一种以废报纸或废静电复印纸为原料制备纳米纤维素造纸助剂的方法转让专利

申请号 : CN201510617219.0

文献号 : CN105332308B

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相似专利:

发明人 : 高慧孙梦云周亮张丽萍关莹

申请人 : 安徽农业大学

摘要 :

本发明公开了一种以废报纸或废静电复印纸为原料制备纳米纤维素造纸助剂的方法,其特征在于:以废报纸和废静电复印纸作为原料经过脱墨、酸水解制备纳米纤维素,然后将制备好的纳米纤维素作为助剂按照一定比例添加到以国产桉木作为原料制得的浆料中来制备纸张。所制得的纸张主要性能为:抗张指数为90~95N·m·g‑1,撕裂指数为25~30mN·m2·g‑1,耐折度为35~40次。本发明的优点是:以废纸作为制备纳米纤维素的原料,不仅使得废纸可以再次利用,而且有效的提高其利用价值和经济效益,为废报纸的利用提供了一种积极的方法。以制得的纳米纤维素作为造纸助剂,不仅可以提高纸张的性能,而且减少了纸张的制备和使用带来的污染。

权利要求 :

1.一种造纸方法,其特征在于,包括如下步骤:

(1)以火柴棒大小的国产桉木为原料,将其加入蒸煮罐中,以绝干材100g为计,向蒸煮罐中加入150g/L的NaOH 102.7ml,70g/L的Na2S 82.7ml,加水调至液比为1∶4~5,混合均匀后,开始加热,当温度上升到118~122℃时,打开放气阀,放气4~5min,然后关闭放气阀继续加热至140~145℃并保温50~60min,最后升温至155~160℃并保温1.5~2h;

(2)将蒸煮罐中的浆料取出用水洗至中性,并将浆浓调为8~10%,待进一步漂白;

(3)将步骤(2)的浆料放在压力反应釜中,加入占国产桉木原料质量0.5~1%的硫酸镁、3~4%的NaOH,在0.6~0.8MPa的氧气条件保护下,将反应釜升温至80~85℃并保温80~90min,将反应后的浆料经打浆、疏解后所得纸浆待用;

(4)取步骤(3)制备的纸浆用搅拌机不断搅拌的同时向疏解后的浆料中加入占国产桉木原料质量3~5%纳米纤维素,疏解机疏解10min,结束后用PK-3A抄片器抄成定量为60g/2

m的纸页,并于90~98℃下真空干燥8~9min,即得干燥的纸页;

所述纳米纤维素选自以废报纸为原料制备纳米纤维素或以废静电复印纸为原料制备纳米纤维素;

以废报纸为原料制备纳米纤维素制备方法如下:

以废报纸为原料,经过脱墨、酸水解制得,具体步骤如下:

A、脱墨

将废纸碎片放入70~80℃的热水中调成质量分数5~8%的纸浆浓度,然后加入占废纸碎片质量4~6%的NaOH、10~12%的H2O2、8~10%的Na2SiO3;充分混合后进行疏解处理;再将疏解所得的浆料在70~80℃条件下恒温反应50~60min;将反应后的浆料洗至中性,备用;

B、酸水解

将步骤A脱墨处理后的浆料在-2~0℃的冰浴下,与质量浓度55~65%的浓硫酸按1:8的质量比进行混合,所述浓硫酸是按1~2ml/s的速度缓慢地滴加入浆料之中,冰浴搅拌5~

10min,然后在40~50℃热水浴中搅拌水解50~60min,水解后离心,收集沉淀,并将沉淀洗涤至中性,最后经超声处理得纳米纤维素悬浮液;所述纳米纤维素悬浮液经浓缩、干燥即得纳米纤维素;

所述酸水解步骤中,浓硫酸的浓度为61%,冰浴搅拌时间为10min,热水浴温度为40℃,热水解时间为60min;

