一種球型聚電解質(zhì)刷雙元助留體系及其提高紙漿留著率的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于造紙工業(yè)領(lǐng)域，特別涉及一種提高紙漿留著率的球型聚電解質(zhì)刷雙元 助留體系及其提尚紙楽留著率的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在造紙工業(yè)中，為了提高漿料中纖維和填料在成型網(wǎng)上的留著率，降低廢水處理 負(fù)荷以及對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)改善紙機(jī)的運(yùn)行能力，減少紙張生產(chǎn)成本，通常會(huì)在造紙濕部 中使用助留劑。最早在造紙濕部中使用的助留劑是以陽(yáng)離子聚合物為主的助留劑，包括陽(yáng) 離子聚丙烯酰胺、聚二甲基二烯丙基氯化銨、陽(yáng)離子淀粉等。這些陽(yáng)離子聚合物以架橋機(jī)理 引發(fā)紙料絮聚，雖然具有一定的助留效果，但所形成的絮聚體大而松散，因此成紙的均勻性 較差。為了實(shí)現(xiàn)更好的助留效果，改善成紙的品質(zhì)，雙元助留體系繼而被開發(fā)出來(lái)。雙元助 留系統(tǒng)一般由高電荷密度、中低分子量的陽(yáng)離子聚合物（如：陽(yáng)離子聚丙烯酰胺、陽(yáng)離子瓜 爾膠）和低電荷密度、高分子量的陰離子聚合物（如：陰離子聚丙烯酰胺）組成。首先加入 的陽(yáng)離子聚合物以平伏構(gòu)象吸附到紙料表面，使得紙料表面局部電荷反轉(zhuǎn)，形成帶有正電 荷的補(bǔ)丁，為隨后加入的陰離子聚合物提供固著點(diǎn)。陰離子聚合物加入后，一方面通過(guò)靜電 作用與正電荷補(bǔ)丁結(jié)合，另一方面在原本紙料所帶負(fù)電荷的排斥作用下，向外延伸與其他 的正電荷補(bǔ)丁結(jié)合，在不同的正電荷補(bǔ)丁之間通過(guò)架橋作用引發(fā)紙料絮聚。然而，隨著紙機(jī) 車速不斷提高，現(xiàn)有的以線性聚合物微為主的助留體系在抗剪切能力上存在明顯的不足， 限制了纖維與填料留著率的進(jìn)一步提升，這一問(wèn)題的存在不利于造紙行業(yè)生產(chǎn)成本的進(jìn)一 步降低和生產(chǎn)效率的提高，限制了造紙行業(yè)的飛速發(fā)展。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有助留劑在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的紙機(jī)所形成的湍動(dòng)體系中抗剪切能力較差 的問(wèn)題，提供一種球型聚電解質(zhì)刷雙元助留體系及其提高紙漿留著率的方法，其具體技術(shù) 方案如下：
[0004] -種提高紙漿留著率的球型聚電解質(zhì)刷雙元助留體系，所述雙元助留體系由陽(yáng)離 子球型聚電解質(zhì)刷和陰離子聚丙烯酰胺組成，所述陽(yáng)離子球型聚電解質(zhì)刷以SiO2S內(nèi)核， 以丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨的共聚物為外刷。
[0005] 所述陽(yáng)離子球型聚電解質(zhì)刷的內(nèi)核為粒徑為60~140nm的SiO2;外刷為分子量為 71300~321800g/mol的丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨的共聚物。
[0006] 所述陽(yáng)離子球型聚電解質(zhì)刷的電荷密度為250~860 μ eq/g。
[0007] 所述陰離子聚丙烯酰胺的分子量為600萬(wàn)~1200萬(wàn)。
[0008] 本發(fā)明還提供一種上述球型聚電解質(zhì)刷雙元助留體系提高紙漿留著率的方法，步 驟如下：
[0009] (1)將漿料纖維分散在水中，使其打漿度為25~65° SR，然后將其與填料均勻混 合得到漿料，所述填料的質(zhì)量為絕干漿料纖維質(zhì)量的10~30% ;
[0010] (2)在600~1000 rpm的攪拌速度下加入陽(yáng)離子球型聚電解質(zhì)刷，60~90秒后再 加入陰離子聚丙烯酰胺，繼續(xù)攪拌60秒后，得到紙漿；
[0011] 所述陽(yáng)離子球型聚電解質(zhì)刷為絕干漿料纖維質(zhì)量的〇. 5~3. 5%，所述陰離子聚 丙烯酰胺為絕干漿料纖維質(zhì)量的〇. 01~〇. 04%。
[0012] 所述漿料為桉木漿或葦漿。
