本发明专利技术公开了Ｎ－（２羟基３－三甲基）丙基氯化铵壳聚糖和纳米二氧化硅作为造纸助留助滤剂的用途。在浆液的ｐＨ为７－８时该助剂对打浆度为３８°－５０°ＳＲ的草浆料的滤水性能提高１５％－２６％，对细小纤维及半纤维素的留着率提高３０％－５０％，对ＣａＣＯ↓［３］的留着率达８０％－８９％。在对ＣａＣＯ↓［３］悬浊液的絮凝效果相近的前提下，壳聚糖季铵盐的用量约为阳离子淀粉的４％－８％。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属化工
，涉及一种新型造纸助留助剂滤系统----N-(2羟基3-三甲基)丙基氯化铵壳聚糖—纳米二氧化硅。该助剂适用面宽，可用于酸性体系，尤其对中、碱性造纸体系更具实用价值。对苇浆、麦杆浆等非木材浆料中的细小纤维和溶解性、胶体状碳水化合物及无机填料粒子有很好的留着。
技术介绍
国内目前常用的草浆造纸助留助滤剂主要有阳离子聚丙烯酰胺、阳离子淀粉等。前者为合成高分子，尽管价格较低，性能好，但存在降解难，环境负荷大等缺点。天然淀粉用于造纸工业已有上千年的历史，当今其阳离子改性物被广泛用于助留剂，但也存在一些缺陷，如用量大、纸张定着性差、易产生机器污垢等；壳聚糖季铵盐有高的阳电荷，能与纤维素上的羧基阴电荷产生静电作用，进一步强化其与纤维、填料间的作用力，提高细小纤维、填料粒子的留着率，但该单元体系也有其不足，如纸页的匀度不甚理想，助留助滤明显受到剪切力的影响。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是提供N-(2-羟基-3-三甲基)丙基氯化铵壳聚糖和纳米二氧化硅作为造纸助留助滤剂的应用，该助留助滤剂使用量小，性能优，使用方便，能有效提高中、碱性造纸中纸机运行速度，降低白水浓度，减轻污水污染。本专利技术提供的技术方案是N-(2-羟基-3-三甲基)丙基氯化铵壳聚糖和纳米二氧化硅作为造纸助留助滤剂的应用。所述的N-(2羟基3-三甲基)丙基氯化铵壳聚糖的分子量为3万-30万，取代度为40％--95％。所述的纳米二氧化硅的比表面积为350-450m2/g、平均粒径13-27nm。N-(2-羟基-3-三甲基)丙基氯化铵壳聚糖和纳米二氧化硅的用量的重量比为1∶0.125-0.75。N-(2-羟基-3-三甲基)丙基氯化铵壳聚糖由下法制得(1)阳离子取代基在pH＝8.5-9.5下将三甲胺盐酸盐与环氧氯丙烷按1-1.3∶1的摩尔比例混合反应1-3小时，减压蒸发后得到阳离子中间体；(2)壳聚糖季铵盐的制备按阳离子中间体与壳聚糖4-10∶1的摩尔比例，将上述阳离子中间体加入到1-1.5wt％的壳聚糖的水悬浊液中，于60--85℃，pH＝9-10条件下反应4-8小时，取出粗产物超滤，浓缩后于80-120℃真空干燥后即得到N-(-2-羟基3-三甲基)丙基氯化铵壳聚糖。N-(2-羟基-3-三甲基)丙基氯化铵壳聚糖的合成路线(1) (2) 本专利技术还提供了上述N-(2羟基3-三甲基)丙基氯化铵壳聚糖—纳米二氧化硅用于造纸湿部添加剂的实施方案加添顺序为浆料——填料粒子——助剂。即在PH为7-9、打浆度为30-55°SR的麦浆或苇浆浆料中加入浓度为0.02-0.2wt％的N-(2-羟基-3-三甲基)丙基氯化铵壳聚糖水溶液，N-(2-羟基-3-三甲基)丙基氯化铵壳聚糖水溶液的加入量以N-(2-羟基-3-三甲基)丙基氯化铵壳聚糖计为3-6mg/g绝干浆；经搅拌之后加入浓度为0.01-0.5wt％二氧化硅胶体溶液，二氧化硅胶体溶液的加入量以二氧化硅计为0.05--1mg/g绝干浆；所用N-(2-羟基-3-三甲基)丙基氯化铵壳聚糖的分子量为3万-30万，取代度为40-95％；二氧化硅的比表面积为350--450m2/g、平均粒径13-27nm。