以废静电复印纸为原料制备纳米纤维素制备方法如下,以废静电复印纸为原料,经过脱墨、酸水解制得,具体步骤如下:A、脱墨

(1)将废废静电复印纸粉粹后,于常温水中浸泡20~24h,浸泡后加水将纸浆浓度调至

12~15%;

(2)将步骤(1)的纸浆进行打浆、疏解,疏解完成后所得浆料待用;

(3)向步骤(2)的浆料中加入占废废静电复印纸质量1~2%的NaOH、2~4%的Na2SiO3、

0.5~1.5%的H2O2、0.4~0.6%的EDTA,调整浆浓为2~4%,然后在60~70℃的恒温水浴搅拌反应50~60min;

(4)将步骤(3)反应后纸浆倒入洗浆袋中洗涤至中性,待用;

B、酸水解

将步骤A脱墨处理后的浆料在-2~0℃的冰浴下,与质量浓度55~65%的浓硫酸按1:8的质量比进行混合,所述浓硫酸是按1~2ml/s的速度缓慢地滴加入浆料之中,冰浴搅拌5~

10min,然后在40~50℃热水浴搅拌水解50~60min,水解后离心,收集沉淀,并将沉淀洗涤至中性,最后经超声处理得纳米纤维素悬浮液,所述纳米纤维素悬浮液经浓缩、干燥即得纳米纤维素。

2.根据权利要求1所述的一种造纸方法,其特征在于,以废报纸为原料制备纳米纤维素的脱墨步骤中,浆料浓度为5%,NaOH用量为5%、H2O2用量为10%、Na2SiO3用量为10%,反应温度为80℃,反应时间为60min。

3.根据权利要求1所述的一种种造纸方法,其特征在于,以废报纸为原料制备纳米纤维素的脱墨步骤中疏解机的转速为1500r/min,疏解时间为45min。

4.根据权利要求1所述的一种种造纸方法,其特征在于,以废报纸为原料制备纳米纤维素的酸水解步骤中,浓硫酸的浓度为61%,冰浴搅拌时间为10min,热水浴温度为40℃,热水解时间为60min。

5.根据权利要求1所述的一种种造纸方法,其特征在于,以废废静电复印纸为原料制备纳米纤维素的脱墨的步骤(3)中纸浆浓度为2.5%,NaOH的用量为1%,Na2SiO3的用量为3%、H2O2的用量为1%、EDTA的用量为0.4%,恒温水浴温度为70℃,反应时间为60min。

6.根据权利要求1所述的一种造纸方法,其特征在于,以废废静电复印纸为原料制备纳米纤维素的酸水解步骤中,浓硫酸的浓度为60%,冰浴搅拌时间为10min,热水浴温度为40℃,热水解时间为60min。

说明书 :

一种以废报纸或废静电复印纸为原料制备纳米纤维素造纸助

剂的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及制浆造纸领域,具体涉及是一种以废报纸或废静电复印纸为原料制备纳米纤维素造纸助剂的方法。

