一種紙張增強劑及其生產方法
【專利摘要】一種紙張增強劑及其生產方法，用紙漿纖維絕干質量4%～13%的均苯三甲酸和2%～7%的次磷酸二氫鈉配制成混合物水溶液；將紙漿纖維加入所述混合物水溶液中，配制成紙漿含量為1wt%~3wt%的漿料，在20～30℃溫度下處理110～130分鐘；升溫至75～90℃，在該溫度下處理20～40分鐘；繼續(xù)升溫至150～170℃，在該溫度下處理20～40分鐘；所得產物用溫度為20～30℃的水洗滌后過濾制得。采用次磷酸二氫鈉作為催化劑可提高反應效率，降低反應溫度；以紙漿中短小纖維為原料，實現(xiàn)纖維資源的綜合利用。
【專利說明】
一種紙張増強劑及其生產方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及造紙技術的紙張增強劑，特別涉及一種紙張增強劑及其生產方法。
【背景技術】
[0002] 隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們對紙張的需求量不斷增大，對 紙張質量的要求越來越高，很大程度上推動了我國造紙行業(yè)的發(fā)展。但我國造紙行業(yè)原料 現(xiàn)狀是:木材資源稀缺，原木漿所占比重較少;麥草漿和回收廢紙漿所占比重較多。而麥草 漿和回收漿的大量使用勢必會影響紙張質量，降低紙張性能。在抄紙過程中加入紙張增強 劑能夠有效改善這種狀況，可以有效提高麥草漿和廢紙漿成紙性能，改善紙張質量，擴大廢 紙漿的使用范圍。
[0003] CN103726379A公開了一種改性納米微晶纖維素作為造紙增強劑的應用。以漂白針 葉木硫酸鹽漿、漂白闊葉木硫酸鹽漿、微晶纖維素或棉花為原料，采用下列酸水解法或生物 酶水解法制備納米微晶纖維素：酸水解法:將原料粉碎，過20目篩，在20 °C-65 °C下加入30-64wt%的硫酸，使酸與原料的體積質量比（5~15) : 1，單位毫升比克，原料以絕干料計;攪拌 下，反應10min-70min，然后將懸浮液用9-10倍體積的去離子水稀釋以終止反應，所得產物 用去離子水反復離心沖洗至pH值5.0~5.5，將得到產物放入透析袋中，用流動的去離子水 透析至pH值恒定，透析后的懸浮液在冰水浴中進行超聲波振蕩處理5min-50min，得到納米 微晶纖維素膠體懸浮液;或者，生物酶水解法:將原料粉碎，過20目篩，原料放入錐形瓶中， 向錐形瓶中加水，再加入緩沖液調節(jié)溶液的pH值到6-7,加入纖維素酶，每克絕干原料加入 纖維素酶5000~80000IU，置于搖床中，調節(jié)溫度為40°C~60°C，振蕩速度50~250r/min，反 應24h-72h，反應結束后，加入乙醇終止酶解反應，取出樣品，用去離子水反復離心洗滌，洗 滌后的懸浮液用超聲波振蕩器處理5min~50min，得到納米微晶纖維素膠體懸浮液;所述纖 維素酶為和氏璧生物技術有限公司生產的中性纖維素酶，其濾紙酶活20000~40000IU/g， 所述緩沖液是磷酸鹽緩沖溶液，取磷酸二氫鈉1.74g，磷酸氫二鈉2.7g，氯化鈉1.7g，加水溶 解成400ml的溶液配制而成；（2)納米微晶纖維素的改性按如下方法進行：取lg(絕干)步驟 (1)制得的納米微晶纖維素懸浮液，依次加入3.0~8. OmmolNaBr、0.005~0.03mmol2，2，6， 6-四甲基-1-哌啶氧和1~15mmol的NaCIO溶液，加入200ml~250ml ρΗ=10·2的他2<：〇3-N a H C 0 3緩沖溶液，調節(jié)體系ρ Η至10~10.5，然后進行超聲分散（超聲1 s、8 s間隙）5 m i η~ 20min，在25 °C~60 °C反應lOmin~60min，加入10ml~20ml無水乙醇終止反應，用酸調pH至7 左右，透析2~5天，得到改性納米微晶纖維素懸浮液，即為增強劑;或者，取lg(絕干)步驟 (1)制得的納米微晶纖維素懸浮液，加入0.2M的醋酸鹽緩沖溶液200~300ml，分別加入5~ 20mmol/gNaCl〇2及0.2~0.5mmol/g4_乙酰氨基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶氧，然后加入1~ 5mmol/g的NaCIO溶液，調節(jié)pH值至4.8，在30 °C~80 °C下攪拌反應2~5天，然后加入10~ 20ml無水乙醇終止反應，透析2~5天，得到改性納米微晶纖維素懸浮液，即為增強劑。
[0004]上述專利中的納米微晶纖維素制備過程復雜，利用酸水解方法產生的污染大，利 用纖維素酶降解時間長、成本高，后續(xù)的2,2,6,6_四甲基-1-哌啶氧為介質的改性方法成本 高，難以工業(yè)化。

【發(fā)明內容】

[0005] 為了克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種紙張增強劑及其生產方 法。
[0006] 為了解決上述技術問題，一方面，本發(fā)明提供的一種紙張增強劑，由以下方法制 得：用紙漿纖維絕干質量4%~13%的均苯三甲酸和2%~7%的次磷酸二氫鈉配制成混合物水 溶液;將紙漿纖維加入所述混合物水溶液中，配制成紙漿含量為lwt%~3wt%的漿料，該漿料 在20~30 °C溫度下處理110~130分鐘;升溫至75~90 °C，在該溫度下處理20~40分鐘；繼續(xù) 升溫至150~170°C，在該溫度下處理20~40分鐘；所得產物用溫度為20~30°C的水洗滌后 過濾。
[0007] 作為進一步改進技術方案，本發(fā)明提供的紙張增強劑，所述紙漿纖維為100目以下 的短小紙漿纖維。
[0008] 作為進一步改進技術方案，本發(fā)明提供的紙張增強劑，所述混合物水溶液為用紙 漿纖維絕干質量7%~13%的均苯三甲酸和3%~7%的次磷酸二氫鈉配制成的混合物水溶液。
[0009] 為了解決上述技術問題，另一方面，本發(fā)明提供的一種紙張增強劑的生產方法，包 括以下步驟：用紙漿纖維絕干質量4%~13%的均苯三甲酸和2%~7%的次磷酸二氫鈉配制成 混合物水溶液;將紙漿纖維加入所述混合物水溶液中，配制成紙漿含量為lwt%~3wt%的漿 料，該漿料在20~30 °C溫度下處理110~130分鐘；升溫至75~90 °C，在該溫度下處理20~40 分鐘;繼續(xù)升溫至150~170 °C，在該溫度下處理20~40分鐘;所得產物用溫度為20~30 °C的 水洗滌后過濾。
[0010] 作為進一步改進技術方案，本發(fā)明提供的紙張增強劑的生產方法，所述紙漿纖維 為100目以下的短小紙漿纖維。
[0011] 作為進一步改進技術方案，本發(fā)明提供的紙張增強劑的生產方法，所述混合物水 溶液為用紙漿纖維絕干質量7%~13%的均苯三甲酸和3%~7%的次磷酸二氫鈉配制成的混合 物水溶液。
[0012] 本發(fā)明帶來的有益效果:采用次磷酸二氫鈉作為催化劑可極大提高反應效率，降 低反應溫度。均苯三甲酸在反應溫度和催化劑存在的條件下與纖維中的羥基反應使得反應 產物纖維鏈上接上含多羧基的化合物，增加纖維上的羧基含量。當紙張增強劑添加到紙漿 中抄造時，可加強紙漿纖維之間的結合力，從而提高紙張的物理強度。以紙漿中短小纖維為 原料，實現(xiàn)細小纖維資源的綜合利用。
