一种硫酸钙晶须造纸原料的改性方法技术

本发明专利技术涉及一种硫酸钙晶须造纸原料的改性方法，属于造纸技术领域。本发明专利技术硫酸钙晶须改性方法为将原料硫酸钙晶须分散于加有改性剂的水中，在一定温度下充分搅拌后过滤即得改性硫酸钙晶须，所述改性剂为十水磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、羧甲基纤维素钠、阳离子淀粉(CS)中的两种或多种。本发明专利技术改性后的硫酸钙晶须用于造纸中，可以显著提高晶须在纸中的留着率及纸张强度。本发明专利技术方法制备得到的改性硫酸钙晶须可以代替20～35％的木(竹)浆作为造纸原料，硫酸钙晶须原料易得，价格便宜，可以显著降低造纸成本；同时也减少了传统造纸给环境造成的污染。本发明专利技术是一种显著提高晶须留着率、增强纸张强度、对环境友好的硫酸钙晶须造纸原料的改性方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于造纸
，特别涉及一种造纸原料，具体为一种硫酸钙晶须造纸原料的改性方法。
技术介绍
在现在的造纸工业中，植物纤维是造纸原料的主休，特别木材纤维是造纸的优良原料。然而，木材资源在造纸行业的使用，不仅加剧了森林面积的减少，也给环境带来了较大的污染。因此，开发寻求其它非木材纤维资源替代传统植物纤维是造纸业的一个新的方向发展。矿物纤维因具有价格低，污染小，近些年在造纸行业替代部分植物纤维的研究越来越受关注。硫酸钙晶须微溶于水，晶须长径比高达10～300，尺寸介于植物纤维与传统填料之间，无毒、价格低廉、强度高、耐腐蚀、阻燃、电绝缘和耐高温等优点，且其来源广泛，价格便宜易得，将其作为造纸原料代替植物纤维在造纸上使用将会产生巨大的经济效益，逐渐成为造纸行业关注的热点。硫酸钙晶须具有纯度高、白度高、磨耗低、耐酸碱等造纸原料的基本性能，但大量研究证明，硫酸钙晶须与水接触后易发生水化反应，导致其晶体结构和性能不稳定；如果直接作为造纸原料应用，硫酸钙晶须则会因其不稳定和表面有机化学键少的特点而引起它在造纸过程中留着率低和纸张强度下降的现象。另一方面，因硫酸钙晶须的溶解性，造纸白水系统中产生钙离子和硫酸根离子也会导致造纸湿部化学品用量增加、纸机运转性能降低等系列问题。因此，硫酸钙晶须必须在适当的改性条件下才能确保其满足造纸行业的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种对硫酸钙晶须造纸原料进行改性的方法，使改性后的硫酸钙晶须能代替部分植物纤维造纸原料，从而降低造纸成本，减少对环境的污染。本专利技术目的通过以下技术方案来实现：一种硫酸钙晶须造纸原料的改性方法，所述改性方法为将原料硫酸钙晶须分散于加有改性剂的水中，在一定温度下充分搅拌后过滤即得改性硫酸钙晶须。作为本专利技术硫酸钙晶须造纸原料改性方法具体实施例的一种优选，所述硫酸钙晶须为二水硫酸钙晶须、半水硫酸钙晶须或无水硫酸钙晶须。作为本专利技术硫酸钙晶须造纸原料改性方法具体实施例的一种优选，所述水与原料硫酸钙晶须的质量比为8:1～12:1，所述温度为80～90℃，所述搅拌时间为30～50min。作为本专利技术硫酸钙晶须造纸原料改性方法具体实施例的一种优选，所述水与原料硫酸钙晶须的质量比为10:1，所述温度为85℃，所述搅拌时间为40min。作为本专利技术硫酸钙晶须造纸原料改性方法具体实施例的一种优选，所述改性剂为十水磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、羧甲基纤维素钠、阳离子淀粉中的两种或多种；所述改性剂的加入总量为硫酸钙干晶须质量的0.2～16％。作为本专利技术硫酸钙晶须造纸原料改性方法具体实施例的一种优选，所述十水磷酸钠的加入量为硫酸钙干晶须质量的0.2～5％；所述三聚磷酸钠的加入量为硫酸钙干晶须质量的0.5～3％；所述六偏磷酸钠的加入量为硫酸钙干晶须质量的0～3％；所述羧甲基纤维素钠的加入量为硫酸钙干晶须质量的0～2％，所述阳离子淀粉的加入量为硫酸钙干晶须质量的0～3％。作为本专利技术硫酸钙晶须造纸原料改性方法具体实施例的一种优选，所述十水磷酸钠的加入量为硫酸钙干晶须质量的0.5％；所述三聚磷酸钠的加入量为硫酸钙干晶须质量的1％；所述六偏磷酸钠的加入量为硫酸钙干晶须质量的1％；所述羧甲基纤维素钠的加入量为硫酸钙干晶须质量的2％，所述阳离子淀粉的加入量为硫酸钙干晶须质量的0.1％。作为本专利技术硫酸钙晶须造纸原料改性方法具体实施例的一种优选，所述十水磷酸钠的加入量为硫酸钙干晶须质量的3％；所述三聚磷酸钠的加入量为硫酸钙干晶须质量的2％；所述六偏磷酸钠的加入量为硫酸钙干晶须质量的2％；所述羧甲基纤维素钠的加入量为硫酸钙干晶须质量的0.5％，所述阳离子淀粉的加入量为硫酸钙干晶须质量的2％。本专利技术还提供利用上述改性方法制备得到的改性硫酸钙晶须造纸原料，进一步，所述改性硫酸钙晶须造纸原料的溶解度≤0.005％。本专利技术的有益效果：本专利技术通过加入改性剂对硫酸钙晶须进行改性，改性后的硫酸钙晶须用于造纸中可以显著提高晶须的留着率，增强纸张的强度。本专利技术方法制备得到的改性硫酸钙晶须可以代替20～35％的木(竹)浆作为造纸原料，与传统造纸填料所起作用不同，硫酸钙晶须原料易得，价格便宜，作为造纸原料可以显著降低造纸成本；同时，可以减少植物纤维的使用量，降低对环境的污染。本专利技术是一种能显著提高晶须留着率、增强纸张强度、对环境友好的硫酸钙晶须造纸原料的改性方法。附图说明图1为实施例1改性前后硫酸钙晶须表面扫描电镜图，其中A为改性前，B为改性后；图2为实施例1改性硫酸钙晶须EDS能谱分析图；图3为实施例1改性前后硫酸钙晶须红外光谱图，其中a为改性前，b为改性后；图4为本专利技术硫酸钙晶须改性原理图，其中，CS表示阳离子淀粉官能团缩写。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。一种硫酸钙晶须造纸原料的改性方法，所述改性方法为将原料硫酸钙晶须溶解分散于加有改性剂的水中，在一定温度下充分搅拌后过滤即得改性硫酸钙晶须。本专利技术中改性剂对硫酸钙晶须的作用有两个作用，一方面，改性剂降低了硫酸钙晶须在水中的溶解度(溶解度≤0.005％)；另一方面改性剂使硫酸钙晶须表面增加了较多的化学亲水官能团。这样一来，就实现了晶须在纸张中留着率高和增强的作用。本专利技术硫酸钙晶须优选二水硫酸钙晶须、半水硫酸钙晶须或无水硫酸钙晶须。这些都是市场上常见的、比较易得的原料，且价格便宜，能够达到降低成本的目的。为了使硫酸钙晶须在水中充分改性和分散，将水与硫酸钙晶须的质量比设定为8:1～12:1，优选为10:1；同时，将温度设定为80～90℃，优选为85℃，有助于硫酸钙晶须在水中较好的完成改性和分散；另外，搅拌有助于硫酸钙晶须与改性剂的充分混合，加速改性、提高改性效率，搅拌时间为30～50min，优选为40min。本专利技术所述改性剂为十水磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、羧甲基纤维素钠、阳离子淀粉中的两种或多种；且改性剂的加入总量优选为硫酸钙干晶须质量的0.2～16％。进一步，所述十水磷酸钠的加入量为硫酸钙干晶须质量的0.2～5％，优选为0.5％、3％；所述三聚磷酸钠的加入量为硫酸钙干晶须质量的0.5～3％，优选为1％、2％；所述六偏磷酸钠的加入量为硫酸钙干晶须质量的0～3％，优选为1％、2％；所述羧甲基纤维素钠的加入量为硫酸钙干晶须质量的0～2％，优选为2％、0.5％；所述阳离子淀粉的加入量为硫酸钙干晶须质量的0～3％，优选为0.1％、2％。本专利技术中各改性剂按其功能分为三类。第一类为十水磷酸钠，主要起阻止硫酸钙溶解；第二类为三聚磷酸钠和六偏磷酸钠，主要起过度键接作用；第三类为羧甲基纤维素钠和阳离子淀粉，主要起键合植物纤维的作用。这三类试剂功能各自不同但又相互关联，首先为了阻止硫酸钙的溶解，利用磷酸钙溶度积远小于硫酸钙的事实，第一类改性剂十水磷酸钠可在硫酸钙晶须表面形成一层更难溶解的磷酸钙，阻止内层硫酸钙溶解；第二类试剂三聚和六偏磷酸盐在水中聚合磷酸根以中长链的形式存在，这种链一端容易与第一类改性剂作用的磷酸钙发生化学键连接，形成一类富含羟基的中长链有机层。另外，在温度作用下三聚和六偏磷酸盐可水解出少量磷酸根，水解产生的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硫酸钙晶须造纸原料的改性方法，其特征在于，所述改性方法为将原料硫酸钙晶须分散于加有改性剂的水中，在一定温度下充分搅拌后过滤即得改性硫酸钙晶须。