背景技术

[0002] 现今全世界范围内都面临着严峻的环境问题和资源的持续利用问题,利用废弃物制备新材料及对其再加工和循环利用日益受到重视。纸再生利用具有投资省、能耗低、节约原料、降低化学药品的消耗、保护森林资源等优点,因此,废纸回用日益受到造纸工业的重视。据中国造纸协会预测2011-2020年我国纸品废弃量将达53598万吨,而用于再生资源造纸的国废回收率仅为43.8%,废纸的回收利用存在巨大潜力。随着社会的进步和人民生活质量的提高,对各种具有特殊功能的纸张品种及用量的要求越来越大,现代化的工业技术和生活方式对纸张的性能提出了许多新的要求,而这些要求几乎都要通过添加各种功能的造纸助剂来实现。我国造纸助剂的开发起步较晚,虽然近年来我国造纸工业持续高速发展,但是总体情况是数量少、品种不多,并不能满足造纸行业技术进步和产品更新换代的要求。由于造纸助剂品种单一、产品质量不稳定使得制得的纸张的性能不能满足市场需求的问题日益突出。目前,环保绿色、并且能够有效的提高纸张性能的造纸助剂的开发日益受到人们的关注。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供一种以废报纸或废静电复印纸为原料制备纳米纤维素造纸助剂的法,不仅能够解决由于目前造纸助剂品种单一、质量不稳定造成制得的纸张性能不尽人意的问题,而且能够更好的利用废纸,提高废纸的利用价值和经济效益。
[0004] 为了达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
[0005] 一种以废报纸为原料制备纳米纤维素造纸助剂的方法,其特征在于,以废报纸为原料,经过脱墨、酸水解制得,具体步骤如下:
[0006] A、脱墨
[0007] 将废纸碎片放入70-80℃的热水中调成质量分数5-8%的纸浆浓度,然后加入占废纸碎片质量4-6%的NaOH、10-12%的H2O2、8-10%的Na2SiO3;充分混合后进行疏解处理;再将疏解所得的浆料在70-80℃条件下恒温反应50-60min;将反应后的浆料洗至中性,备用。
[0008] B、酸水解
[0009] 将步骤A脱墨处理后的浆料在-2-0℃的冰浴下,与质量浓度55-65%的浓硫酸按1:8的质量比进行混合,所述浓硫酸是按1-2ml/s的速度缓慢地滴加入浆料之中,冰浴搅拌5-
10min,然后在40-50℃热水浴搅拌水解50-60min,水解后离心,收集沉淀,并将沉淀洗涤至中性,最后经超声处理得纳米纤维素悬浮液;所述纳米纤维素悬浮液经浓缩、干燥即得纳米纤维素。
[0010] 作为优选,所述脱墨步骤中,浆料浓度为5%,NaOH用量为5%、H2O2用量为10%、Na2SiO3用量为10%,反应温度为80℃,反应时间为60min。
[0011] 作为优选,所述脱墨步骤中疏解机的转速为1500r/min,疏解时间为45min。
[0012] 作为优选,所述酸水解步骤中,浓硫酸的浓度为61%,冰浴搅拌时间为10min,热水浴温度为40℃,热水解时间为60min。
[0013] 本发明同时请求保护一种以废静电复印纸为原料制备纳米纤维素造纸助剂的方法,其特征在于,以废静电复印纸为原料,经过脱墨、酸水解制得,具体步骤如下:
[0014] A、脱墨
[0015] (1)将废静电复印纸粉粹后,于常温水中浸泡20-24h,浸泡后加水将纸浆浓度调至12-15%;