[0013] 所述填料為沉淀碳酸鈣或白堊。
[0014] 所述方法可使衆(zhòng)料的總留著率最尚提升至81. 0~93. 6 %，填料留著率最尚提升 至 56. 2 ~94. 1%。
[0015] 本發(fā)明中的雙元助留體系，陽(yáng)離子球型聚電解質(zhì)刷加入漿料后通過(guò)電中和作用在 纖維表面形成正電荷補(bǔ)丁，隨后加入的陰離子聚丙烯酰胺則通過(guò)架橋作用與漿料進(jìn)一步 絮凝，從而使楽料的總留著率最尚提升至81. 0~93. 6 %，填料留著率最尚提升至56. 2~ 94. 1% 〇
[0016] 本發(fā)明的突出特點(diǎn)和有益效果是：
[0017] 1.本發(fā)明中的陽(yáng)離子球型聚電解質(zhì)刷具有高的對(duì)稱或準(zhǔn)對(duì)稱結(jié)構(gòu)，抗剪切能力較 強(qiáng)；
[0018] 2.兼?zhèn)涓叨戎ЩY(jié)構(gòu)及高電荷密度的特點(diǎn)，更易在高速造紙中誘導(dǎo)絮凝現(xiàn)象發(fā) 生，以此提尚現(xiàn)代造紙系統(tǒng)的留著性能。
[0019] 3、本發(fā)明方法采用的雙元體系對(duì)紙漿的留著率提高明顯，操作簡(jiǎn)便且助劑用量 少。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 以下通過(guò)實(shí)例進(jìn)一步闡明本發(fā)明，僅在于說(shuō)明本發(fā)明而決不限制本發(fā)明。
[0021] 本發(fā)明提供了一種提高紙漿留著率的球型聚電解質(zhì)刷雙元助留體系，其特征在 于：該雙元體系由陽(yáng)離子球型聚電解質(zhì)刷（CSPB)和陰離子聚丙烯酰胺（APAM)組成，所述的 陽(yáng)離子球型聚電解質(zhì)刷（CSPB)以SiO 2為核，以丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化 銨的共聚物為刷。
【具體實(shí)施方式】 [0022] 中，漿料留著率的檢測(cè)方法如下：
[0023] (1)總留著率
[0024] 漿料纖維在水中疏解并配制成0. 2wt %的漿濃，然后加入填料混合均勻，取500ml 衆(zhòng)料加入動(dòng)態(tài)濾水儀，在600~1000 rpm的轉(zhuǎn)速下先加入陽(yáng)離子球型聚電解質(zhì)刷，60~90 秒后加入陰離子聚丙烯酰胺，繼續(xù)攪拌60秒后打開排水閥，取前100mL的濾液，隨后采用以 下公式計(jì)算漿料的總留著率。
[0026] 其中CjP C。分別為漿料濃度和濾液濃度。
[0027] ⑵填料留著率
[0028] 將上述濾液加 HCl至pH = 5,使填料完全溶解，再用NH4Cl-NH3緩沖溶液調(diào)至pH = 10,并加入三乙醇胺及鉻黑T，然后用EDTA滴定測(cè)定溶液中Ca2+的濃度，最后計(jì)算出填料的 留著率。
[0029] 實(shí)施例1
[0030] 將桉木漿纖維分散在水中，打漿度為25° SR，然后將其與相對(duì)于絕干桉木漿纖維 質(zhì)量百分比為10%的沉淀碳酸鈣均勻混合得到漿料。在600rpm的攪拌速度下加入相對(duì)于 絕干桉木漿纖維質(zhì)量百分比為2. 0~3. 5%的陽(yáng)離子球型聚電解質(zhì)刷，該陽(yáng)離子球型聚電 解質(zhì)刷的內(nèi)核SiO2粒徑為60nm，刷層分子量為71300g/mol，電荷密度為250 μ eq/g ;60秒后 再加入相對(duì)于絕干桉木漿纖維質(zhì)量百分比為0. 01 %的陰離子聚丙烯酰胺（600萬(wàn)分子量）， 繼續(xù)攪拌60秒后打開排水閥，取前100mL的濾液，測(cè)得漿料的總留著率和填料留著率如表 1所示。
[0031] 表1 CSPB/APAM雙元體系對(duì)桉木漿留著率的影響
[0032]
[0033] 實(shí)施例2
[0034] 將葦漿纖維分散在水中，打漿度為33° SR，然后將其與相對(duì)于絕干葦漿纖維質(zhì)量 百分比為10%的白堊均勻混合得到漿料。在600rpm的攪拌速度下加入相對(duì)于絕干葦漿纖 維質(zhì)量百分比為I. 〇~2. 5%的陽(yáng)離子球型聚電解質(zhì)刷，該陽(yáng)離子球型聚電解質(zhì)刷的內(nèi)核 SiO2粒徑為80nm，刷層分子量為106700g/mol，電荷密度為340 μ eq/g ;60秒后再加入相對(duì) 于絕干葦漿纖維質(zhì)量百分比為〇. 03%的陰離子聚丙烯酰胺（600萬(wàn)分子量），繼續(xù)攪拌60 秒后打開排水閥，