本发明专利技术涉及一种改性纳米微晶纤维素作为造纸助留助滤剂的应用。以木浆、微晶纤维素或棉花为原料，采用酸水解法或生物酶水解法制备纳米微晶纤维素；利用2,2,6,6-四甲基-1-哌啶氧-NaBr-NaClO体系在pH10.0-10.5或4-乙酰氨基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶氧-NaClO2-NaClO体系在pH4.5-4.8对所得的纳米微晶纤维素进行氧化改性得到造纸用助留助滤剂。将0.05%-2.0%的改性纳米微晶纤维素加入纸浆中，可以提高细小纤维及填料的留着率，改善纸浆的滤水性能，从而提高纸机的操作性能。本发明专利技术的造纸助留助滤剂，是环保绿色产品，具有很好的生物相容性与生物可降解性，表面阴电荷密度高，不仅具有良好的助留助滤效果，而且可以提高成纸匀度。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种改性纳米微晶纤维素作为造纸助留助滤剂的应用。以木浆、微晶纤维素或棉花为原料，采用酸水解法或生物酶水解法制备纳米微晶纤维素；利用2,2,6,6-四甲基-1-哌啶氧-NaBr-NaClO体系在pH10.0-10.5或4-乙酰氨基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶氧-NaClO2-NaClO体系在pH4.5-4.8对所得的纳米微晶纤维素进行氧化改性得到造纸用助留助滤剂。将0.05%-2.0%的改性纳米微晶纤维素加入纸浆中，可以提高细小纤维及填料的留着率，改善纸浆的滤水性能，从而提高纸机的操作性能。本专利技术的造纸助留助滤剂，是环保绿色产品，具有很好的生物相容性与生物可降解性，表面阴电荷密度高，不仅具有良好的助留助滤效果，而且可以提高成纸匀度。【专利说明】改性纳米微晶纤维素作为造纸助留助滤剂的应用
本专利技术涉及一种改性纳米微晶纤维素作为造纸助留助滤剂的应用，属于造纸
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技术介绍
随着现代造纸机的车速及产量、废纸使用比例及纸张抄造系统用水封闭循环程度的提高，改进细小纤维及填料的留着率，提高纸张产品的质量，成为面临的实际问题。助留助滤剂广泛应用在现代造纸工业中，经济效益十分明显。在提高纸料留着率和滤水性能的同时，可以减轻排水污染，使白水封闭循环系统正常运行，改善成纸的质量且能尽量减少对纸张其他物理性能的不利影响。随着造纸工业的发展，造纸湿部的助留助滤体系也由单元系统、双元系统发展为微粒助留助滤体系。微粒助留体系可以改善细小纤维和填料的留着率，提高纸浆的滤水性能，并且有助于使成纸具有较高的透气度和匀度，已被广泛用于高速造纸机的衆料系统。从木质纤维资源开发生物基造纸化学品，对于保持造纸工业的可持续发展有着现实的意义。作为制备于可再生木质纤维素原料的纳米微晶纤维素(Nanocrystallinecellulose, NCC)，其粒度大小和表观电荷密度可以在制备过程中加以控制，能够作为造纸微粒助留体系中的有机微粒，与阳离子聚合物联合使用，组成微粒助留体系，用于纸料的助留助滤。但是通过酸水解或纤维素酶酸水解制备的NCC表面电荷密度低，且表面基团在弱碱性条件下容易发生电离，使表面电荷密度降低，影响其稳定性。而随着抄纸技术逐渐由酸性抄纸向中碱性抄纸发展，其在制浆造纸中的应用性能也会受到影响。对纳米微晶纤维素进行改性，使其表面电荷密度显著提高，加之巨大的比表面积和优良的理化性能，改性产物具有高效的造纸助留助滤性能，不仅可以提高细小纤维和填料的留着，改善纸浆的滤水，而且还可以改善成纸的匀度。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种表面改性纳米微晶纤维素作为造纸助留助滤剂的应用，能提高细小纤维与填料的留着与纸浆滤水性能。所述的表面改性纳米微晶纤维素造纸增强剂是通过对植物纤维原料或纸浆进行酸处理或生物酶处理，得到纳米微晶纤维素，然后利用2，2，6，6-四甲基-1-哌啶氧或者4-乙酰氨基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶氧氧化体系对纳米微晶纤维素进行氧化得到的。本专利技术的技术方案如下: 改性纳米微晶纤维素作为造纸增强剂的应用，所述的改性纳米微晶纤维素是按以下方法制备的: (O以溶解浆、漂白针叶木硫酸盐浆、漂白阔叶木硫酸盐浆、微晶纤维素或棉花为原料，采用下列酸水解法或生物酶水解法制备纳米微晶纤维素: 酸水解法:将原料粉碎，过20目筛，在20° C -65° C下加入30-64wt%的硫酸，使酸与原料的体积质量比(5~15):1，单位毫升比克，原料以绝干料计；搅拌下，反应10 min-70 min，然后将悬浮液用9-10倍体积的去离子水稀释以终止反应，所得产物用去离子水反复离心冲洗至pH值5.0~5.5，将得到产物放入透析袋中，用流动的去离子水透析至pH值恒定，透析后的悬浮液在冰水浴中进行超声波振荡处理5 min-50 min，得到纳米微晶纤维素胶体悬浮液；或者， 生物酶水解法: 将原料粉碎，过20目筛，原料放入锥形瓶中，向锥形瓶中加水，再加入缓冲液调节溶液的pH值到6-7，加入纤维素酶，每克绝干原料加入纤维素酶500(T80000 IU,置于摇床中，调节温度为40°C -60°C，振荡速度50-250 r/min，反应24 h_72 h。