【技术特征摘要】
1.一种硫酸钙晶须造纸原料的改性方法，其特征在于，所述改性方法为将原料硫酸钙晶须分散于加有改性剂的水中，在一定温度下充分搅拌后过滤即得改性硫酸钙晶须。2.如权利要求1所述一种硫酸钙晶须造纸原料的改性方法，其特征在于，所述硫酸钙晶须为二水硫酸钙晶须、半水硫酸钙晶须或无水硫酸钙晶须。3.如权利要求1所述一种硫酸钙晶须造纸原料的改性方法，其特征在于，所述水与原料硫酸钙晶须的质量比为8:1～12:1，所述温度为80～90℃，所述搅拌时间为30～50min。4.如权利要求3所述一种硫酸钙晶须造纸原料的改性方法，其特征在于，所述水与原料硫酸钙晶须的质量比为10:1，所述温度为85℃，所述搅拌时间为40min。5.如权利要求1所述一种硫酸钙晶须造纸原料的改性方法，其特征在于，所述改性剂为十水磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、羧甲基纤维素钠、阳离子淀粉中的两种或多种；所述改性剂的加入量为硫酸钙干晶须质量的0.2～16％。6.如权利要求5所述一种硫酸钙晶须造纸原料的改性方法，其特征在于，所述十水磷酸钠的加入量为硫酸钙干晶须质量的0.2～5％；所述三聚磷酸钠的加入量为硫酸钙干晶须质量的0.5～3％；所述六偏磷...

【专利技术属性】
技术研发人员：桂明生，王鹏飞，
申请(专利权)人：四川理工学院，
类型：发明
国别省市：四川;51