一种干强剂的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种干强剂的制备方法，属于造纸工艺中的助剂制备技术领域。本发明专利技术以稻壳为原料制得混合产物，将其与高碘酸钠溶液混合制得混合分散液，后向混合分散液中添加硫酸锌溶液制得反应物，最后将反应物甲基丙稀酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰胺和去离子水等反应制得干强剂，从稻壳中提取出的植物纤维、糖醛、单宁等物质中含有丰富的羟基、羧基等官能团，可以与树浆和聚合物形成共价键以及氢键吸附，提高纸张的力学性能和强度，当稻壳中的植物纤维结合金属阳离子后，所制得的干强剂可以通过离子键吸附以粘结纸张中的植物纤维成分，从而加强干强剂对纸张的粘合吸附程度，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种干强剂的制备方法
本专利技术涉及一种干强剂的制备方法，属于造纸工艺中的助剂制备

技术介绍
我国造纸工业大量利用废纸浆、草类纤维造纸以及填料的大量应用，使得纸张强度下降，因此提高纸张的强度变得越来越重要，利用干强剂提高纸张强度是一种非常有效的方法。干强剂是造纸工业中增强纸张强度的一类重要化学品，在造纸行业中，可直接与无机盐离子、纤维以及其他有机高分子发生静电桥梁作用，以达到增强纸张的物理强度。随着人们对纸和纸板需求量的不断的上升，拉动了干强剂需求量的迅猛增长。纸张干强剂已经被广泛用于各类纸和纸张的生产过程中，用以显著增加纸和纸板的干强度，降低优质原材料消耗、提高产品档次，以满足用户不断提出的越来越高的质量要求。目前，常用的干强剂有天然聚合物如淀粉及其改性物（阳离子淀粉、阴离子淀粉、交联淀粉）、合成聚合物如聚丙烯酰胺、聚乙烯醇等一类其他水溶性天然产物类干强剂（如瓜而胶及其衍生物等）。在大多数情况下，仅加热质量分数为0.1～0.75%该类物质就可达到有效的干强效果。淀粉类干强剂价格便宜，但是其用量较大，且只能在一定范围内增加纸张的干强度，制作出的纸张存在耐折度、耐破强度较差的问题；聚丙烯酰胺类聚合物干强剂主要包括阴离子型、阳离子型和两性聚丙烯酰胺，尤其是支链型两性聚丙烯酰胺已成为主流产品。而聚丙烯酰胺类干强剂往往固含量偏低，粘度较高，易造成浆料体系不稳定而产生凝胶，导致浆料的存放时间较短。此外，现有的干强剂由于其配方搭配不合理以及工艺方法不合理，不但耐撕裂度差、耐折度差，还存在生产流程复杂、耗能大、成本高等缺陷。因此，急需开发出一种具有高效增强效果，定着性好，环保的纸用干强剂及其制备方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对目前纸张生产所用的干强剂使纸张力学强度变差，导致纸张材料易折损、撕裂的缺陷，提供了一种干强剂的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种干强剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）称取600～800g稻壳放入反应釜中，向反应釜中充入氩气排除空气，直至反应釜中气压达到2.0～2.5MPa，向反应釜中添加稻壳质量1.3～1.8%的4-氯苯磺酸，用搅拌器混合搅拌，升高反应釜内温度恒温加热，制得混合产物；（2）将混合产物与高碘酸钠溶液按质量比1:20投入烧杯中，将烧杯置于水浴锅中，用搅拌器混合搅拌，制得混合分散液；（3）向上述烧杯中加入混合分散液质量2～3倍的硫酸锌溶液，将烧杯置于超声振荡仪中超声振荡，振荡后放入真空干燥箱中干燥直至烧杯中产物质量恒定，制得反应物；（4）按重量份数计，称取3～5份上述反应物、10～12份甲基丙稀酰氧乙基三甲基氯化铵、8～10份丙烯酰胺、2.0～2.5份N-羟甲基丙烯酰胺、0.5～0.8份过硫酸钾和9～12份去离子水投入三口烧瓶中，将三口烧瓶置于水浴锅，并用搅拌器混合搅拌，制得预制产物；（5）将上述预制产物放入真空干燥箱中干燥，干燥后放入研磨机中研磨，研磨3～5h后过50目筛制得干强剂。