一種提高紙料留著率的方法
2023-06-26 16:37:31
專利名稱：一種提高紙料留著率的方法
技術領域：
本發明涉及一種在紙和紙板生產中提高紙料在抄紙網上留著率的方法，特別涉及一種陽離子微粒助留技術。
背景技術：
在紙或紙板的生產中，紙料首先要在抄紙網上脫水，留在網上的部分才能構成溼紙幅。隨著紙機車速的不斷提高，紙料在抄紙網上所受剪切作用也隨之提高，粒徑遠遠小於網孔的填料、膠料和纖維性細小纖維等粒度較小的組分很難再靠機械截留作用和一般絮凝劑的絮凝作用留在網上，藉助於高效助留技術提高紙料留著率就成為必然。造紙微粒助留體系以其提高助留作用和減少紙張勻度的惡化而逐漸成為高速紙機的一種標準助留體系。
目前已經商業化的微粒助留體系一般由高分子的陽離子聚合物和陰離子的無機或有機微粒組成。如陽離子聚丙烯醯胺/蒙脫石微粒助留體系、陽離子澱粉/膠體二氧化矽微粒助留體系、陽離子聚丙烯醯胺/高結構二氧化矽微粒助留體系、陽離子聚丙烯醯胺/膨潤土/陰離子有機微粒助留體系。由於先加入的高分子陽離子聚合物在紙料表面常發生重構與擴散，導致部分陽離子聚合物在紙料表面以平伏構型吸附或擴散進入纖維微孔內，不利於微粒組分對紙料重聚，且陽離子聚合物需要過量使用，也使造紙助留成本提高。
在美國專利US 4,798,653中披露了一種陽離子微粒助留技術。帶有正電荷的陽離子膠體二氧化矽首先加入紙料中，與紙料混合均勻後，再加入第二組分陰離子聚丙烯醯胺，引起紙料的絮聚並提高絮聚體的抗剪切作用。美國專利US4,946,557中所披露的陽離子微粒助留體系則由陽離子膠體二氧化矽與陽離子聚合物組成。陽離子膠體二氧化矽先加入紙料中，隨後加入陽離子聚合物，如陽離子聚丙烯醯胺，最終引起紙料的絮聚。美國專利US 5,221,435中則提出了一種由陽離子聚合物、陰離子聚合物和陽離子的聚合氯化鋁組成的三組分陽離子微粒助留技術。其中陽離子聚合物(分子量約為50萬)，如陽離子澱粉，首先加入紙料中，混合均勻後，加入高分子陰離子聚合物(分子量至少100萬)，如陰離子聚丙烯醯胺，引起紙料的絮聚，絮聚體經高剪切作用後，加入陽離子微粒組分聚合氯化鋁，再引起紙料的重聚。美國專利US 6,770,170則披露了一種以纖維狀的膠體氧化鋁作為陽離子微粒組分的微粒助留體系。纖維狀的膠體氧化鋁與陽離子、兩性或非離子聚合物配合使用。但要求聚合物在陽離子狀態下使用，並要求在加入纖維狀膠體氫氧化鋁之前，至少加入一種陽離子凝聚劑或絮聚劑。
但上述專利披露的陽離子微粒助留技術，其陽離子微粒的正電性受pH影響較大，在中性/鹼性抄紙條件下正電性降低，或穩定性較差、一般需現場製備，效果不理想。
發明內容本發明為了克服以上技術的不足，提供了一種在中性/鹼性條件下帶較高正電荷、穩定性好、助留效果好、非現場製備的陽離子微粒或微粒助留技術。
本發明是通過以下措施來實現的本發明公開了一種提高紙料留著率的方法，包括以下步驟在紙料製備工段將佔紙料重量0.001-2％的陽離子無機微粒加入濃漿或稀釋後的漿料中，經混合漿泵或其它的剪切設備與紙料充分混合後，加入佔紙料重量0.0001-1％的高分子陰離子聚合物，形成絮聚體；所述的陽離子無機微粒為層狀混合金屬氫氧化物。
本發明的提高紙料留著率的方法，更優選的方案是，上述形成絮聚體後，經壓力篩剪切作用後或不經剪切作用，在紙料上網之前加入佔紙料重量0.00001-0.5％的高分子陽離子聚合物。