[0016] (2)将步骤(1)的纸浆进行打浆、疏解,疏解完成后所得浆料待用;
[0017] (3)向步骤(2)的浆料中加入占废静电复印纸质量1-2%的NaOH、2-4%的Na2SiO3、0.5-1.5%的H2O2、0.4-0.6%的EDTA,调整浆浓为2-4%,然后在60-70℃的恒温水浴搅拌反应50-60min;
[0018] (4)将步骤(3)反应后纸浆倒入洗浆袋中洗涤至中性,待用;
[0019] B、酸水解
[0020] 将步骤A脱墨处理后的浆料在-2-0℃的冰浴下,与质量浓度55-65%的浓硫酸按1:8的质量比进行混合,所述浓硫酸是按1-2ml/s的速度缓慢地滴加入浆料之中,冰浴搅拌5-
10min,然后在40-50℃热水浴搅拌水解50-60min,水解后离心,收集沉淀,并将沉淀洗涤至中性,最后经超声处理得纳米纤维素悬浮液,所述纳米纤维素悬浮液经浓缩、干燥即得纳米纤维素。
[0021] 作为优选,所述脱墨的步骤(3)中纸浆浓度为2.5%,NaOH的用量为1%,Na2SiO3的用量为3%、H2O2的用量为1%、EDTA的用量为0.4%,恒温水浴温度为70℃,反应时间60min。
[0022] 作为优选,所述酸水解步骤中,浓硫酸的浓度为60%,冰浴搅拌时间为10min,热水浴温度为40℃,热水解时间为60min。
[0023] 本发明还请求保护一种造纸方法,其特征在于,包括如下步骤:
[0024] (1)以火柴棒大小的国产桉木为原料,将其加入蒸煮罐中,以绝干材100g为计,向蒸煮罐中加入150g/L的NaOH 102.7ml,70g/L的Na2S 82.7ml,加水调至液比为1∶4-5,混合均匀后,开始加热,当温度上升到118-122℃时,打开放气阀,放气4-5min,然后关闭放气阀继续加热至140-145℃并保温50-60min,最后升温至155-160℃并保温1.5-2h;
[0025] (2)将蒸煮罐中的浆料取出用水洗至中性,并将浆浓调为8-10%,待进一步漂白;
[0026] (3)将步骤(2)的浆料放在压力反应釜中,加入占国产桉木原料质量0.5-1%的硫酸镁、3-4%的NaOH,在0.6-0.8MPa的氧气条件保护下,将反应釜升温至80-85℃并保温80-90min,将反应后的浆料经打浆、疏解后所得纸浆待用;
[0027] (4)取步骤(3)制备的纸浆用搅拌机不断搅拌的同时向疏解后的浆料中加入占国产桉木原料质量3-5%纳米纤维素,疏解机疏解10min,结束后用PK-3A抄片器抄成定量为2
60g/m的纸页,并于90-98℃下真空干燥8-9min,即得干燥的纸页。
[0028] 与已有技术相比,本发明有益效果体现在:
[0029] 1)本发明提供一种在造纸纸浆中添加纳米纤维素作为助剂制备的性能优异的纸张,其主要性能为:抗张指数在82-95N·m·g-1之间,撕裂指数在21-24mN·m2·g-1之间,耐折度为35-40次。
[0030] 2)本发明纳米纤维素是一种天然无污染的有机材料,用其作为造纸助剂,能够减少纸张的制备和使用带来的污染,是一种绿色环保的造纸助剂。
[0031] 3)本发明制备纳米纤维素所用的原料为废纸,不仅使得废纸可以再次利用,而且有效的提高其利用价值和经济效益,为废报纸的利用提供了一种积极的制备方法。

