一種陽離子瓜爾膠超微粒子的製備方法
2023-06-09 02:13:16 1
專利名稱：一種陽離子瓜爾膠超微粒子的製備方法
技術領域：
本發明屬於造紙化學品領域，特別是涉及一種瓜爾膠超微粒子的製備方法。
背景技術：
瓜爾膠是從種植於印巴次大陸的豆科植物一瓜爾豆中提取的一種植物膠，它 在化學性質上是聚半乳糖甘露糖。由於其獨特的分子結構及物理化學特性，使它 成為一種很有潛力的新型環保助劑。瓜爾膠的首要特點是其生長於高溫、乾旱的 環境中，因此不耐水，在冷水中就可以水化、溶解，這與澱粉系列助劑的使用需 要糊化相比是一個很大的優勢。瓜爾膠的另一特點是分子結構與纖維素分子非常
相似。瓜爾膠分子中甘露糖單元通過l， 4-e苷鍵連接成主鏈，半乳糖支鏈則以 1， 6-a鍵間隔與甘露糖主鏈相連，與纖維素分子的相^l性使它易於吸附到纖維 上產生助留效果。天然瓜爾膠作為造紙助劑時，可以提高紙頁強度，減少灰斑形 成並提高紙頁勻度。
近幾年來，瓜爾膠系列助劑在巻煙紙行業中得到了廣泛應用。瓜爾膠用於巻 煙紙不但具有優良的助留、助濾和增強效果，而且抄成的紙在燃燒時沒有異味，
滿足巻煙用紙的需要。在漿料中,添加瓜爾膠具有以下優點①提高紙張的抗張 強度；②提高表面強度，改善印刷適性；③提高填料、細小纖維的留著率；④ 改善成紙勻度，瓜爾膠以微絮聚的方式改善紙機網部的濾水性能，紙張的勻度不 會被破壞；⑤減小紙張的兩面差；◎提髙紙板的層間結合強度。但是，瓜爾膠 原粉在使用過程中總會有不盡入意之處，它會造成濾水困難等，因此人們常用化 學手段改變其理化特性以滿足實際工業生產的需要。為了提高其使用效果和擴大 其應用範圍，目前已經開發了很多瓜爾膠的變性產品，根據其離子性能的不同可 分為陽離子型、陰離子型、非離子型瓜爾膠以及磷酸瓜爾膠和兩性瓜爾膠等。各 種類型的瓜爾膠有不同的性能和功用，要根據生產上的具體情況進行選用。
陽離子型瓜爾膠能有效改善助留，顯著提高填料的留著率，對紙張的勻度沒有太大影響，不影響脫水。用量一般為0.03% 0.08%，添加點一般在紙機的衝 漿泵之前或在保證均勻分散的情況下直接加到紙機的流漿箱之前。陽離子型瓜爾 膠溶液應稀釋到約0. F。的濃度後使用。
Derek等人對4種造紙助劑陽離子澱粉(CS)、陽離子聚丙烯醯胺(CPAM )、 陽離子瓜爾膠(CGG)、陽離子聚乙烯醇(CPVA)的助留助濾效果在動態濾水儀上進 行了試驗研究。他們發現陽離子瓜爾膠無論是對細小纖維還是填料，其助留助 濾效果都是最好的。王登遠在巻煙紙中加入化學改性的陽離子瓜爾膠，根據實驗 得出了在巻煙紙中加入化學改性的陽離子瓜爾膠可以提高細小纖維和填料的網 部留著率、灰分，隨著網部留著率的提高，節省了生產成本。Burnfiel'd研究發 現將陽離子瓜爾膠、陽離子澱粉按一定比例預先混合，經糊化後使用，陽離子澱 粉的增強及陽離子瓜爾膠的助留助濾效果都能得到有效地發揮。而且它比不經預 先混合而分別使用兩種助劑相比，強度提高20%左右，更重要的是它消除了單 獨使用陽離子瓜爾膠時"粉塵"(瓜爾膠粉)對人體的危害及耗水量大的弊端。萬 小芳等對一步泥漿法合成新型助留助濾劑一陽離子羥乙基瓜爾膠(CVG)，及將其 用於廢新聞紙漿的抄造過程進行了探討。