本發明的提高紙料留著率的方法，其較佳的加入量為所述陽離子無機微粒的加入量佔紙料重量的0.05-1％，所述高分子陰離子聚合物的加入量佔紙料重量的0.01-0.2％，所述的高分子陽離子聚合物的加入量一般為紙料重量的0.005-0.04％。
本發明的提高紙料留著率的方法，所述陽離子無機微粒最好為天然水滑石、合成水滑石或類水滑石的至少一種。
本發明的提高紙料留著率的方法，所述高分子陰離子聚合物最好為分子量在1000,000以上的陰離子聚丙烯醯胺，陰離子聚丙烯醯胺的水解度不大於50％；或者最好為丙烯醯胺與陰離子單體的共聚物，共聚物分子量大於1000,000，陰離子單體的摩爾比例不大於50％。
本發明的提高紙料留著率的方法，所述的高分子陽離子聚合物最好為分子量大於1000,000的陽離子聚丙烯醯胺；或者最好為丙烯醯胺與陽離子單體的共聚物，共聚物的分子量大於1000,000，陽離子單體的摩爾比例小於40％。
本發明的提高紙料留著率的方法，所述的陽離子無機微粒的粒度小於2000nm，帶有正電荷，Zeta電位不低於10mv；最好小於500nm，Zeta電位不低於+20mv。
本發明所涉及的陽離子無機微粒為層狀混合金屬氫氧化物，包括天然水滑石、合成水滑石和各種類水滑石。這裡天然水滑石是指自然界中存在的層間陰離子為碳酸根離子的鎂鋁氫氧化物，又名陰離子粘土，其分子式為Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O；合成水滑石是指合成的以鎂鋁為金屬離子、具有不同層間陰離子的各種層狀混合金屬氫氧化物，包括通式為[Mg2+1-xAl3+x(OH)2]x+An-x/n·mH2O的具有水滑石結構的合成水滑石和合成水滑石與Al(OH)3或Mg(OH)2的混合物，其中An-為層間可交換陰離子，如Cl-、NO3-、CO32-、SO42-等；類水滑石是指合成水滑石中的鎂鋁金屬離子被其它同價金屬離子同晶取代後的化合物，其中包括Mg2+全部或部分被Zn2+、Co2+、Ni2+、Cu2+等二價金屬離子取代，Al3+全部或部分被Cr3+、Fe3+等三價金屬離子取代，Mg2+、Al3+同時被其它相應的二價和三價金屬離子部分取代或全部取代所形成的各種層間陰離子的化合物。此外，類水滑石還包括在水滑石結構中引入一價金屬離子形成的三元混合金屬氫氧化物。
自然界中天然水滑石的儲量較少，本發明中最好使用合成水滑石或類水滑石。有關水滑石或類水滑石的合成方法很多，如鹽—氧化物法、鹽—鹼法(或共沉澱法)、誘導水解法、水熱法、離子交換法、微波輻射法等。以任何方式合成的水滑石和類水滑石均適於本發明。當作為本發明中的陽離子微粒使用時，這些層狀混合金屬氫氧化物在水分散體中的粒度應小於2000nm，最好是小於500nm。如果是合成水滑石或類水滑石，最好是經膠溶的產品，且顆粒呈正電荷，即所謂以正電膠形式存在，其Zeta電位不低於+10mv，最好是不低於+20mv。因此，為了提高其正電膠的分散性和表面Zeta電位，其層間陰離子最好是一價的陰離子，如Cl-、NO3-。但層間陰離子為二價的水滑石或類水滑石膠體也具有很好的微粒助留作用，符合本發明的要求。
