非木材纤维纸张增强剂制造技术

本发明专利技术涉及一种非木材纤维纸张增强剂，它是一种多元变性淀粉衍生物，通过如下反应得到：ａ）碱催化剂、阳离子醚化剂和淀粉进行阳离子醚化反应，使其取代度为０．０１０～０．０３５；ｂ）再喷淋阴离子酯化剂，用磷酸调ｐＨ值，进行阴离子化反应，使取代度为０．００５～０．０３０；ｃ）加淀粉量１０％的助强剂进行助强反应，后处理得产品。本发明专利技术产品可使成纸的裂断长和耐破度提高１５～２０％，节约木浆１０～２０％，并具有一定的助留、助滤效果，适用范围较广。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
非木材纤维，主要是指用麦杆、芒杆、芦苇、稻草、蔗渣、毛竹及废纸制造的造纸用纤维。由于非木材纤维短，所以成纸强度差，已成为造纸业中的一个难题。美国专利文献公开了作为增强剂的阳离子淀粉技术如US 2813093和US 2876217，阴离子磷酸酯淀粉技术如US 2929520及US 3077469等，两性淀粉衍生物技术如US4093510，共用型增强剂技术如US 5104487。上述技术都是针对木材纤维增强的，其中阳离子淀粉、磷酸酯淀粉缺乏对非木材纤维杂质化学物质的抗干扰能力，对非木材纤维效果不明显；两性淀粉效果虽优于阳离子淀粉与磷酸酯淀粉，但由于制造工艺成本高，至今尚未普及推广；而共用型技术虽能提高应用效果，但使用时要分别添加，用户感到不方便。。本专利技术的目的是为了克服上述已有技术的不足，提供一种能有效地提高用非木材纤维制造的纸和纸板物理强度的非木材纤维造纸增强剂。本专利技术是一种多元变性淀粉衍生物，通过如下反应得到a)阳离子醚化反应反应可以采用溶剂法、湿法、干法、半干法，本专利技术采用半干法工艺。在碱催化剂作用下，将阳离子醚化剂喷淋到淀粉粉末上，使充分混和均匀，温度在30～90℃，通常50～80℃，反应0．5～10小时，通常4～6小时，使阳离子醚化基取代度为0．010～0．035；b)阴离子化反应反应可采用湿法、干法，本专利技术用干法。在50℃以下喷淋加入阴离子酯化剂，并用酸催化剂调PH值到4～8(混和物PH值在3％浓度下测定)，搅拌均匀后，用气流干燥法将物料水份降至5～8％，在80～160℃，通常120～140℃下，反应1～6小时，通常2～4小时，使阴离子酯化基取代度为0．005～0．030，然后冷却到40～60℃；c)助强反应将淀粉量1～10％的助强剂加入并混和均匀，在室温下反应时间0．5～4小时，通常1～3小时，后处理，即得非木材纤维纸张增强剂。本专利技术的产品还可以通过控制如下参数进行改善，即阳离子醚化基取代度为0．015～0．030，阴离子酯化基取代度为0．010～0．025，助强剂为淀粉量的1．5～5．0％。阳离子醚化剂为2-二乙基氨基乙基氯化物(DEC)、2、3-环氧丙基二乙基胺，3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，4-氯-2丁烯三甲基氯化铵，β-氯丙基三甲基氯化铵；碱催化剂为氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钠、氢氧化镁或其中两种的混合物；阴离子剂为磷酸二氢钠、磷酸氢二钠，或它们的复合物；助强剂为甲酸、醋酸、已二酸、醋酐、乙酰氯或其混合物。本专利技术的产品能有效防止非木材纤维中杂质的干扰，其主要原理是淀粉分子的阴离子取代基有助于消除非木材纤维体系中有碍于淀粉吸附在纤维上的那些杂离子，并对阳离子取代基起保护作用；反之，淀粉分子中阳离子取代基能有效地消除非木材纤维体系中阴离子杂质的干扰，而对分子中阴离子取代基起保护作用，这种阴、阳离子取代基相互协调的结果，再加上助强基团的作用，使对非木材纤维产生明显效果。本专利技术的产品在非木材纤维中应用时，能有效地防止非木材纤维中杂化学物质的干扰，还具有一定的助留、助滤效果。在木浆与草浆比不变的前提下，可使裂断长和耐破度提高15～20％，对于木浆与草浆配比为(70∶30)的纸，在保证纸张质量不变的前提下，节约木浆10～20％。本专利技术的产品具有广泛的适用性，除非木材纤维外，对混合浆、木浆都具有良好的应用效果。本专利技术的产品不仅适用于酸性造纸，也同样适用于中、碱性造纸。本专利技术的产品采用半干法-干法-半干法工艺制备，有效地避免了不同取代基之间的相互干扰，同时降低了生产成本，提高了反应效率，解决了生产中的三废问题。本专利技术的产品采用淀粉为主要原料进行改性，淀粉可以是大麦、小麦、马铃薯、玉米、木薯、树薯、大米等制造的产品，分别通过阳离子化，阴离子及助强三个阶段来实现。附图是合成工艺路线图。