或者在PH为7-9、打浆度为30-55°SR的麦浆或苇浆浆料中加入CaCO3固含量为绝干浆的10-20wt％的1-6wt％CaCO3悬浊液得到混合液，在混合液中加入浓度为0.02-0.2wt％的N-(2-羟基-3-三甲基)丙基氯化铵壳聚糖水溶液，N-(2-羟基-3-三甲基)丙基氯化铵壳聚糖水溶液的加入量以N-(2-羟基-3-三甲基)丙基氯化铵壳聚糖计为2.4-10.6mg/g绝干浆；经搅拌之后加入浓度为0.01-0.5wt％的二氧化硅胶体溶液，二氧化硅胶体溶液的加入量以二氧化硅计为0.05--1mg/g绝干浆；所用N-(2-羟基-3-三甲基)丙基氯化铵壳聚糖的分子量为3万-30万，取代度为35-98％；二氧化硅的比表面积为350--450m2/g、平均粒径13-27nm。本专利技术在浆液的PH为7-8时，对打浆度为38-50°SR的草浆料的滤水性能提高15％-26％，对细小纤维及半纤维素的留着率提高30％-50％，对CaCO3的留着率达80％-89％。在对CaCO3悬浊液的絮凝效果相近的前提下，壳聚糖季铵盐的用量约为阳离子淀粉的4％-8％。本专利技术将壳聚糖分子中引入阳离子基，如三甲基羟丙基铵基，即能使壳聚糖在中、碱性条件下溶于水，满足造纸工业的转型需求。同时，壳聚糖季铵盐有高的阳电荷，能与纤维素上的羧基阴电荷产生静电作用，进一步强化了二者间的作用力。如在加入壳聚糖季铵盐的纸浆中引入纳米二氧化硅，由于壳聚糖季铵盐与纳米二氧化硅的协同作用，会导致浆料体系中的微粒絮凝大幅度提高，并能让破碎的絮聚物重新絮聚，具有较强的抗剪切力的功能。因此本专利技术作为造纸助留助滤剂，其使用量小，性能优，能有效提高中、碱性造纸纸机运行速度，降低白水浓度，减轻污水污染。具体实施例方式实施例1在打浆度为38°SR、浓度为0.1wt％的苇浆料中加入相对干浆20％的CaCO3(平均粒径2.69μm，比表面积41684cm2/g)固体粉末，经搅拌后加入分子量为19×104、取代度为93％、浓度0.1wt％的N-(2羟基3-三甲基)丙基氯化铵壳聚糖水溶液，N-(2-羟基-3-三甲基)丙基氯化铵壳聚糖水溶液的加入量以N-(2-羟基-3-三甲基)丙基氯化铵壳聚糖计为相对于绝干浆0.32wt％；搅拌10秒钟，再加入浓度0.04wt％二氧化硅(比表面积为350--450m2/g、平均粒径14nm)胶体溶液(加入量为0.07毫克二氧化硅/每克绝干浆)，CaCO3留着率为85％。细小纤维及溶解性胶体状的碳水物的留着率为37％。实施例2分子量为7×104，取代度为53％、浓度为0.02wt％的N-(2羟基3-三甲基)丙基氯化铵壳聚糖水溶液，加入到打浆度38-42°SR、浓度为0.5wt％的苇浆液中，搅拌约10秒钟，再加入浓度为0.01wt％二氧化硅(比表面积为350--450m2/g、平均粒径25nm)胶体溶液，在N-(2羟基3-三甲基)丙基氯化铵壳聚糖用量为2.5mg/g绝干浆、二氧化硅为0.14mg/g绝干浆时，其滤水性能提高20-26％。实施例3将分子量为10×104，取代度为60％的N-(2羟基3-三甲基)丙基氯化铵壳聚糖配制成0.2wt％溶液，加入到打浆度为38-42°SR、pH为7-8、浓度为0.3wt％的苇浆料中，搅拌约10秒钟，再加入浓度为0.4wt％二氧化硅(比表面积为350--450m2/g、平均粒径13-27nm)胶体溶液，当N-(2羟基3-三甲基)丙基氯化铵壳聚糖用量为3.2mg/g绝干浆、二氧化硅用量为0.14mg/g绝干浆时，浆料的滤水性能提高22-25％。实施例4在pH为7-8、打浆度为43°SR、浓度为0.2wt％的麦杆浆料中加入相对绝干浆20％的重质CaCO3(平均粒径2.69μm，比表面积41684cm2/g)，经搅拌后加入分子量17.5×104、取代度为69％、浓度为0.08wt％的N-(2羟基3-三甲基)丙基氯化铵壳聚糖溶液，搅拌约10秒钟，再加入浓度为0.2wt％二氧化硅(比表面积为350--450m2/g、平均粒径本文档来自技高网...
【技术保护点】
Ｎ－（２－羟基－３－三甲基）丙基氯化铵壳聚糖和纳米二氧化硅作为造纸助留助滤剂的应用。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杜予民，黎厚斌，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]
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