[0013] 本發(fā)明可利用紙漿打漿得到的短小纖維經(jīng)過均苯三甲酸酯化處理即可制備出高 性能的紙張增強劑，原料易得、制備過程簡單、反應條件易于實現(xiàn)、污染很低，適合于工業(yè) 化。
[0014] 用紙漿纖維絕干質量7%~13%的均苯三甲酸和3%~7%的次磷酸二氫鈉配制成的混 合物水溶液。
【具體實施方式】
[0015] 實施例1:將紙漿打漿后過篩制得100目以下的短小纖維；用所述紙漿短小纖維 4wt%的均苯三甲酸和2wt%的次磷酸二氫鈉制成水溶液;將紙漿纖維加入所述混合物水溶液 中，配制成紙漿含量為lwt%的漿料，該漿料在20°C溫度下處理130分鐘；升高溫度至75°C， 短小纖維在此溫度下繼續(xù)處理20分鐘;再將體系溫度升高至150°C處理20分鐘。將所得產物 用20°C蒸餾水處理20分鐘，過濾干燥制得紙張增強劑，羧基含量為56.67mmol/Kg。
[0016] 實施例2:將紙漿打漿后過篩制得100目以下的短小纖維；用所述紙漿短小纖維 7wt%的均苯三甲酸和3wt%的次磷酸二氫鈉制成水溶液;將紙漿纖維加入所述混合物水溶液 中，配制成紙漿含量為1.5wt%的漿料，該漿料在25°C溫度下處理120分鐘;升高溫度至80°C， 短小纖維在此溫度下繼續(xù)處理30分鐘;再將體系溫度升高至160°C處理30分鐘。將所得產物 用25°C蒸餾水處理30分鐘，過濾干燥制得紙張增強劑，羧基含量為73.33mmol/Kg。
[0017] 實施例3:將紙漿打漿后過篩制得100目以下的短小纖維；用所述紙漿短小纖維 10wt%的均苯三甲酸和4.5wt%的次磷酸二氫鈉制成水溶液;將紙漿纖維加入所述混合物水 溶液中，配制成紙漿含量為2wt%的漿料，該漿料在27°C溫度下處理125分鐘;升高溫度至85 °C，短小纖維在此溫度下繼續(xù)處理35分鐘;再將體系溫度升高至165°C處理35分鐘。將所得 產物用27°C蒸餾水處理35分鐘，過濾干燥制得紙張增強劑，羧基含量為83.33mmol/Kg。
[0018] 實施例4:將紙漿打漿后過篩制得100目以下的短小纖維；用所述紙漿短小纖維 13wt%的均苯三甲酸和7wt%的次磷酸二氫鈉制成水溶液;將紙漿纖維加入所述混合物水溶 液中，配制成紙漿含量為3wt%的漿料，該漿料在30°C溫度下處理110分鐘;升高溫度至90°C， 短小纖維在此溫度下繼續(xù)處理40分鐘;再將體系溫度升高至170°C處理40分鐘。將所得產物 用30°C蒸餾水處理40分鐘，過濾干燥制得紙張增強劑，羧基含量為100mm 〇l/Kg。
[0019] 本發(fā)明中羧基含量的檢測采用電導法測定，具體參考文獻(Katz，S.，Beatson， R.P. and Scallan，A.M. Strong and Weak Acidic Groups in Sulfite Pulps, Svensk papperstidning，1984(6) :R48~R53)進行測試。
[0020] 將楊木硫酸鹽漿用水疏解后打漿到40°SR，稀釋至2%〇的濃度，加入絕干紙漿lwt% 實施例1~4制得紙張增強劑，加入絕干紙漿0.5wt%的硫酸鋁，調節(jié)漿料的pH值至5，攪拌均勻 后，按紙漿實驗室紙頁的制備常規(guī)紙頁成型器法(QB/T3703-99)抄取定量60g/m 2的紙頁。在 105°C下熟化20min后，在恒溫恒濕條件下平衡水分24h，按紙和紙板抗張強度的測定恒速拉 伸法（100mm/min)(GB/T 22898-2008)、紙和紙板撕裂度的測定(GB/T 455-2002)、紙耐破度 的測定(GB/T 454-2002)、紙和紙板耐折度的測定(GB/T 457-2008)方法進行測試。
