淀粉-脂肪酸改性微粒造纸填料的制备方法

摘要

淀粉-脂肪酸改性微粒造纸填料的制备方法，首先，将淀粉或淀粉改性物溶液与微粒填料共混蒸煮搅拌进行反应；在反应液中加入交联剂；再在反应液中加入脂肪酸，调节混合物的pH到11；向混合物中加入酸性溶液进行中和，调节pH到5，这时有合成物沉淀出来；收集产物并用水冲洗，干燥、冷却、粉碎成粒度不大于80目的颗粒得到微粒填料-淀粉-脂肪酸复合物。本发明可替代5-35％的植物纤维作为填料应用于造纸工业，并可显著提高纸张的强度特征和光学特征。

权利要求

1.淀粉-脂肪酸改性微粒造纸填料的制备方法，其特征在于：

1)首先，按质量份数将1份的淀粉或淀粉改性物制成浓度为1-5％的淀粉或淀粉改性物溶液，然后向其中加入1-4份的微粒填料共混将此悬浊液在60-90℃下充分蒸煮搅拌，反应20-60min；

所述的淀粉改性物为阴离子淀粉、阳离子淀粉或两性淀粉；

所说的微粒填料为碳酸钙、滑石粉、绢英石、煅烧高岭土及其混合物；其中碳酸钙为粒度不大于325目的沉淀碳酸钙或研磨碳酸钙；滑石粉、绢英石的粒度不大于200目；煅烧高岭土的粒度不大于1250目；

2)其次，在反应液中加入淀粉质量0.1-5％的交联剂，反应5-30min，所述的交联剂为甲醛、乙醛、乙二醛、乙烯砜、戊二醛、环氧氯丙烷、环氧溴丙烷、环氧碘丙烷、甲基脲、聚丙烯酰胺甲醛树脂或碳酸钴铵盐；

3)然后，再在反应液中加入淀粉质量5-35％的脂肪酸，调节混合物的pH到11，将反应液搅拌10-30min；

4)在搅拌速度为200r/min的条件下，向混合物中加入酸性溶液进行中和，调节pH到5，这时有合成物沉淀出来；

5)收集产物并用水冲洗，干燥、冷却、粉碎成粒度不大于80目的颗粒得到微粒填料-淀粉-脂肪酸复合物。

说明书

技术领域

本发明涉及一种造纸填料，具体涉及一种淀粉-脂肪酸改性微粒造纸填料的制备方法。

背景技术

如今，造纸工业被一系列严重问题困扰。首先木纤维纸浆价格因世界森林面积逐渐缩小而逐步上涨且供应不足。其次，处理造纸过程中产生的废物和生态方面的要求使在解决这些环境保护问题时也显著提高成本。最后，用于造纸的能源价格也大幅度上涨。
在造纸过程中，为降低造纸成本、改善纸张的光学性能、印刷适应性以及滤水速率，可增加纸张填料；但是，随着填料量的增加，纸张强度、松厚度和挺度将有所降低。为了在不牺牲纸张性能的同时增加填料的比例，虽然已经研究了许多方法来改进纸张强度，其中包括预絮凝法、细胞腔负荷法，并采用了聚合物化学处理填料以及填料-纤维细小组分合成物等。但在高填料含量下，只有预絮凝法可用来解决纸厂的这一实际问题。淀粉在造纸湿部中的应用，是因为它具有相对低的价格和可提高纸张强度的性能。研究表明，在造纸湿部过程中，淀粉吸附到木材纤维上，通过形成氢键而增强结合能力。虽然淀粉能提高纸张强度，但在造纸湿部，增加淀粉含量也会产生问题，如纸浆浆料中原淀粉的留着率很低，不足40％。为增加淀粉在阴离子纤维表面的吸附性，常常在淀粉上引入阳离子基团。但是，对淀粉的这种化学改性增加了造纸的成本。
虽然在淀粉上引入阳离子基团会提高它的吸附性，但是当湿部浆料中含有磨木浆和回收纤维时，其阴离子垃圾含量高，这样淀粉在纤维上的留着仍然是一个问题。而且，在造纸湿部，当阳离子淀粉在纤维上的吸附达到饱和时，不能继续增加阳离子淀粉的用量。因此，淀粉的最大吸附量限制了淀粉在纤维上的吸附量。另外，带阳离子电荷的淀粉也会导致纤维的絮聚，或者如果淀粉的含量很高时会使系统过阳离子化。在造纸中，由于淀粉加入量高而导致成形差和滤水慢也是实际问题。如果淀粉的留着问题不能很好的控制，未留着的淀粉将在白水中积累并且产生树脂、腐浆和黏着等问题。
在使用淀粉包覆填料时，为减少问题的产生和使其作用效率最大化，淀粉包覆层在造纸系统中应该是不溶于水的。现已经开发出了作为填料或离子交换树脂的不溶或微溶的淀粉。最常见的制备方法是用有机溶剂，如乙醇或丙酮，或碱金属盐。如硫酸镁(MgSO4)和硫酸铵((NH4)2SO4)等对蒸煮后淀粉沉积。另外，甲醛、乙醛、乙烯砜、戊二醛、环氧氯丙烷或表氯醇等交联的方法也被用于不溶水淀粉的制备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种淀粉-脂肪酸改性微粒造纸填料的制备方法可显著提高纸产品的物理性能和光学性能的淀粉-脂肪酸改性微粒造纸填料的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
1)首先，按质量份数将1份的淀粉或淀粉改性物制成浓度为1-5％的淀粉或淀粉改性物溶液，然后向其中加入1-4份的微粒填料共混将此悬浊液在60-90℃下充分蒸煮搅拌，反应20-60min；
2)其次，在反应液中加入淀粉质量0.1-5％的交联剂，反应5-30min；
3)然后，再在反应液中加入淀粉质量5-35％的脂肪酸，调节混合物的pH到11，将反应液搅拌10-30min；
4)在搅拌速度为200r/min的条件下，向混合物中加入酸性溶液进行中和，调节pH到5，这时有合成物沉淀出来；
5)收集产物并用水冲洗，干燥、冷却、粉碎成粒度不大于80目的颗粒得到微粒填料-淀粉-脂肪酸复合物。
本发明的淀粉改性物为阴离子淀粉、阳离子淀粉或两性淀粉；微粒填料为碳酸钙、滑石粉、绢英石、煅烧高岭土及其混合物；其中碳酸钙为粒度不大于325目的沉淀碳酸钙或研磨碳酸钙；滑石粉、绢英石的粒度不大于200目；煅烧高岭土的粒度不大于1250目；交联剂为甲醛、乙醛、乙二醛、乙烯砜、戊二醛、环氧氯丙烷、环氧溴丙烷、环氧碘丙烷、表氯醇、甲基脲、聚丙烯酰胺甲醛树脂或碳酸钴铵盐。
本发明制备的微粒填料-淀粉-脂肪酸复合物可部分替代植物纤维作为造纸填料，使用时占纸产品的重量为5-35％，但效果最佳的为8-25％，通过采用这些填料替代部分植物纤维生产的纸产品，该填料可显著提高纸产品的物理性能和光学性能。另外，由于脂肪酸的疏水性，加填微粒填料-淀粉-脂肪酸复合物手抄片的抗水性能得到提高。