步骤（1）中所述的搅拌器中的转速为200～220r/min，混合搅拌时间为30～40min，反应釜内温度升高至150～160℃，恒温加热时间为5～6h。步骤（2）中所述的高碘酸钠溶液的质量分数为10～15%，水浴锅中的水浴温度为60～70℃，搅拌器的转速为330～360r/min，混合搅拌时间为2～3h。步骤（3）中所述的硫酸锌溶液的质量分数为20～25%，超声振荡仪中的频率为40～45kHz，超声振荡时间为4～5h，真空干燥箱的真空度为60～80Pa，温度为70～80℃。步骤（4）中所述的水浴锅中的水浴温度为60～65℃，搅拌器的转速为550～600r/min，混合搅拌时间为3～4h。步骤（5）中所述的真空干燥箱中的真空度为60～80Pa，温度为45～60℃，干燥时间为3～4h。本专利技术的有益技术效果是：（1）本专利技术首先将稻壳在氩气保护下与氯苯磺酸混合，在高温高压的条件下反应生成混合产物，再将混合产物与高碘酸钠溶液混合振荡制得混合分散液，然后向混合分散液中添加硫酸锌溶液振荡混合，干燥后制得反应物，最后将反应物甲基丙稀酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、过硫酸钾和去离子水混合搅拌，干燥后制得干强剂，本专利技术将稻壳与4-氯苯磺酸混合在高温高压环境下提取出稻壳中的植物纤维、糖醛、单宁等物质，这些物质中含有丰富的羟基、羧基等官能团，可以与树浆和聚合物形成共价键以及氢键吸附，使纸张材料各分子之间的紧密程度增强，从而提高纸张的力学性能和强度；（2）从稻壳中提取的物质先与高碘酸钠溶液混合，将植物纤维中碳链打开，并引入卤元素，再加入硫酸锌溶液混合后，被高碘酸钠改性后的植物纤维能够结合金属锌离子，当稻壳中提取的植物纤维结合金属阳离子后，所制得的干强剂可以通过离子键吸附以粘结纸张中的植物纤维成分，从而加强干强剂对纸张的粘合吸附程度，同时金属阳离子所带正电荷会和纤维表面的负电荷产生电荷引力，进一步提高了纸张的力学性能和强度，具有广阔的应用前景。具体实施方式称取600～800g稻壳放入反应釜中，向反应釜中充入氩气排除空气，直至反应釜中气压达到2.0～2.5MPa，向反应釜中添加稻壳质量1.3～1.8%的4-氯苯磺酸，用搅拌器以200～220r/min的转速混合搅拌30～40min，升高反应釜内温度至150～160℃，恒温加热5～6h，制得混合产物；将混合产物与质量分数为10～15%的高碘酸钠溶液按质量比1:20投入烧杯中，将烧杯置于水浴温度为60～70℃的水浴锅中，用搅拌器以330～360r/min的转速混合搅拌2～3h，制得混合分散液；向上述烧杯中加入混合分散液质量2～3倍的质量分数为20～25%的硫酸锌溶液，将烧杯置于超声振荡仪中，在频率为40～45kHz的条件下超声振荡4～5h，振荡后放入真空干燥箱中，在真空度为60～80Pa，温度为70～80℃的条件下干燥直至烧杯中产物质量恒定，制得反应物；按重量份数计，称取3～5份上述反应物、10～12份甲基丙稀酰氧乙基三甲基氯化铵、8～10份丙烯酰胺、2.0～2.5份N-羟甲基丙烯酰胺、0.5～0.8份过硫酸钾和9～12份去离子水投入三口烧瓶中，将三口烧瓶置于水浴温度为60～65℃的水浴锅中，并用搅拌器以550～600r/min的转速混合搅拌3～4h，制得预制产物；将上述预制产物放入真空干燥箱中，在真空度为60～80Pa，温度为45～60℃的条件下干燥3～4h，干燥后放入研磨机中研磨，研磨3～5h后过50目筛制得干强剂。