【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及增强助留剂的，尤其是涉及一种含纳米纤维素的高效增强助留剂的制备方法及其在造纸中的应用。
技术介绍
1、增强助留剂是造纸过程中使用的重要助剂，随着造纸工业的发展，从节约能源、降低浆耗和增强纸张强度等方面来看，增强助留剂需要有更高的细小纤维和其它助剂的留着率。阳离子淀粉是助留剂常用原料，阳离子淀粉是在淀粉大分子中引入叔氨基或季铵基，赋予淀粉阳离子特性，阳离子淀粉的正电荷使它与带负电荷的基质结合，并能将带负电荷的其他添加剂吸附并保持在基质上。但是，淀粉需要经过蒸煮使用，阳离子淀粉的干基使用量一般在6-10公斤，因而，阳离子淀粉作为助留剂的单一原料使用时的用量较大、工艺较为繁琐，且阳离子度较低，使其对于纸张的增强、助留效率较低。例如，公开号为cn 109667193 a的专利公开了一种复合造纸助留剂的制备方法，以具有丰富孔隙结构的沸石为原料，分别用羧甲基纤维素和柠檬酸钠对其进行改性，得到改性沸石粉末，接着再以玉米淀粉为原料，对其进行阳离子化改性，得到自制阳离子淀粉，最后将备用的改性沸石粉末和自制阳离子淀粉以及去离子混合复配，最终制得复合造纸助留剂。但其含固量较高，与纤维间的结合性较差，不利于提升纸张的增强效果。
2、纳米纤维素是一种由纤维素纤维经过纳米化处理得到的纳米材料。纳米纤维素具有很高的比表面积和孔隙度，在纸张中形成更多的纤维联系点，增强纸张的强度和耐久性，在纸张中形成网络结构，增加纸张的柔韧性和弹性，提高更韧性和耐折性。然而，纳米纤维素在实际应用中存在一些问题，例如其自身颗粒间的吸附力较弱，不易分散，易
技术实现思路
1、为了解决上述的技术问题，本专利技术提供了一种含纳米纤维素的高效增强助留剂的制备方法及其在造纸中的应用，通过纳米纤维素和阳离子淀粉的协同效用，使得助留剂具有更高的阳离子度，在减少其在造纸中添加量的同时，提高对细小纤维的留着率以及对纸张的增强作用。
2、本专利技术的目的通过以下技术方案予以实现：
3、第一方面，本专利技术提供了一种含纳米纤维素的高效增强助留剂的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤一：将纳米纤维素原料加入水中进行预处理，再加入改性试剂，进行第一次改性处理，得到改性纳米纤维素溶液；
5、步骤二：在改性纳米纤维溶液中加入淀粉原料和淀粉降解试剂，进行第二次改性处理，得到含改性纳米纤维素淀粉液；
6、步骤三：在含改性纳米纤维素淀粉液中加入阳离子试剂和催化剂，进行第三次改性处理，得到阳离子改性液；
7、步骤四：在阳离子改性液中加入中和试剂、增强剂和杀菌剂，得到增强助留剂。
8、由于纳米纤维素具有极大的比表面积和丰富的表面羟基，若将其加入到纸浆中，其与纸浆纤维能够紧密结合，从而提高纸浆纤维之间的结合力，因此纳米纤维素可作为制浆造纸过程中的增强剂、助留剂和助滤剂，具有很好的发展前景。但其不易分散，容易聚集形成团块，低浓度的纳米纤维素溶液的粘度就将达到较高水平，针对这个问题，本专利技术先对纳米纤维素进行物理分散，再进行化学分枝化，使得纳米纤维素的分散性更好，并且还能够提升其强度。之后将天然淀粉引入改性纳米纤维素中，淀粉可以赋予纸张强度，并且可以明显降低助留剂的用量的同时，提高溶液的固含量，加强对于浆料的留着和滤水。
9、但是，改性纳米纤维将形成网络结构，在其中引入淀粉量有限，若引入量过多则不利于形成稳定的液态助留剂，也不利于裸露纳米纤维素的分支，同时使得纳米纤维素和淀粉阳离子化，提升阳离子度。因而，本专利技术为得到稳定的液态助留剂，液体状态分子链更伸展，与纸张纤维的结合更好，显著提升对纸张的增强和助留效果，在引入淀粉之后、阳离子化之前，先进行淀粉糊化和降解，有效提高淀粉液的浓度，并且由于是液体状态，淀粉和纳米纤维素上的羟基完全的裸露，能有效地提升阳离子反应效率。而且，通过将改性纳米纤维素中引入阳离子试剂和阳离子淀粉液，可以改善纳米纤维素的分散性和稳定性，提高纳米纤维素的比表面积，有利纳米纤维素在纸张中形成更好的网络结构，提高产品对纸张的增强助留效果。因此，这种含纳米纤维素的高效增强助留剂具有广阔的应用前景，可以在造纸工业领域发挥重要作用。