[0021 ]對照例：為相同的楊木漿及試驗條件，在不加入本發(fā)明提供的紙張增強劑的情況 下的試制紙張產品。
[0022]測試結果如下表：
結果表明：隨著紙漿短小纖維改性產品得到的紙張增強劑的羧基含量的增加，紙張的 干抗張強度呈先上升后下降趨勢；耐破指數(shù)與干抗張強度趨勢相似;撕裂指數(shù)先顯著上升 后有較大下降；耐折度呈先顯著上升后略微下降趨勢，但均比對照例的性能好，紙漿短小纖 維羧基增加之后，使纖維之間的結合力增大，抗張指數(shù)、耐折度與耐破度也隨之增大。優(yōu)選 加入紙漿短小纖維絕干量9%~12%的均苯三甲酸，4%~5%的次二磷酸鈉的紙張增強劑，其羧 基含量75~85 mmol/kg，具有較好的技術效果。
[0023]顯然，本發(fā)明不限于以上優(yōu)選實施方式，還可在本發(fā)明權利要求和說明書限定的 精神內，進行多種形式的變換和改進，能解決同樣的技術問題，并取得預期的技術效果，故 不重述。本領域的普通技術人員能從本發(fā)明公開的內容直接或聯(lián)想到的所有方案，只要在 權利要求限定的精神之內，也屬于本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1. 一種紙張增強劑，其特征在于，由以下方法制得：用紙漿纖維絕干質量4%~13%的均 苯三甲酸和2%~7%的次磷酸二氫鈉配制成混合物水溶液;將紙漿纖維加入所述混合物水溶 液中，配制成紙漿含量為lwt%~3wt%的漿料，該漿料在20~30°C溫度下處理110~130分鐘； 升溫至75~90°C，在該溫度下處理20~40分鐘；繼續(xù)升溫至150~170°C，在該溫度下處理20 ~40分鐘;所得產物用溫度為20~30°C的水洗滌后過濾。2. 根據(jù)權利要求1所述的紙張增強劑，其特征在于，所述紙漿纖維為100目以下的短小 紙漿纖維。3. 權利要求1或2所述的紙張增強劑，其特征在于，所述混合物水溶液為用紙漿纖維絕 干質量7%~13%的均苯三甲酸和3%~7%的次磷酸二氫鈉配制成的混合物水溶液。4. 一種制備權利要求1所述紙張增強劑的生產方法，其特征在于，包括以下步驟：用紙 漿纖維絕干質量4%~13%的均苯三甲酸和2%~7%的次磷酸二氫鈉配制成混合物水溶液;將 紙衆(zhòng)纖維加入所述混合物水溶液中，配制成紙衆(zhòng)含量為lwt%~3wt%的衆(zhòng)料，該衆(zhòng)料在20~30 °C溫度下處理110~130分鐘；升溫至75~90°C，在該溫度下處理20~40分鐘；繼續(xù)升溫至 150~170°C，在該溫度下處理20~40分鐘;所得產物用溫度為20~30°C的水洗滌后過濾。5. 根據(jù)權利要求4所述的紙張增強劑的生產方法，其特征在于，所述紙漿纖維為100目 以下的短小紙漿纖維。6. 根據(jù)權利要求4所述的紙張增強劑的生產方法，其特征在于，所述混合物水溶液為用 紙漿纖維絕干質量7%~13%的均苯三甲酸和3%~7%的次磷酸二氫鈉配制成的混合物水溶 液。
【文檔編號】D21H21/18GK106087561SQ201610411295
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月13日 公開號201610411295.0, CN 106087561 A, CN 106087561A, CN 201610411295, CN-A-106087561, CN106087561 A, CN106087561A, CN201610411295, CN201610411295.0
【發(fā)明人】宋先亮, 閆琳雨
【申請人】北京林業(yè)大學