以下实施例更充分地阐明本专利技术，但不作为本专利技术的限制，另外，下面的实例中的份数和百分数都是以绝干量计(除非特别指出)。实施例1取β-氯丙基三甲基氯化铵4．7份，与氢氧化钠1．8份混合，然后喷淋到162份玉米淀粉上，充分搅拌混和，并升温到70℃，保温4小时；降温到50℃用磷酸调PH值到7．0(混和物PH值在3％浓度下测定)，再喷淋磷酸二氢钠和磷酸氢二钠(1∶1)混合物20份(浓度为10％)，搅拌均匀后，用气流干燥法将物料水份降至7％，再升温至125℃，保温2小时，再降温，冷却到50℃时；喷淋醋酸和醋酐(1∶2)水溶液30份(浓度10％)，反应2小时，调节PH值至7．5和水份，后处理得本专利技术产品。实施例2取3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵5．5份，与氢氧化钾2．0份混合，然后喷淋到162份小麦淀粉上，充分搅拌均匀，并升温到73℃，保温4小时，降温到50℃用硫酸调PH值在6．5，再喷淋磷酸二氢钠和磷酸氢二钠(1∶1)混合物25份(浓度为10％)，混合均匀后，用气流干燥法将物料水份降至6．5％，再升温至127℃，保温2小时，再降温，冷却到50℃时，喷淋醋酸和醋酐(1∶2)水溶液30份(浓度10％)，反应2小时，调节PH值至7．0，后处理即得本专利技术产品。本专利技术的产品在非木材纤维中应用条件1、产品的添加量为0．3～2．5％，较合适的范围是0．5～2．0％，最好为0．8～1．8％。2、产品的糊化浓度3～8％，最好是5％，先用冷水分散均匀，搅拌升温至90～95℃，保温20～30分钟。3、产品的添加浓度0．5～2．0％，最好为0．8～1．5％。应用实例1先将本专利技术实施例1的产品进行糊化称1份样品，加99份冷水搅拌，水浴升到90～95℃水中糊化，保温20分钟，取出冷却。对全苇浆进行手工抄片，添加顺序在苇浆中先加实施例的产品1．5％，搅拌1分钟，再加明矾2％，然后加阴离子分散松香胶0．5％，最后加填料20％滑石粉其效果 应用实例2对漂白麦草浆进行手工抄片。采用滑石粉作填料，施胶剂是阴离子分散松香胶和明矾，增强剂采用实施例1产品，使用前先糊化，其添加顺序和用量 助留及增强效果 应用实例3对本色浆进行手工抄片，先将本专利技术实施例2的产品按前述糊化，添加浓度为1％，添加顺序为先加本实施例2产品1．5％，搅拌1分钟，再加明矾2％，最后加阴离子分散松香胶0．5％，其效果 应用实例4在纸厂中的实际应用效果(1)操作条件浆料硫酸盐木浆和硫酸盐竹浆纸机2100mm长网多缸造纸机车速100～105m／min纸种80g／m2纸袋纸各种化学添加剂的添加顺序与添加量 样品的糊化方法按前所述，添加浓度为1％。(2)应用效果权利要求1.一种非木材纤维纸张增强剂，其特征是通过如下反应得到a)阳离子醚化反应在碱催化剂作用下，将阳离子醚化剂喷淋到淀粉粉末上，使充分混和均匀，温度在50～80℃，反应4～6小时，使阳离子醚化基取代度为0．010～0．035；b)阴离子化反应在50℃以下喷淋加入阴离子酯化剂，并用酸催化剂调PH值到4～8，(混和物PH值在3％浓度下测定)搅拌均匀后，用气流干燥法将物料水份降至5～8％，再升温至120～140℃，反应2～4小时，使阴离子酯化基取代度为0．005～0．030，然后冷却到40～60℃；c)助强反应加入淀粉用量1～10％的增强剂并混和均匀，室温下反应1-3小时，后处理，即得非木材纤维纸张增强剂。2.如权利要求1所述的非木材纤维纸张增本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非木材纤维纸张增强剂，其特征是通过如下反应得到： ａ）阳离子醚化反应：在碱催化剂作用下，将阳离子醚化剂喷淋到淀粉粉末上，使充分混和均匀，温度在５０～８０℃，反应４～６小时，使阳离子醚化基取代度为０．０１０～０．０３５； ｂ）阴离子化反应：在５０℃以下喷淋加入阴离子酯化剂，并用酸催化剂调ＰＨ值到４～８，（混和物ＰＨ值在３％浓度下测定）搅拌均匀后，用气流干燥法将物料水份降至５～８％，再升温至１２０～１４０℃，反应２～４小时，使阴离子酯化基取代度为０．００５～０．０３０，然后冷却到４０～６０℃； ｃ）助强反应：加入淀粉用量１～１０％的增强剂并混和均匀，室温下反应１－３小时，后处理，即得非木材纤维纸张增强剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姚献平，郑丽萍，
申请(专利权)人：杭州市化工研究所，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]