附图说明

[0032] 图1是废报纸在脱墨前扫描电镜下的效果图。
[0033] 图2是废报纸在脱墨后扫描电镜下的效果图。
[0034] 图3是纳米纤维素原子力显微镜图1。
[0035] 图4是纳米纤维素原子力显微镜图2。
[0036] 图5是脱墨前的废静电复印纸扫描电镜图。
[0037] 图6是脱墨后的废静电复印纸扫描电镜图。
[0038] 图7是X衍射分析图。
[0039] 图7中,J:是废静电复印纸JT:脱墨后的废静电复印纸。
[0040] 图8是红外光谱图。
[0041] 图8中,J:废静电复印纸JT:脱墨后的废静电复印纸X:纯纤维素。
[0042] 图9是原子力显微镜扫描图。

具体实施方式

[0043] 下面通过具体实施例,对本发明作进一步详细说明。
[0044] 实施例1
[0045] 一种以废报纸为原料制备纳米纤维素造纸助剂的方法,以废报纸为原料,经过脱墨、酸水解制得,具体步骤如下:
[0046] A、脱墨
[0047] 1)实验原理:将粘附在纤维表面的油墨粒子通过化学药品、机械外力和加热等作用是其与纤维分离,并从纸浆分离出去的过程。
[0048] 2)仪器设备:疏解机、恒温水浴锅、分析天平、玻璃棒
[0049] 3)化学药品:NaOH、Na2SiO3·9H2O、脱墨剂、过氧化氢
[0050] 4)具体步骤为:将废纸碎片放入70-80℃的热水中调成质量分数5-8%的纸浆浓度,然后加入占废纸碎片质量4-6%的NaOH、10-12%的H2O2、8-10%的Na2SiO3;充分混合后进行疏解处理;再将疏解所得的浆料在70-80℃条件下恒温反应50-60min;将反应后的浆料洗至中性,备用
[0051] B、酸水解
[0052] 1)实验原理:纤维素与酸发生水解反应,将纤维素中的无定形区去除,在减少微晶纤维素尺寸的同时,制备出高结晶度的纤维素。
[0053] 2)实验仪器:分析天平、搅拌器、低温恒温反应浴、恒温水浴锅、超声仪、超声洗涤器、可控温烘箱、原子力显微镜
[0054] 3)化学药品:浓硫酸
[0055] 4)具体步骤为:将步骤A脱墨处理后的浆料在-2-0℃的冰浴下,与质量浓度55-65%的浓硫酸按1:8的质量比进行混合,所述浓硫酸是按1-2ml/s的速度缓慢地滴加入浆料之中,冰浴搅拌5-10min,,然后在40-50℃热水浴搅拌水解50-60min,水解后离心,收集沉淀,并将沉淀洗涤至中性,最后经超声处理得纳米纤维素悬浮液;所述纳米纤维素悬浮液经浓缩、干燥即得纳米纤维素。
[0056] 脱墨步骤中疏解机的转速为1500r/min,疏解时间为45min。
[0057] 作为优选,冰浴搅拌时间为10min,热水浴温度为40℃,热水解时间为60min。废旧报纸处理前后化学组分测试
[0058] 苯-醇抽提物的测定(参见GB/T 2677.6-1994),综纤维素的测定(参见GB2677.10-81),纤维素的测定(参见GB2677.10-81),戊聚糖的测定方法:(参见GB/T2677.9-1994),Klason木素的测定(参见GB2677.8-81),酸溶木素含量的测定(参见GB/T10337-1989)。
[0059] 废报纸脱墨工艺的确定
[0060] 根据表1,通过白度仪测出白度比较所有方案,脱墨效果最好为实验方案8,其脱墨条件:浆浓5%、NaOH用量5%、H2O2用量10%、Na2SiO3用量10%。
[0061] 表1 废报纸的脱墨工艺实验方案
[0062]
[0063] (表1中,脱墨反应温度为80℃,反应时间为60min。)
[0064] 废报纸在脱墨前后扫描电镜下的效果
[0065] 由图1可看出,废报纸纤维上附着着很多油墨粒子,而图2、3中的废纸浆纤维上几乎不存在油墨粒子。对比图1、2、3可知,脱墨后的纤维较为光滑,而其长度和宽度看不出变化。为了减少后期硫酸水解制备纳米纤维素工艺的影响因子,要尽量做到脱墨完全,以减少油墨粒子等杂质影响后期的实验效果。
[0066] 废报纸处理前后化学组分的对比分析
[0067] 表2 废报纸处理前后化学组成比较
