无机造纸纤维硫酸钙晶须的表面包覆改性方法及其应用技术

本发明专利技术公开了无机造纸纤维硫酸钙晶须的表面包覆改性方法，其包括以下步骤：(1)将相对于硫酸钙晶须的质量份数1％～10％的分散剂，与硫酸钙晶须混合于水中，对硫酸钙晶须进行分散处理；处理完后，过滤、烘干得到高度分散的硫酸钙晶须；(2)量取设定体积比的水、乙醇、氨水和有机硅源，将其中的水、乙醇、氨水置于三口烧瓶中，进行磁力搅拌，再加入适量的表面活性剂，混合均匀备用；(3)将制备所得的高度分散硫酸钙晶须，加入所述盛有混合溶液的三口烧瓶中，混合均匀后，分批慢慢加入所量取的有机硅源；(4)将所制得的混合溶液，在25℃温度下，搅拌改性；沉降8～10小时，过滤，在95℃温度下烘干，制得改性硫酸钙晶须。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及造纸填料
，具体涉及无机造纸纤维硫酸钙晶须的表面包覆改性方法及其应用。
技术介绍
微纳米技术已成为一种热门领域，对于微纳米在造纸业的发展趋势不容忽视，它带来的潜在优势是其他材料所不能具备的。目前微纳米填料的开发应用已经引起各领域研究学者的关注。相关文献报道，一种新开发的微纳米高长径比填料已可以取代传统填料添加至纸楽·湿布。例如二氧化娃纳米纤维 “silicate nano fibers”(SNF),是由 GR international公司研发的硅基高横纵比填料，不仅可以优化纸张，还可以改善纸的孔隙率、平滑度、松密度、光学力学性质。除此之外还有IPST研发的阻燃材料Mg(OH)2纳米带以其低成本，低密度，高亮度，对强度影响小的优势受到广泛关注。1950年Rinby等用酸解的方法，从木浆和棉花纤维中制得了胶体粒子大小的纳米纤维素(NCC)悬浮液，NCC纤维也是目前重点开发的一种纤维增强材料，应用于造纸体系不仅可以增强纤维间的结合力及强的吸附功能，提高纸制品的亮度、松密度、透明度，还能用于特种纸如抗菌纸、防伪纸的研发。硫酸钙晶须是一种高长径比的纤维状单晶材料，作为造纸用功能填料加入纸浆进行纸张抄造，不仅可以替代植物纤维用做填料，使造纸低碳化，减少森林资源的使用，而且可以提高纸张的抗张强度，耐破度，耐折度等物理力学性能，减少或替代造纸增强剂，降低造纸成本。但是由于硫酸钙微溶于水，因此在抄造纸过程中会因为部分溶解而降低留着率从而影响使用效果。因此，研究一种完全不溶于水的硫酸钙晶须及其制备方法，并将其应用于造纸领域，就变得较为迫切。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述不足，提供一种无机造纸纤维硫酸钙晶须的表面包覆改性方法获得改性后晶须，并进一步将改性后晶须应用于造纸填料，该制造工艺合理，并能够有效解决晶须在造纸湿部的溶解问题，在改善晶须在纸样中留着率的同时，优化晶须的表面特性；改性后晶须的加入，可以提高纸制品品质，提高利用率，降低成本。本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案为无机造纸纤维硫酸钙晶须的表面包覆改性方法，其包括以下步骤(I)将相对于硫酸钙晶须的质量份数I % 10%的分散剂，与硫酸钙晶须混合于水中，对硫酸钙晶须进行分散处理；处理完后，过滤、烘干得到高度分散的硫酸钙晶须；(2)量取设定体积比的水、乙醇、氨水和有机硅源，将其中的水、乙醇、氨水置于三口烧瓶中，进行磁力搅拌，再加入适量的表面活性剂，混合均匀备用；(3)将步骤(I)制备所得的高度分散硫酸钙晶须，加入步骤(2)所述盛有混合溶液的三口烧瓶中，混合均匀后，分批慢慢加入步骤(2)中所量取的有机硅源；(4)将步骤(3)所制得的混合溶液，在25°C温度下，搅拌改性；沉降8 10小时，过滤，在95 °C温度下烘干，制得改性硫酸钙晶须。步骤(I)所述的分散剂为六偏磷酸钠、磷酸钠、油酸钠、多聚磷酸钠、聚丙烯酸、柠檬酸三钠、硅酸钠中的一种或多种。步骤(2)所述的水、乙醇、氨水和有机硅源体积比为4 : 8 : O.1 :1。步骤⑵所述的有机硅源为正硅酸乙酯，氨水浓度为23% 28%。步骤(2)所述的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠、十二烧基硫酸纳中的一种或多种。步骤(3)中所述的有机硅源为O. 5 2小时内加完。步骤(4)中的搅拌改性时间为2 18小时。根据上述无机造纸纤维硫酸钙晶须的表面包覆改性方法制备的改性硫酸钙晶须的应用，将改性硫酸钙晶须作为纤维增强剂加入造纸湿部，获得高硫酸钙晶须留着率的增强型纸制品，制备含有重量比为I 25%的改性硫酸钙晶须纤维增强剂的纸制品。具体步骤为向相当于总体绝干衆量重量75% 99%的混合纸楽;悬浮液中，加入重量比为I 25%的改性硫酸钙晶须，再加入微量助留剂搅拌，抄造纸页，在95°C恒压的条件下烘干，获得高硫酸钙晶须留着率的增强型纸制品。所述微量，为加入助留剂只占混合纸浆总重量的万分之一至万分之五。本专利技术的有益效果是与现有技术相比，本专利技术提供的方法的制备工艺简易、成本低，无毒无污染，易于工业化推广。本专利技术的改性晶须分散均匀，能有效改善晶须的表面性质，提高晶须的疏水性及留着率，增加晶须与纸浆纤维的相互间作用力，使晶须与纤维通过分子间氢键紧密交织，改善纸页的物理性能，增强韧性。本专利技术制备的改性硫酸钙晶须不仅具有主干晶须的增强特性还具有纳米二氧化硅优异的表面性能，使复合材料具有复合协同的功效。提高纸样表面摩擦系数增强其抗滑能力，改善纸样对油墨的亲和力。本专利技术提供的方法科学合理、效率高，产品质量稳定；所制备的改性硫酸钙晶须，可以改善纸张不透明度、平滑度、阻燃性及印刷性，制造难燃纸张，有助于开发新型特种纸品。本专利技术的改性方法提高了硫酸钙晶须的留着率，同时减少植物纤维的使用，减少木材浪费，达到节能减排的低碳化生产工艺。本专利技术提供的经表面改性后硫酸钙晶须有较高的留着率，可替代高价的韧性硫酸盐针叶木浆，对于我国森林资源的保护也具有现实的意义，弥补了传统无机填料加入纸制品降低纸强度的缺点。附图说明图1为本专利技术的制备流程图；图2为本专利技术分散剂处理晶须的SEM图；图3为本专利技术改性后硫酸钙晶须的SEM图；图4为本专利技术改性后硫Ifef丐晶须的XRD图；图5为本专利技术改性后硫酸钙晶须的IR图；图6为本专利技术表面处理对晶须电导率的影响测试图；图7为本专利技术改性后硫酸钙晶须不同添加量时纸张的耐破指数测试图8为本专利技术改性后硫酸钙晶须不同替代量时纸张的撕裂指数测试图；图9为本专利技术改性后硫酸钙晶须不同替代量时纸张的抗张指数测试图；图10为表面处理对改性晶须在纸张中留着率的影响测试图。具体实施例方式实施例一:参见图1至图6，本实施例提供的无机造纸纤维硫酸钙晶须的表面包覆改性方法，其包括以下步骤:(I)用相对于硫酸钙晶须的质量份数5 %的柠檬酸三钠在水溶液中对晶须进行分散处理2小时；处理完后，过滤、烘干得到高度分散的硫酸钙晶须；图2为经本步骤制备后所得到的分散处理后晶须的扫描电镜图。表I为其能谱分析表:表I分散处理后晶须的能谱分析表本文档来自技高网...