當CVG以0.2%(以絕幹漿計)的用量添 加到廢新聞紙漿中，細小組分的單程留著率提高了 40%，打槳度減小了 37%。另 外，萬小芳等還研究了陽離子瓜爾膠/膨潤土二元助留助濾劑在脫墨漿中的應用， 研究了膨潤土用量、pH值、電導率、剪切力對陽離子瓜爾膠/膨潤二元體系的 助留助濾性能的影響。研究表明二元體系比單元體系有更好的助留助濾性能， 更能抗pH值、電導率、剪切力的幹擾；且能提高成紙的強度。
目前，商業應用的瓜爾膠助留系統都是以陰離子微粒為基礎的，先往漿料中 施加陽離子瓜爾膠，形成絮聚物，再添加特殊的比表面積非常大的帶負電荷特殊 的無機微粒，使之形成微絮聚物。
陽離子瓜兒膠含有大量季銨化基團，當它與某些帶負電的特定多聚陰離子化 合物、生物大分子等在水相條件下相遇時，在這些帶負電荷物質的作用下發生分 子內或分子間交聯並凝膠化形成納米顆粒。由於陽離子瓜爾膠超微粒子表面電荷為正值，可以作為陽離子微粒助留系統在造紙工藝中使用。
發明內容
本發明的目的是提供一種陽離子瓜爾膠超微粒子的製備方法。 本發明的技術解決方案
所採用的製備方法是使用陽離子瓜爾膠與聚陰離子通過凝膠化反應製備超 微粒子，製備方法包括下述步驟
(1) 、將100重量份的陽離子瓜爾膠溶解在水中配成濃度為0. 5 20mg/ml 的溶液；將0. 1 60重量份的聚陰離子溶解在水中配成濃度為1 60 mg/ml的溶 液；
(2) 、將上述聚陰離子的水溶液緩慢滴加到陽離子瓜爾膠的水溶液中，攪 拌5 60min，得到分散均勻的超微粒子；
所述的聚陰離子為三聚磷酸鈉、聚蘋果酸鈉、羧甲基纖維素鈉和羧甲基澱 粉鈉中的一種或幾種。
三聚磷酸鈉、聚蘋果酸鈉、羧甲基纖維素鈉、羧甲基澱粉鈉是常用的價格 便宜且無毒副作用的聚陰離子,它們可以和陽離子瓜兒膠進行離子凝膠化反應制 備超微粒子。
所述的陽離子瓜爾膠的分子量為2000 5000000，陽離子取代度為0.01
2.0;
所述的聚蘋果酸鈉的分子量為2000 6000;
所述的羧甲基纖維素鈉和羧甲基澱粉鈉的分子量為4000 1000000，羧甲基
取代度為0. 05 0. 80;
所述的超微粒子的粒徑在60 300 nm，電動電位在5 45 mV。 本發明的技術效果本製備方法工藝簡單，反應條件溫和，所製得的陽離子
瓜爾膠超微粒子呈規則的圓球性，尺寸均一，穩定性高，重複性好，粒子表面電
荷為正值。
具體實施方式
實施例1
將2.0g陽離子瓜爾膠溶於2000ml水中，得到陽離子瓜爾膠溶液；將30ml (30mg/ml)的羧甲基澱粉鈉水溶液緩慢滴加到上述陽離子瓜爾膠溶液中，繼續 攪拌10 min，製得陽離子瓜爾膠超微粒子。動態光散射測定其粒徑為128 nm， 分散指數為0.11。電動電位分析儀器測定其表面電位為14.2±2.1 mV。透射電 鏡觀測粒子為規則的圓球形。 實施例2
將2.0g陽離子瓜爾膠溶於2000ml水中，得到陽離子瓜爾膠溶液，將30ml (16mg/ml)的三聚磷酸鈉水溶液緩慢滴加到上述陽離子瓜爾膠溶液中，繼續攪 拌30 min,製得陽離子瓜爾膠超微粒子。動態光散射測定其粒徑為168 nm，分 散指數為0.18。電動電位分析儀器測定其表面電位為17.2±1.1 mV。透射電鏡 觀測粒子為規則的圓球形。 實施例3