[0068]
[0069] 由表2可知,经脱墨工艺后苯醇抽提物下降较为明显,未经处理的废报纸苯醇抽提物高达0.85%,这其中可能包含了废报纸中油墨的成分;经脱墨处理后的纤维素含量增加,这是因为木质素在实验过程中被破坏除去,导致纤维素的含量增加。
[0070] 废报纸处理前后聚合度的对比分析
[0071] 由表3可知,废报纸在经过脱墨处理后,纸浆中纤维素的平均聚合度明显增加。这是因为废报纸在经过每一步化学处理后都会有洗浆这一程序,在洗涤过程小纤维被洗掉,留下的大纤维提高了整体的平均聚合度。
[0072] 表3 废报纸处理前后平均聚合度
[0073]
[0074] 废报纸处理前后纤维形态分析
[0075] 表4 废报纸处理前后纤维长度与宽度的比较
[0076]
[0077] 由表4可知,废报纸经脱墨处理后纤维长度和宽度较废报纸没有明显变化,说明本实验中脱墨、漂白方法对纤维损伤不大,是比较好的处理工艺。
[0078] 硫酸水解制备纳米纤维素工艺条件
[0079] 表5 硫酸水解制备纳米纤维素方案
[0080]
[0081] 根据表5中方案制备纳米纤维素,采用原子力显微镜观察已制备的纳米纤维素形态与分布,优化出最佳工艺条件。其中方案13得到的纳米纤维素图像如图3所示,可看出纳米纤维素的长径比比较大且分散较均匀。而其它方案制的纳米纤维素的颗粒较大,分散不均匀,如图4所示,由此可见,硫酸水解制备纳米纤维素最佳工艺条件为H2SO4浓度61%,冰浴搅拌10min,40℃水解1h,8000rpm离心10min,在360kW下超声25min。
[0082] 实施例2
[0083] 一种以废静电复印纸为原料制备纳米纤维素造纸助剂的方法,以废静电复印纸为原料,经过脱墨、酸水解制得,具体步骤如下:
[0084] A、脱墨
[0085] (1)将废静电复印纸粉粹后,于常温水中浸泡20-24h,浸泡后加水将纸浆浓度调至12-15%;
[0086] (2)将步骤(1)的纸浆进行打浆、疏解,疏解完成后所得浆料待用;
[0087] (3)向步骤(2)的浆料中加入占废静电复印纸质量1-2%的NaOH、2-4%的Na2SiO3、0.5-1.5%的H2O2、0.4-0.6%的EDTA,调整浆浓为2-4%,然后在60-70℃的恒温水浴搅拌反应50-60min;
[0088] (4)将步骤(3)反应后纸浆倒入洗浆袋中洗涤至中性,待用;
[0089] B、酸水解
[0090] 将步骤A脱墨处理后的浆料在-2-0℃的冰浴下,与质量浓度55-65%的浓硫酸按1:8的质量比进行混合,所述浓硫酸是按1-2ml/s的速度缓慢地滴加入浆料之中,冰浴搅拌5-
10min,,然后在40-50℃热水浴搅拌水解50-60min,水解后离心,收集沉淀,并将沉淀洗涤至中性,最后经超声处理得纳米纤维素悬浮液,所述纳米纤维素悬浮液经浓缩、干燥即得纳米纤维素。
[0091] 作为优选,所述脱墨的步骤(3)中纸浆浓度为2.5%,NaOH的用量为1%,Na2SiO3的用量为3%、H2O2的用量为1%、EDTA的用量为0.4%,恒温水浴温度为70℃,反应时间为60min。
[0092] 作为优选,所述酸水解步骤中,浓硫酸的浓度为60%,冰浴搅拌时间为10min,热水浴温度为40℃,热水解时间为60min。
[0093] 废静电复印纸的脱墨工艺参数的确定
[0094] 表6 废静电复印纸的脱墨工艺条件
[0095]
[0096]
[0097] 根据后期检测和继续实验,发现在所用的所有方案中,脱墨工艺为:经过10min打浆处理、浆浓2.5%、1%NaOH、3%NaSiO3、1%H2O2、0.4%EDTA、70℃水浴处理1h时,观察到浆料表面附着的油墨最少。
[0098] 废静电复印纸的化学组成
[0099] 表7 废静电复印纸脱墨前后化学组成比较
[0100]
[0101] 由表7可知,脱墨后废静电复印纸的纤维素和戊聚糖含量所占比例提高,而苯醇抽提物、木质素所占的比例降低,说明脱墨过程中在脱墨的同时纤维素和戊聚糖被保留了下来,其他物质则被部分去除掉。这样的话,提高了纤维素得率也降低了其他物质对后期实验的干扰,因此这种脱墨工艺既满足脱墨要求也对后续实验有帮助。
