一種改性硫酸鈣晶須及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于造紙?zhí)盍霞夹g(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種改性硫酸鈣晶須及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 在制漿造紙工藝中，一般采用填料工藝，常用填料有重鈣(天然Ca⑶3磨劑），輕鈣 (合成工藝），各類二氧化硅級硫酸鈣晶體及其它無機(jī)填料。硫酸鈣晶須是一種新型的具有 很高綜合性能的無機(jī)材料，既不同于植物纖維，也不同于傳統(tǒng)填料如碳酸鈣、滑石粉等。它 是介于植物纖維與傳統(tǒng)填料之間的新型纖維狀材料，具有傳統(tǒng)填料所不具備的某些特殊性 質(zhì)，如良好的尺寸穩(wěn)定性、耐熱性、抗化學(xué)性、阻燃性和電絕緣性，這些性質(zhì)是植物纖維無法 比擬的；增強(qiáng)高亮度、高松厚度、高透明度等性質(zhì)，這些性質(zhì)也是傳統(tǒng)填料碳酸鈣等無法比 擬的。
[0003] 各類填料的使用，主要參考的指標(biāo)有兩個(gè)：
[0004] 1.形狀、尺寸。
[0005] 2.填料顆粒與紙纖維的"親和"作用。
[0006] 在形狀尺寸方面，目前研究方向是多為亞微米級納米級填料。由于紙纖維宏觀尺 寸上相近，亞微米尺寸的填料有可能在紙纖維之間的縫隙留存，加上纖維之間的離子鍵，氫 鍵及其它分子間的作用。增大了其抄紙過程中的"留著率"，而納米尺寸的填料，有報(bào)道，它 們甚至不但存在于纖維縫隙，更是進(jìn)入了植物細(xì)胞內(nèi)空間，起到填料作用，由植物細(xì)胞壁成 為它們的骨架。從而達(dá)到增加留著率的效果。
[0007] 在這兩類不同尺寸的填料顆粒起作用的前提，是它們必需首先在尺寸上區(qū)別"亞 微米"，"納米"級的要求。即使在制備"亞微米"和"納米"尺寸填料顆粒過程中，由于制備工 藝與填料本身材料屬性的原因，不可避免地會(huì)引起顆粒表面電荷的聚集和分布變化，一個(gè) 直接的結(jié)果，就是已制備好的顆粒產(chǎn)生"團(tuán)聚"，在使用過程中，團(tuán)聚顆粒比團(tuán)聚前的尺寸大 了幾個(gè)，甚至幾十個(gè)數(shù)量級，導(dǎo)致上述填料的作用下降。因此，制備好的填料顆粒的表面與 紙張纖維相互作用過程至為重要。宏觀上，可以大大提高填料顆粒的"留著率"，以達(dá)到紙張 填料的各項(xiàng)效果。
[0008] 針對現(xiàn)有技術(shù)的弱點(diǎn)，本發(fā)明提供一種改性硫酸鈣晶須，考慮了填料尺寸與填料 與紙張纖維相互作用效果的兼顧，投入使用能大大改善填料用于造紙過程中填加量和紙張 的物理性質(zhì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的，在于克服上述產(chǎn)品的缺點(diǎn)和不足，對硫酸鈣晶須表面狀態(tài)進(jìn)行改 進(jìn)，使硫酸鈣晶須不會(huì)團(tuán)聚，大大改善填料用于造紙過程中填加量和紙張的物理性質(zhì)。
[0010] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
[0011] 所述改性硫酸鈣晶須是由晶體和其外層均勻包覆占晶體質(zhì)量百分比1-8%的淀粉 交聯(lián)劑殼層組成;所述淀粉交聯(lián)劑殼層里淀粉與交聯(lián)劑的質(zhì)量比例為1: 〇. 05-0.12。
[0012] 優(yōu)選的，交聯(lián)劑選自三聚磷酸鈉或六偏磷酸鈉中的一種或其混合物；
[0013] 優(yōu)選的，淀粉為普通玉米淀粉或木薯淀粉；
[0014] 優(yōu)選的，改性硫酸鈣晶須的是按以下其步驟制備：
[0015] (1)將淀粉與水配制成質(zhì)量百分比為4-9%的料漿，攪拌均勻下，升溫至70-100°C 糊化，恒溫1.5-2.5小時(shí)，得到淀粉漿料，然后冷卻至45-60°C;