称取600g稻壳放入反应釜中，向反应釜中充入氩气排除空气，直至反应釜中气压达到2.0MPa，向反应釜中添加稻壳质量1.3%的4-氯苯磺酸，用搅拌器以200r/min的转速混合搅拌30min，升高反应釜内温度至150℃，恒温加热5h，制得混合产物；将混合产物与质量分数为10%的高碘酸钠溶液按质量比1:20投入烧杯中，将烧杯置于水浴温度为60℃的水浴锅中，用搅拌器以330r/min的转速混合搅拌2h，制得混合分散液；向上述烧杯中加入混合分散液质量2倍的质量分数为20%的硫酸锌溶液，将烧杯置于超声振荡仪中，在频率为40kHz的条件下超声振荡4h，振荡后放入真空干燥箱中，在真空度为60Pa本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种干强剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）称取600～800g稻壳放入反应釜中，向反应釜中充入氩气排除空气，直至反应釜中气压达到2.0～2.5MPa，向反应釜中添加稻壳质量1.3～1.8%的4‑氯苯磺酸，用搅拌器混合搅拌，升高反应釜内温度恒温加热，制得混合产物；（2）将混合产物与高碘酸钠溶液按质量比1:20投入烧杯中，将烧杯置于水浴锅中，用搅拌器混合搅拌，制得混合分散液；（3）向上述烧杯中加入混合分散液质量2～3倍的硫酸锌溶液，将烧杯置于超声振荡仪中超声振荡，振荡后放入真空干燥箱中干燥直至烧杯中产物质量恒定，制得反应物；（4）按重量份数计，称取3～5份上述反应物、10～12份甲基丙稀酰氧乙基三甲基氯化铵、8～10份丙烯酰胺、2.0～2.5份N‑羟甲基丙烯酰胺、0.5～0.8份过硫酸钾和9～12份去离子水投入三口烧瓶中，将三口烧瓶置于水浴锅，并用搅拌器混合搅拌，制得预制产物；（5）将上述预制产物放入真空干燥箱中干燥，干燥后放入研磨机中研磨，研磨3～5h后过50目筛制得干强剂。

【技术特征摘要】
1.一种干强剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）称取600～800g稻壳放入反应釜中，向反应釜中充入氩气排除空气，直至反应釜中气压达到2.0～2.5MPa，向反应釜中添加稻壳质量1.3～1.8%的4-氯苯磺酸，用搅拌器混合搅拌，升高反应釜内温度恒温加热，制得混合产物；（2）将混合产物与高碘酸钠溶液按质量比1:20投入烧杯中，将烧杯置于水浴锅中，用搅拌器混合搅拌，制得混合分散液；（3）向上述烧杯中加入混合分散液质量2～3倍的硫酸锌溶液，将烧杯置于超声振荡仪中超声振荡，振荡后放入真空干燥箱中干燥直至烧杯中产物质量恒定，制得反应物；（4）按重量份数计，称取3～5份上述反应物、10～12份甲基丙稀酰氧乙基三甲基氯化铵、8～10份丙烯酰胺、2.0～2.5份N-羟甲基丙烯酰胺、0.5～0.8份过硫酸钾和9～12份去离子水投入三口烧瓶中，将三口烧瓶置于水浴锅，并用搅拌器混合搅拌，制得预制产物；（5）将上述预制产物放入真空干燥箱中干燥，干燥后放入研磨机中研磨，研磨3～5h后过50目筛制得干强剂。2.根据权利要求1所述的一种干强剂的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：王成，蒋东明，赵金晶，
申请(专利权)人：王成，
类型：发明
国别省市：江苏,32