10、作为优选，步骤一中，所述纳米纤维素原料为纳米纤维素、针叶木浆和阔叶木浆中的一种或几种；所述纳米纤维素原料和水的质量比为1：200～400；所述预处理的时间为30～40min。
11、作为优选，步骤一中，所述改性试剂的加入量为纳米纤维素原料质量的100～200ppm；所述改性试剂为酶、盐酸和次氯酸钠中的一种或几种；所述第一次改性处理为升温至30～60℃，反应1～2h。
12、作为优选，步骤二中，所述淀粉原料的加入量为改性纳米纤维素溶液质量的20～25％；所述淀粉降解试剂为淀粉原料质量的0.01～1％；所述第二次改性处理为升温至70～90℃，反应0.5～1h。
13、淀粉与纳米纤维素的比例尤为重要，其与后续的改性条件参数相互配合，可在保证具有较大淀粉引入量的同时，平衡淀粉量和纳米纤维素量，使得助留剂仍为稳定的液体分散状态，阳离子化程度也能达到较高水平。
14、作为优选，步骤二中，所述淀粉原料为玉米淀粉、木薯淀粉、蜡质玉米淀粉和马铃薯粉中的一种或几种；所述淀粉降解试剂为盐酸、硫酸、磷酸、次氯酸钠、双氧水和β生物酶中的一种或几种。
15、作为优选，步骤三中，所述阳离子试剂的加入量为淀粉原料质量的10～20％；所述催化剂的加入量为淀粉原料质量的2～6％；所述第三次改性处理为升温至60～80℃，反应5～7h。
16、第三次改性处理中阳离子试剂的引入，使淀粉与纳米纤维素进行同步反应，使产品更稳定，从而提高应用效果。在该温度和时间下进行阳离子化反应，有利于溶液反应更充分。
17、作为优选，步骤三中，所述阳离子试剂为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、环氧丙基三甲基氯化铵和4-氯-2-丁烯基三甲基氯化铵中的一种或者几种；所述催化剂为氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钠和氧氧化镁中的一种或者几种。
18、作为优选，步骤四中，所述中和试剂的加入量为淀粉原料质量的1～5％；所述增强剂的加入量为淀粉原料质量的0.1～0.5％；所述杀菌剂的加入量为淀粉原料质量的0.05～0.15％。
19、作为优选，步骤四中，所述中和试剂为盐酸、硫酸、磷酸、草酸和冰醋酸中的一种或者几种；所述增强剂为硼砂、三偏磷酸钠、三聚磷酸钠和六偏磷酸钠中的一种或者几种；所述杀菌剂为异噻唑啉酮、苯并异噻唑啉酮和溴硝醇中的一种或者几种。
20、第二方面，本专利技术还提供了一种含纳米纤维素的高效增强助留剂在造纸中的应用。
21、作为优选，所述应用为：将增强助留剂用水稀释，稀释的倍数为10～20倍，通过搅拌使其均匀分散后直接加入到造纸浆料中。
22、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
23、(1)先对纳米纤维本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种含纳米纤维素的高效增强助留剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述含纳米纤维素的高效增强助留剂的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述纳米纤维素原料为纳米纤维素、针叶木浆和阔叶木浆中的一种或几种；所述纳米纤维素原料和水的质量比为1：200~400；所述预处理的时间为30~40min。
3.如权利要求1或2所述含纳米纤维素的高效增强助留剂的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述改性试剂的加入量为纳米纤维素原料质量的100~200ppm；所述改性试剂为酶、盐酸和次氯酸钠中的一种或几种；所述第一次改性处理为升温至30~60℃，反应1~2h。
