以上。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一供熱裝置包括溫水儲(chǔ)存罐和套 在所述反應(yīng)罐外壁的循環(huán)水套，所述溫水儲(chǔ)存罐連接有加熱裝置，所述循環(huán)水套底部設(shè)有 出水口，所述循環(huán)水套頂部設(shè)有進(jìn)水口，所述出水口通過管道與所述溫水儲(chǔ)存罐連通，所述 溫水儲(chǔ)存罐通過水泵向所述進(jìn)水口供水。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，所述出水口與所述溫水儲(chǔ)存罐連接的 管道上設(shè)有控制閥。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，所述循環(huán)水套頂部設(shè)有排空裝置，用于 排出所述循環(huán)水套內(nèi)的空氣。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，所述原淀粉溶液供應(yīng)裝置包括用于供 應(yīng)原淀粉的原淀粉供應(yīng)裝置，所述原淀粉供應(yīng)裝置的出口連接所述反應(yīng)罐的進(jìn)口，所述溫 水儲(chǔ)存罐還通過水泵向所述反應(yīng)罐供水。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備還包括噴頭裝置，所述噴頭裝 置的進(jìn)口與所述混合裝置的出口連接，所述噴頭裝置的出口與所述反應(yīng)罐的進(jìn)口連接，所 述噴頭裝置用于將所述混合裝置提供的第一混合液均勻添加到所述反應(yīng)罐中的原淀粉溶 液中。
15. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，所述混合裝置是靜態(tài)混合器，所述第一 預(yù)定條件是通過所述靜態(tài)混合器混合30?60分鐘。
16. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，所述原淀粉溶液供應(yīng)裝置還設(shè)置有第二 供熱裝置，所述第二供熱裝置用于供熱，以使得所述原淀粉溶液供應(yīng)裝置用于將原淀粉添 加到35?60攝氏度的水中溶解成質(zhì)量百分比濃度為30%?40%的原淀粉溶液。
17. 根據(jù)權(quán)利要求8至16任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述陽離子醚化劑為 3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨、4-氯-2- 丁烯基三甲基氯化銨和環(huán)氧丙基三甲基氯化銨中 的一種，所述堿性催化劑為氫氧化鈉溶液。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于，所述陽離子醚化劑的量為所述原淀粉 絕干質(zhì)量的5%?10%，所述氫氧化鈉的量為所述原淀粉絕干質(zhì)量的1 %?5%。
19. 一種應(yīng)用權(quán)利要求1-7任意一項(xiàng)所述方法所制得的紙張。
【文檔編號(hào)】C08B31/12GK104140469SQ201410350965
【公開日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2014年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月22日
【發(fā)明者】孫益軍, 莊曉俊, 李俊 申請(qǐng)人:金東紙業(yè)（江蘇）股份有限公司