[0102] 废静电复印纸的白度和聚合度
[0103] 表8 废静电复印纸脱墨前后的白度和聚合度
[0104]
[0105] 由表8可知,脱墨后的废静电复印纸白度和聚合度明显提高,说明脱墨工艺有效地去除了废静电复印纸中的油墨,因此白度提高;而在脱墨时细小纤维去除,观测出的聚合度也因此得到提高。
[0106] 废静电复印纸脱墨前后的纤维形态
[0107] 表9 废静电复印纸脱墨前后的纤维形态
[0108]
[0109] 由表9可知,废静电复印纸在脱墨后纤维长度和纤维宽度都有所降低,说明在脱墨时,废静电复印纸的纤维本身也受到了影响,产生了一定的损失,正因为如此油墨颗粒和细小纤维才从浆料中分离出来。
[0110] 废静电复印纸脱墨前后在扫描电镜下的效果图
[0111] 由图5和图6可知,可以清晰地看出脱墨前的废静电复印纸纤维分布杂乱无章,纤维表面附着有许多油墨,而且纤维表面粗糙不平,更是有许多的细小纤维。而脱墨后的废静电复印纸纤维排序整齐、纤维表面干净平整、细小纤维全部消失。因此可以知道,通过脱墨废静电复印纸的油墨颗粒和细小纤维被除去,纤维的形态得到进一步的优化,这些都有利于后面的溶解步骤。
[0112] X射线衍射分析
[0113] 由图7可知,脱墨前的废静电复印纸和脱墨后的废静电复印纸衍射峰的位置基本保持一致,因此可以认为脱墨前后废静电复印纸的纤维类型并没有被改变。
[0114] 表10.废静电复印纸脱墨前后结晶度比较
[0115]
[0116] 而由表10可知,脱墨前后废静电复印纸的纤维结晶度并没有太大的改变,因此可以知道脱墨过程并没有对废静电复印纸的纤维结构造成什么影响。
[0117] 红外光谱分析
[0118] 由图8可知,脱墨前后的废静电复印纸与纯纤维素相比,谱图上的特征峰均没有明显的变化,说明废静电复印纸的纤维素含量非常高,而且脱墨没有对废静电复印纸纤维的化学结构造成伤害。
[0119] 制备纳米纤维素工艺的确定
[0120] 实验采用方法是:分别尝试不同的硫酸浓度、热处理温度和热处理时间,其中硫酸浓度有:55%、60%、65%;热处理温度有:35℃、40℃、45℃;热处理时间有:1h、2h、3h。实验中固定的条件有:6g纸浆、低温处理(-2℃、10min)、超声处理(360kW、10min)。
[0121] 表11.制备纳米纤维素工艺
[0122]
[0123] 通过原子力显微镜扫描图分析,纳米纤维素工艺最佳为方案6,如图9所示,该工艺条件下制备的纤维素颗粒较小,分散均匀。
[0124] 实施例3
[0125] 一种造纸方法,包括如下步骤:
[0126] (1)以火柴棒大小的国产桉木为原料,将其加入蒸煮罐中,以绝干材100g为计,向蒸煮罐中加入150g/L的NaOH 102.7ml,70g/L的Na2S 82.7ml,加水调至液比为1∶4-5(质量体积比),混合均匀后,开始加热,当温度上升到118-122℃时,打开放气阀,放气4-5min,然后关闭放气阀继续加热至140-145℃并保温50-60min,最后升温至155-160℃并保温1.5-2h;
[0127] (2)将蒸煮罐中的浆料取出用水洗至中性,并将浆浓调为8-10%,待进一步漂白;
[0128] (3)将步骤(2)的浆料放在压力反应釜中,加入占国产桉木原料质量0.5-1%的硫酸镁、3-4%的NaOH,在0.6-0.8MPa的氧气条件保护下,将反应釜升温至80-85℃并保温80-90min,将反应后的浆料经打浆、疏解后所得纸浆待用;
[0129] (4)取步骤(3)制备的纸浆用搅拌机不断搅拌的同时向疏解后的浆料中加入占国产桉木原料质量3-5%纳米纤维素,疏解机疏解10min,结束后用PK-3A抄片器抄成定量为2
60g/m的纸页,并于90-98℃下真空干燥8-9min,即得干燥的纸页。
[0130] 本方法制备的纸张性能如表12所示。
[0131] 表12 纸张性能参数
[0132]