將2. Og陽離子瓜爾膠溶於1000 ml水中，得到陽離子瓜爾膠溶液，將30 ml (10 mg/ml)的聚蘋果酸鈉水溶液緩慢滴加到上述陽離子瓜爾膠溶液中，繼續攪 拌30 min，製得陽離子瓜爾膠超微粒子。動態光散射測定其粒徑為227 ran,分 散指數為0.22。電動電位分析儀器測定其表面電位為10.2±1.8 mV。透射電鏡 觀測粒子為規則的圓球形。 實施例4
將2.0g陽離子瓜爾膠溶於1000ml水中，得到陽離子瓜爾膠溶液，將30ml (15mg/ml)的羧甲基纖維素鈉水溶液緩慢滴加到上述陽離子瓜爾膠溶液中，繼 續攪拌30 rniri，製得陽離子瓜爾膠超微粒子。動態光散射測定其粒徑為254 nm， 分散指數為0.26。電動電位分析儀器測定其表面電位為11.2±2.8 mV。透射電 鏡觀測粒子為規則的圓球形。
權利要求
1、一種陽離子瓜爾膠超微粒子的製備方法，所採用的製備方法是使用陽離子瓜爾膠與聚陰離子通過凝膠化反應製備超微粒子，製備方法包括下述步驟(1)、將100重量份的陽離子瓜爾膠溶解在水中配成濃度為0.5～20mg/ml的溶液；將0.1～60重量份的聚陰離子在水中配成濃度為1～60mg/ml的溶液；(2)、將上述聚陰離子的水溶液緩慢滴加到陽離子瓜爾膠的水溶液中，攪拌5～60min，得到分散均勻的超微粒子；所述的聚陰離子為三聚磷酸鈉、聚蘋果酸鈉、羧甲基纖維素鈉和羧甲基澱粉鈉中的一種或幾種。
2、 如權利要求1所述的一種陽離子瓜爾膠超微粒子的製備方法，其特 徵在於所述的陽離子瓜爾膠的分子量為'2000 5000000，陽離子取代度為 0.01 2.0o
3、 如權利要求1所述的一種陽離子瓜爾膠超微粒子的製備方法，其特 徵在於所述的聚蘋果酸鈉的分子量為2000 6000。
4、 如權利要求1所述的一種陽離子瓜爾膠超微粒子的製備方法，其特 徵在於所述的羧甲基纖維素鈉和羧甲基澱粉鈉的分子量為4000 1000000， 羧甲基取代度為0. 05 0. 80。
全文摘要
本發明屬於造紙化學品領域，特別是涉及一種瓜爾膠超微粒子的製備方法，所採用的製備方法是使用陽離子瓜爾膠與聚陰離子通過凝膠化反應製備超微粒子，製備方法包括下述步驟(1)將100重量份的陽離子瓜爾膠溶解在水中配成濃度為0.5～20mg/ml的溶液；將0.1～60重量份的聚陰離子在水中配成濃度為1～60mg/ml的溶液；(2)將上述聚陰離子的水溶液緩慢滴加到陽離子瓜爾膠的水溶液中，攪拌5～60min，得到分散均勻的超微粒子；所述的聚陰離子為三聚磷酸鈉、聚蘋果酸鈉、羧甲基纖維素鈉和羧甲基澱粉鈉中的一種或幾種。本製備方法工藝簡單，反應條件溫和，所製得的陽離子瓜爾膠超微粒子呈規則的圓球性，尺寸均一，穩定性高，重複性好，粒子表面電荷為正值。
文檔編號D21H21/10GK101654892SQ200910072
公開日2010年2月24日 申請日期2009年8月24日 優先權日2009年8月24日
發明者宋文杰, 查瑞濤, 潘泉利, 王世剛 申請人:牡丹江恆豐紙業股份有限公司