具体实施方式

实施例1：首先，按质量份数取1份的淀粉制成浓度为5％的淀粉溶液，然后向其中加入3份的粒度不大于325目的沉淀碳酸钙共混，将此悬浊液在60℃下充分蒸煮搅拌，反应40min；其次，在反应液中加入淀粉质量2％的甲醛，反应20min；然后，再在反应液中加入淀粉质量25％的脂肪酸，调节混合物的pH到11，将反应液搅拌10-30min；在搅拌速度为200r/min的条件下，向混合物中加入酸性溶液进行中和，调节pH到5，这时有合成物沉淀出来；收集产物并用水冲洗，干燥、冷却、粉碎成粒度不大于80目的颗粒得到微粒填料-淀粉-脂肪酸复合物。
实施例2：首先，按质量份数取1份的阴离子淀粉制成浓度为3％的阴离子淀粉溶液，然后向其中加入1份的粒度不大于325目的研磨碳酸钙共混将此悬浊液在80℃下充分蒸煮搅拌，反应50min；其次，在反应液中加入淀粉质量4％的乙醛，反应15min；然后，再在反应液中加入淀粉质量10％的脂肪酸，调节混合物的pH到11，将反应液搅拌10-30min；在搅拌速度为200r/min的条件下，向混合物中加入酸性溶液进行中和，调节pH到5，这时有合成物沉淀出来；收集产物并用水冲洗，干燥、冷却、粉碎成粒度不大于80目的颗粒得到微粒填料-淀粉-脂肪酸复合物。
实施例3：首先，按质量份数取1份的阳离子淀粉制成浓度为1％的阳离子淀粉溶液，然后向其中加入4份的粒度不大于200目的滑石粉共混，将此悬浊液在70℃下充分蒸煮搅拌，反应30min；其次，在反应液中加入淀粉质量0.1％的甲乙烯砜，反应5min；然后，再在反应液中加入淀粉质量5％的脂肪酸，调节混合物的pH到11，将反应液搅拌10-30min；在搅拌速度为200r/min的条件下，向混合物中加入酸性溶液进行中和，调节pH到5，这时有合成物沉淀出来；收集产物并用水冲洗，干燥、冷却、粉碎成粒度不大于80目的颗粒得到微粒填料-淀粉-脂肪酸复合物。
实施例4：首先，按质量份数取1份的两性淀粉制成浓度为4％的两性淀粉溶液，然后向其中加入2份的粒度不大于200目的绢英石共混，将此悬浊液在90℃下充分蒸煮搅拌，反应20min；其次，在反应液中加入淀粉质量3％的环氧氯丙烷，反应10min；然后，再在反应液中加入淀粉质量20％的脂肪酸，调节混合物的pH到11，将反应液搅拌10-30min；在搅拌速度为200r/min的条件下，向混合物中加入酸性溶液进行中和，调节pH到5，这时有合成物沉淀出来；收集产物并用水冲洗，干燥、冷却、粉碎成粒度不大于80目的颗粒得到微粒填料-淀粉-脂肪酸复合物。
实施例5：首先，按质量份数取1份的淀粉制成浓度为2％的淀粉溶液，然后向其中加入1份的粒度不大于1250目的煅烧高岭土共混，将此悬浊液在75℃下充分蒸煮搅拌，反应60min；其次，在反应液中加入淀粉质量5％的碳酸钴铵盐，反应30min；然后，再在反应液中加入淀粉质量35％的脂肪酸，调节混合物的pH到11，将反应液搅拌10-30min；在搅拌速度为200r/min的条件下，向混合物中加入酸性溶液进行中和，调节pH到5，这时有合成物沉淀出来；收集产物并用水冲洗，干燥、冷却、粉碎成粒度不大于80目的颗粒得到微粒填料-淀粉-脂肪酸复合物。