【技术保护点】
无机造纸纤维硫酸钙晶须的表面包覆改性方法，其特征在于，其包括以下步骤：(1)将相对于硫酸钙晶须的质量份数1％～10％的分散剂，与硫酸钙晶须混合于水中，对硫酸钙晶须进行分散处理；处理完后，过滤、烘干得到高度分散的硫酸钙晶须；(2)量取设定体积比的水、乙醇、氨水和有机硅源，将其中的水、乙醇、氨水置于三口烧瓶中，进行磁力搅拌，再加入适量的表面活性剂，混合均匀备用；(3)将步骤(1)制备所得的高度分散硫酸钙晶须，加入步骤(2)所述盛有混合溶液的三口烧瓶中，混合均匀后，分批慢慢加入步骤(2)中所量取的有机硅源；(4)将步骤(3)所制得的混合溶液，在25℃温度下，搅拌改性；沉降8～10小时，过滤，在95℃温度下烘干，制得改性硫酸钙晶须。

【技术特征摘要】
1.无机造纸纤维硫酸钙晶须的表面包覆改性方法，其特征在于，其包括以下步骤: (1)将相对于硫酸钙晶须的质量份数1% 10%的分散剂，与硫酸钙晶须混合于水中，对硫酸钙晶须进行分散处理；处理完后，过滤、烘干得到高度分散的硫酸钙晶须； (2)量取设定体积比的水、乙醇、氨水和有机硅源，将其中的水、乙醇、氨水置于三口烧瓶中，进行磁力搅拌，再加入适量的表面活性剂，混合均匀备用； (3)将步骤(I)制备所得的高度分散硫酸钙晶须，加入步骤(2)所述盛有混合溶液的三口烧瓶中，混合均匀后，分批慢慢加入步骤(2)中所量取的有机硅源； (4)将步骤(3)所制得的混合溶液，在25°C温度下，搅拌改性；沉降8 10小时，过滤，在95°C温度下烘干，制得改性硫酸钙晶须。2.根据权利要求1所述的无机造纸纤维硫酸钙晶须的表面包覆改性方法，其特征在于，步骤(I)所述的分散剂为六偏磷酸钠、磷酸钠、油酸钠、多聚磷酸钠、聚丙烯酸、柠檬酸三钠、硅酸钠中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的无机造纸纤维硫酸钙晶须的表面包覆改性方法，步骤(2)所述的水、乙醇、氨水和有机硅源体积比为4: 8: 0.1:1。4.根据权利要求3所述的无机造纸纤维硫酸钙晶须的表面包覆改性方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：施利毅，张迎，冯欣，王钢领，苗苗，孟祥浩，时雯，
申请(专利权)人：东莞上海大学纳米技术研究院，上海大学，
类型：发明
国别省市：