[0016] (2)將交聯(lián)劑制得4%-6%交聯(lián)劑溶液，并在0.2-0.5小時(shí)內(nèi)，勾速滴入所述淀粉漿 料里，恒溫反應(yīng)1-5小時(shí)后，用堿性PH調(diào)節(jié)劑將PH值調(diào)制至11，得到交聯(lián)淀粉溶液；
[0017] (3)將硫酸鈣晶須和步驟(2)制備的交聯(lián)淀粉溶液，經(jīng)噴霧干燥器噴霧干燥處理 后，即制得改性硫酸鈣晶須；
[0018] 更優(yōu)選的，步驟(2)中，堿性PH調(diào)節(jié)劑為碳酸鈉、碳酸氫鈉、氫氧化鈉溶液的一種或 多種。
[0019]更優(yōu)選的，步驟(2)中，所述堿性PH調(diào)節(jié)劑為30%碳酸鈉溶液。
[0020]更優(yōu)選的，步驟(3)的噴霧干燥器噴霧干燥處理方式中，保持50_80°C的混合溫度， 所述硫酸鈣晶須和所述交聯(lián)淀粉溶液反應(yīng)2-5小時(shí)。
[0021 ]更優(yōu)選的，所述交聯(lián)淀粉溶液使用蠕動(dòng)栗注入。
[0022] -種改性硫酸鈣晶須在制漿造紙領(lǐng)域中的應(yīng)用。
[0023]本發(fā)明的有益效果是：
[0024] 1、本改性硫酸鈣晶須不會(huì)團(tuán)聚，兼顧了填料尺寸與填料與紙張纖維相互作用效 果。
[0025] 2、本改性硫酸鈣晶須用于造紙過程中改善了填加量和紙張的物理性質(zhì)。
[0026] 3、由于硫酸鈣是工業(yè)廢棄物，本改性硫酸鈣晶須作為碳酸鈣的代替品，沒有降低 紙張性能，大大增加了社會(huì)效益。
【附圖說明】
[0027] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1中制得的改性硫酸鈣晶須中Cls的每層XPS譜圖。
[0028]圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1中制得的改性硫酸鈣晶須的Ca2p3/2和Ca2 Pl/2的每層 XPS譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步說明：
[0030] 1、制得三個(gè)實(shí)施例用改性硫酸鈣晶須：
[0031] 實(shí)施例1:
[0032] 長度Ι?μL?，直徑1 · Ιμπι的硫酸鈣晶須為原料A。
[0033] 向附有有溫度計(jì)，攪拌器，滴加裝置，氮?dú)鈱?dǎo)入管的回流冷凝器的玻璃反應(yīng)器中加 入85g去離子水，5g玉米淀粉。在攪拌下，升溫至80°C糊化，保持溫度2.5小時(shí)。冷卻至50°〇在 0.5小時(shí)內(nèi)滴加含0.5g六偏磷酸鈉水溶液10ml，保持50°C5小時(shí)，結(jié)束反應(yīng)。用30 %碳酸鈉水 溶液調(diào)節(jié)是pH = 11，制得B。
[0034] 配比：
[0035] A： 50 (質(zhì)量份數(shù)）
[0036] B： 50 (質(zhì)量份數(shù)）
[0037] A加入噴霧干燥器腔體打開氣流裝置，同時(shí)升溫，至反應(yīng)釜中溫度達(dá)到50°C。開動(dòng) 蠕動(dòng)栗注入液體;保持溫度和吹氣速度，注意觀察粉體包覆現(xiàn)象5小時(shí)，出料，過濾，干燥，得 所需改性硫酸鈣晶須。
[0038]圖1為所得改性硫酸鈣晶須中Cls的每層XPS譜圖。本實(shí)驗(yàn)中，用XPS對CS-CSWs-0.5 刻蝕6層，并得到Cls、Ca2p3/2和Ca2p1/2的光譜圖。
[0039]圖2為制得的改性硫酸鈣晶須的Ca2p3/2和Ca2p1/2的每層XPS譜圖如圖所示，Cls在 刻蝕第一層和第二層的結(jié)合能288.3eV)屬于羧酸鈣。淀粉中存在的羧酸基團(tuán)，與鈣離子 形成了羧酸鈣.Cls在刻蝕第一至第四層的結(jié)合能286.3eV)屬于淀粉分子中的C-0鍵，這 說明了淀粉較好的鍵合在石膏晶須的表面.隨著刻蝕深度的增加，最里層為純石膏晶須，所 以刻蝕至第四層之后，只出現(xiàn)了Cls在282.8eV處的結(jié)合能。Ca2p 3/2和Ca2Pl/2的第五和第六 層的XPS譜圖基本重合，說