4.如权利要求1所述含纳米纤维素的高效增强助留剂的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述淀粉原料的加入量为改性纳米纤维素溶液质量的20~25%；所述淀粉降解试剂为淀粉原料质量的0.01~1%；所述第二次改性处理为升温至70~90℃，反应0.5~1h。
5.如权利要求1或4所述含纳米纤维素的高效增强助留剂的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述淀粉原料为玉米淀粉、木薯淀粉、蜡质玉米
6.如权利要求1所述含纳米纤维素的高效增强助留剂的制备方法，其特征在于，步骤三中，所述阳离子试剂的加入量为淀粉原料质量的10~20%；所述催化剂的加入量为淀粉原料质量的2~6%；所述第三次改性处理为升温至60~80℃，反应5~7h。
7.如权利要求1或6所述含纳米纤维素的高效增强助留剂的制备方法，其特征在于，步骤三中，所述阳离子试剂为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、环氧丙基三甲基氯化铵和4-氯-2-丁烯基三甲基氯化铵中的一种或者几种；所述催化剂为氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钠和氧氧化镁中的一种或者几种。
8.如权利要求1所述含纳米纤维素的高效增强助留剂的制备方法，其特征在于，步骤四中，所述中和试剂的加入量为淀粉原料质量的1~5%；所述增强剂的加入量为淀粉原料质量的0.1~0.5%；所述杀菌剂的加入量为淀粉原料质量的0.05~0.15%。
9.如权利要求1或8所述含纳米纤维素的高效增强助留剂的制备方法，其特征在于，步骤四中，所述中和试剂为盐酸、硫酸、磷酸、草酸和冰醋酸中的一种或者几种；所述增强剂为硼砂、三偏磷酸钠、三聚磷酸钠和六偏磷酸钠中的一种或者几种；所述杀菌剂为异噻唑啉酮、苯并异噻唑啉酮和溴硝醇中的一种或者几种。
10.一种如权利要求1-9任一项所述制备方法制得的增强助留剂在造纸中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种含纳米纤维素的高效增强助留剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述含纳米纤维素的高效增强助留剂的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述纳米纤维素原料为纳米纤维素、针叶木浆和阔叶木浆中的一种或几种；所述纳米纤维素原料和水的质量比为1：200~400；所述预处理的时间为30~40min。
3.如权利要求1或2所述含纳米纤维素的高效增强助留剂的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述改性试剂的加入量为纳米纤维素原料质量的100~200ppm；所述改性试剂为酶、盐酸和次氯酸钠中的一种或几种；所述第一次改性处理为升温至30~60℃，反应1~2h。
4.如权利要求1所述含纳米纤维素的高效增强助留剂的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述淀粉原料的加入量为改性纳米纤维素溶液质量的20~25%；所述淀粉降解试剂为淀粉原料质量的0.01~1%；所述第二次改性处理为升温至70~90℃，反应0.5~1h。
5.如权利要求1或4所述含纳米纤维素的高效增强助留剂的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述淀粉原料为玉米淀粉、木薯淀粉、蜡质玉米淀粉和马铃薯粉中的一种或几种；所述淀粉降解试剂为盐酸、硫酸、磷酸、次氯酸钠、双氧水和β生物酶中的一种或几种。
6.如权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚臻，詹灵江，应晓荣，郑丽萍，姚献平，
申请(专利权)人：杭州纸友科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。