一种干强剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种干强剂及其制备方法和应用。该干强剂的制备方法具体包括如下步骤：(1)在pH为8.5‑12的条件下，将生物质提取物与阳离子淀粉经混合，制得混合物料A；(2)将混合物料A与交联剂经混合，反应，调节pH至2‑6，即可；步骤(2)中，反应的温度为80‑110℃。本发明专利技术制得的干强剂以阳离子淀粉、造纸制浆过程中产生的副产物生物质提取物和磷酸酯类化合物为原料。既代替部分阳离子淀粉，降低了阳离子淀粉的用量，进而降低成本，也实现了废物利用；制得的干强剂可有效提高纸张的干强性能，且力学性能与现有干强剂相当。

A dry strength agent and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种干强剂及其制备方法和应用
本专利技术具体涉及一种干强剂及其制备方法和应用。
技术介绍
近年来，随着社会经济水平不断提高，消费者对纸张的质量要求也越来越高，其中纸张强度是评价纸张质量的重要因素之一。而干强剂是造纸行业中用于增强纸张强度的一类重要化学品，通常用于补偿填料所引起的纸强度的下降。目前，比较常用的有天然聚合物类干强剂，例如，以天然淀粉、阳离子淀粉、阴离子淀粉和交联淀粉等为主要原料的干强剂。但在制备过程中淀粉的用量较多，无法降低，干强剂总制备成本难以下降。而制浆造纸工业每年要从植物中分离出大约1.4亿吨纤维素，同时产生大量的制浆废液，但迄今为止，大部分制浆废液仍直接排入江河或浓缩后烧掉，很少得到有效利用，不符合可持续发展的理念。因此，本领域亟需开发一种原料来源广泛，成本低，可有效提高纸张强度的干强剂。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是为了克服现有技术中干强剂采用大量阳离子淀粉，成本高等缺陷而提供一种干强剂及其制备方法和应用。本专利技术制得的干强剂以阳离子淀粉、造纸制浆过程中产生的副产物生物质提取物和磷酸酯类化合物为原料。既代替部分阳离子淀粉，降低了阳离子淀粉的用量，进而降低成本，也实现了废物利用；制得的干强剂可有效提高纸张的干强性能，且力学性能与现有干强剂相当。本专利技术采用以下技术方案解决上述技术问题：本专利技术提供一种干强剂的制备方法，其包括下述步骤：(1)在pH为8.5-12的条件下，将生物质提取物与阳离子淀粉经混合，制得混合物料A；(2)将所述混合物料A与交联剂经混合，反应，调节pH至2-6，即可；步骤(2)中，所述反应的温度为80-110℃。步骤(1)中，所述生物质提取物的制备原料可为本领域制备草浆和/或木浆过程中剥离纤维素后产生的制浆废液，一般为腐浆、浆渣和除成品以外废液中的一种或多种经滤去不溶物后的液体物料，例如，为济宁明升新材料有限公司在制备草浆和/或木浆过程中产生的制浆废液。其中，所述草浆和/或木浆的制备方法可为本领域常规方法，例如机械制浆工艺、化学机械制浆工艺和化学制浆工艺中的一种或多种。其中，所述机械纸浆工艺可为本领域常规，例如磨石磨木法或热磨机械法。所述化学机械制浆工艺可为本领域常规，例如化学热磨机械法、中性亚硫酸盐半化学法或碱性过氧化氢机械法。所述化学制浆工艺可为本领域常规，例如烧碱法、硫酸盐法或亚硫酸盐法。一较佳实施方案中，所述生物质提取物的制备原料可参照专利技术专利CN102587179B制得，具体地为：a选取桉木片并进行预气蒸；b按照桉木片与水的质量比为1:3-1:10的比例，用泵将桉木片的水溶液打到独立连续水解塔顶部，桉木片水解反应时间1-4h，反应温度120℃-180℃，预水解反应之后将水解液从水解塔下部抽提出；c采用硫酸盐法对水解后的桉木片进行蒸煮，蒸煮条件如下：水解后的桉木片在蒸煮锅顶部匀速加入，基于桉木片绝干量为以NaOH计16-24％的有效碱，有效碱的硫化度为20-40％，蒸煮温度为140-170℃，桉木片与水的质量比为1:3-1:6，蒸煮时间为1-4h，收集制浆废液。较佳地，所述生物质提取物的制备原料的制备方法为a选取桉木片并进行预气蒸；b按照桉木片与水的质量比为1：5的比例，用泵将桉木片的水溶液达到独立连续水解塔顶部，桉木片水解反应时间2h，反应温度165℃，预水解反应之后将水解液从水解塔下部抽提出；c采用硫酸盐法对水解后的桉木片进行蒸煮，蒸煮条件如下，水解后的桉木片在蒸煮锅顶部均匀加入、基于桉木片绝干量为以NaOH计18％的有效碱、有效碱的硫化度为28％、蒸煮温度为150℃、桉木片与水质量比为1:5、蒸煮时间为2h，收集制浆废液。步骤(1)中，所述生物质提取物的制备方法可为本领域常规，较佳地将所述生物质提取物的制备原料依次经酸处理、洗涤至pH为6-7，即可。一较佳实施方案中，所述生物质提取物的制备方法为将所述生物质提取物的制备原料与质量分数为50％的盐酸按照质量比为1：5的比例进行混合，搅拌20min后，过滤得滤饼，用水洗涤所述滤饼，至滤液的pH为6-7，即可。本专利技术中，所述生物质提取物的固含量可为本领域常规，较佳地为45％-50％。步骤(1)中，所述阳离子淀粉可为本领域常规使用的阳离子淀粉，较佳地为季铵盐型阳离子淀粉。一较佳实施方案中，所述阳离子淀粉可参照专利技术专利申请CN106243233A制得，具体地为：步骤一，在可拆卸反应釜内加入水、原淀粉和抗膨胀剂，混合搅拌制得淀粉乳液并将反应釜升温；步骤二，体系升温到40℃后，向淀粉乳液中加入液碱、氧化剂和醚化剂持续反应4-8h；步骤三，在步骤二持续反应结束前的30min，加入pH调节剂调节pH值，并逐步降低体系温度；步骤四，当体系温度降至35℃后加入杀菌剂和防霉剂，停止搅拌并将体系温度降至15-25℃；步骤五，将步骤四获得的淀粉溶液通过真空泵抽滤、洗涤直至产物变成固态；步骤六，将步骤五中获得的产物置于烘箱中干燥；步骤七，将步骤六中干燥后的产物放在粉碎机中粉碎，过筛，获得冷水可溶阳离子淀粉。较佳地，所述阳离子淀粉的制备方法为将可拆卸式反应釜加入100g玉米淀粉、125g去离子水和15g氯化钠放置于恒温水浴锅温中开启搅拌650r/min，并将水浴锅升温到反应温度40℃后分别加入30.6gNaOH溶液、4g次氯酸钠和32g的3-氯-2-烃丙基三甲基氯化铵溶液，反应时间4h；反应结束前30min加入30g柠檬酸，待温度降至35℃加入0.5g三丁基氯化锡；反应结束后将淀粉溶液通过真空泵抽滤、洗涤、抽滤直至产物变成固态；然后将反应产物置于70-105℃的烘箱中干燥1-2h，直至反应产物含水量≤14％。冷却后通过粉碎机将烘干后的反应产物粉碎，并用100目的网筛过筛即得阳离子淀粉。步骤(1)中，所述阳离子淀粉与所述生物质提取物的质量比可为本领域常规的质量比，较佳地为(2.5-150)：1，更佳地为(7.2-25)：1，例如8：1。步骤(1)中，所述混合的温度可为本领域该类操作的常规的温度，较佳地为25-30℃。步骤(1)中，所述pH较佳地为10-11。步骤(1)中，所述pH为8.5-12的条件可通过本领域常规方法调节，一般通过添加碱性物质调节体系的pH为8.5-12。其中，所述碱性物质可为本领域常规使用的无机碱，较佳地为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠和碳酸钾中的一种或多种，例如，氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠或碳酸钾。其中，所述碱性物质与所述生物质提取物的质量比可为本领域常规，较佳地为(0.2-30)：1，更佳地为(0.75-2.5)：1，例如1.2：1或1.5：1。步骤(1)中，较佳地，将所述生物质提取物与水混合。其中，所述水可为本领域常规使用的水，较佳地为去离子水。其中，所述水与所述生物质提取物的质量比可为本领域常规，较佳地为(3-150)：1，更佳地为(5-73)：1，例如7：1或10.5：1。步骤(1)中，所述混合后，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，具体包括如下步骤：/n(1)在pH为8.5-12的条件下，将生物质提取物与阳离子淀粉经混合，制得混合物料A；/n(2)将所述混合物料A与交联剂经混合，反应，调节pH至2-6，即可；/n步骤(2)中，所述反应的温度为80-110℃。/n