反应结束后，加入乙醇终止酶解反应。取出样品，用去离子水反复离心洗涤，洗涤后的悬浮液用超声波振荡器处理5min-50 min,得到纳米微晶纤维素悬浮液。所述纤维素酶为和氏璧生物技术有限公司生产的中性纤维素酶，其滤纸酶活20000~40000 IU/g。所述缓冲液是磷酸盐缓冲溶液，取磷酸二氢钠1.74 g，磷酸氢二钠2.7g，氯化钠1.7g，加水溶解成400ml的溶液配制而成。(2)纳米微晶纤维素的氧化改性 取Ig (绝干)步骤(1)制得的纳米微晶纤维素悬浮液，依次加入3.0-8.0 mmol NaBr>0.005-0.03 mmol 2，2，6 ，6-四甲基-1-哌啶氧和 1-15 mmol 的 NaClO 溶液，加入200-250 ml pH=10.2的Na2CO3-NaHCO3缓冲溶液，调节体系pH至10-10.5，然后进行超声分散 5 min-20 min，在 25°C -60° C 反应 10 min-60 min 后，加入 10 ml-20 ml 无水乙醇终止反应，用酸调PH至7左右，透析2-5天，得到改性纳米微晶纤维素悬浮液，即为增强剂。或者:取Ig (绝干)步骤(1)制得的纳米微晶纤维素悬浮液，加入0.2 M的醋酸盐缓冲溶液 200-300 ml，分别加入 5-20 mmol NaClO2 及 0.2-0.5 mmol 4-乙酰氨基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶氧，然后加入1-5 mmol的NaClO溶液，调节pH值至4.8，在30 °C-80 ° C下搅拌反应2-5天，然后加入10-20 ml无水乙醇终止反应，透析2-5天，得到改性纳米微晶纤维素悬浮液，即为增强剂。优选的，上述步骤(1)酸水解中、(2)中使用的透析袋截留分子量为12000-14000。优选的，上述步骤(2)中pH调节剂选自盐酸或硫酸。与未改性相比，本专利技术所得改性纳米微晶纤维素外观由半透明变为透明，表观电荷密度(负值)大大增加，在pH为7时，由-16(^eq/g增加到约-188(^eq/g，提高了约11-12倍。羧基含量由0.02 mmol/g提高到约0.8 mmol/g。本专利技术的改性纳米微晶纤维素作为造纸助留助滤剂的应用，方法如下: 在质量浓度0.1%-1%的纸料中，搅拌条件下依次加入5%-30%填料，1.0%-3.0%施胶剂，0.05%-2.0%的改性纳米微晶纤维素混合Imin -10 min后，提高纸料体系的搅拌速度，保持30 s-5 min后恢复体系的搅拌速度，然后加入0.01%-2%的高分子阳离子聚合物，作用30s-5 min后抄成纸张。以上用量均为相对绝干纸料的重量百分比。上述填料是碳酸钙或滑石粉，施胶剂是松香胶、烷基烯酮二聚体(AKD)或烯基琥珀酸酐(ASA)。均为本领域常用添加剂，市场有售。上述高分子阳离子聚合物为阳离子聚丙烯酰胺或阳离子淀粉，是本领域常用原料，市场有售。本专利技术的技术特点及优良效果如下: 造纸行业面临着巨大的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种改性纳米微晶纤维素作为造纸助留助滤剂的应用，所述的改性纳米微晶纤维素是按以下方法制备的：（1）以漂白针叶木硫酸盐浆、漂白阔叶木硫酸盐浆、微晶纤维素（MCC）或棉花为原料，采用酸水解法或生物酶水解法制备纳米微晶纤维素；（2）纳米微晶纤维素的改性按如下方法进行：取1g （绝干）步骤（1）制得的纳米微晶纤维素悬浮液，依次加入3.0‑8.0 mmol NaBr、0.005‑0.03 mmol 2, 2, 6, 6‑四甲基‑1‑哌啶氧和1‑15 mmol的NaClO 溶液，加入200 ml‑250 ml pH=10.2的Na2CO3‑NaHCO3缓冲溶液，调节体系pH至10‑10.5，然后进行超声分散（超声1s、8 s间隙）5 min‑20 min，在25ºC‑60ºC反应10 min‑60 min，加入10 ml‑20 ml无水乙醇终止反应，用酸调pH至7左右，透析2‑5天，得到改性纳米微晶纤维素悬浮液，即为助留助滤剂；或者，取1 g （绝干）步骤（1）制得的纳米微晶纤维素悬浮液，加入0.2 M的醋酸盐缓冲溶液200‑300 ml，分别加入5‑20 mmol/g NaClO2及0.2‑0.5 mmol/g 4‑乙酰氨基‑2, 2, 6, 6‑四甲基‑1‑哌啶氧，然后加入1‑5 mmol/g的NaClO溶液，调节pH值至4.8，在30ºC‑80ºC下搅拌反应2‑5天，然后加入10 ml‑20 ml无水乙醇终止反应，透析2‑5天，得到改性纳米微晶纤维素悬浮液，即为助留助滤剂。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：徐清华，靳丽强，姚文润，李维功，秦梦华，傅英娟，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
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