【技术特征摘要】
1.一种干强剂的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
(1)在pH为8.5-12的条件下，将生物质提取物与阳离子淀粉经混合，制得混合物料A；
(2)将所述混合物料A与交联剂经混合，反应，调节pH至2-6，即可；
步骤(2)中，所述反应的温度为80-110℃。


2.如权利要求1所述的干强剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述生物质提取物的制备原料为制备草浆和/或木浆过程中剥离纤维素后产生的制浆废液；较佳地为腐浆、浆渣和除成品以外废液中的一种或多种经滤去不溶物后的液体物料；
和/或，步骤(1)中，所述阳离子淀粉为季铵盐型阳离子淀粉；
和/或，步骤(1)中，所述阳离子淀粉与所述生物质提取物的质量比为(2.5-150)：1，较佳地为(7.2-25)：1。


3.如权利要求2所述的干强剂的制备方法，其特征在于，所述生物质提取物的制备方法为将所述生物质提取物的制备原料依次经酸处理、洗涤至pH为6-7，即可；
较佳地，所述生物质提取物的制备方法为将所述生物质提取物的制备原料与质量分数为50％的盐酸按照质量比为1：5的比例进行混合，搅拌20min后，过滤得滤饼，用水洗涤所述滤饼，至滤液的pH为6-7，即可。


4.如权利要求1所述的干强剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述混合的温度为25-30℃；
和/或，步骤(1)中，所述pH为10-11；
和/或，步骤(1)中，所述pH为8.5-12的条件通过添加碱性物质调节体系的pH为8.5-12；所述碱性物质较佳地为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠和碳酸钾中的一种或多种，更佳地为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠或碳酸钾；所述碱性物质与所述生物质提取物的质量比较佳地为(0.2-30)：1，更佳地为(0.75-2.5)：1；
和/或，步骤(1)中，将所述生物质提取物与水混合；所述水较佳地为去离子水；所述水与所述生物质提取物的质量比较佳地为(3-150)：1，更佳地为(5-73)：1；
和/或，步骤(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：施晓旦，潘航，郑小群，
申请(专利权)人：上海昶法新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31