在常用的合成水滑石或類水滑石的溶膠中，最常用的是鎂鋁水滑石溶膠或以鎂鋁為主要金屬離子的類水滑石溶膠，如氫氧化鎂鋁、氫氧化鎂鋁鋰溶膠等，其它金屬離子的合成水滑石或類水滑石也符合本發明的要求。
本發明所涉及的第二組分為高分子陰離子聚合物，為線性或帶分支的陰離子聚合物，可從陰離子聚丙烯醯胺或其它天然或合成陰離子聚合物中選擇。採用陰離子聚丙烯醯胺時要求分子量不低於1000,000，可以是聚丙烯醯胺的水解產物，也可以是丙烯醯胺與C3-5的乙烯基不飽和羧酸單體如丙烯酸、甲基丙烯酸，和二羧酸如馬來酸、富馬酸及丙烯醯胺基丙磺酸、乙烯基磺酸及其鹼金屬或銨鹽等各種陰離子單體的共聚物，要求陰離子聚丙烯醯胺的水解度或陰離子單體的比例不大於50％。
本發明所涉及的第三組分為高分子陽離子聚合物，可為線性或帶有分支的合成高分子陽離子聚合物或天然陽離子聚合物。採用合成陽離子聚合物時，最好選用陽離子聚丙烯醯胺，如聚丙烯醯胺經霍夫曼降解或曼尼其反應得到的伯胺或叔胺型陽離子聚丙烯醯胺，但最好是採用丙烯醯胺與季銨型陽離子單體如丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨、二烯丙基二甲基氯化銨、3-甲基丙烯醯氨基丙基三甲基氯化胺、乙烯基卞基三甲基氯化銨、3-丙烯醯氨基-3-甲基丁基三甲基氯化銨、甲基丙烯醯氧乙基三甲基甲基硫酸銨等共聚所得的季銨型陽離子聚丙烯醯胺，其分子量不低於1000,000，陽離子單體所佔比例不大於40％。
按照本發明的陽離子微粒助留技術，陽離子無機微粒層狀混合金屬氫氧化物先於高分子陰離子聚合物和高分子量陽離子聚合物與紙料混合，其加入地點比較靈活，既可選在進入混合漿泵的濃漿或白水中，也可選擇加在經混合漿泵稀釋後的任何部位的稀釋紙料中。陽離子微粒助留劑與紙料混合均勻後可經歷高剪切作用，也可不經歷高剪切作用。但要求在加入本發明中的第二組分陰離子聚合物之前陽離子微粒組分能與紙料充分混合。陽離子無機微粒的加入量可佔絕幹紙料重量的0.001-2％，其更經常使用的量是0.05-1％。
本發明的陽離子微粒助留技術中在陽離子無機微粒之後添加的是高分子陰離子聚合物，高分子陰離子聚合物和陽離子無機微粒混合金屬氫氧化物可直接組成一種新型的陽離子微粒助留體系，如，將高分子的陰離子聚合物添加在壓力篩之後、進流漿箱之前的位置時，不需加入第三組分即可與之前添加的陽離子無機微粒層狀混合金屬氫氧化物一起引起紙料的有效絮聚，顯著提高紙料留著率。但本發明的目的是提供一種更為有效的陽離子微粒助留技術，以進一步提高紙料留著率，因此，在本發明中需要引入第三組分。為了便於第三組分的加入和使紙料與第二組分有充分的作用時間，在本發明的陽離子微粒助留技術中，優選的是在篩選設備如壓力篩之前加入本發明中的第二組分高分子量陰離子聚合物。但實際上只要能夠保證高分子陰離子聚合物在添加第三組分之前與紙料混合均勻，並與第一組分共同引起紙料的絮聚，高分子陰離子聚合物可經歷或不經歷剪切作用，因而，可在混合漿泵之後的淨化設備之前或之後、篩選設備之前或之後的任何位置添加。高分子陰離子聚合物的加入量一般佔絕幹紙料的0.0001-1％，更經常使用的量是0.01-0.2％。
本發明的陽離子微粒助留技術中，最後添加的組分是高分子陽離子聚合物。高分子陽離子聚合物一般在篩選設備之後的任何位置添加，但最好靠近流漿箱加入，以有利於提高紙料留著率。高分子陽離子聚合物的加入量一般為0.00001-0.5％，更經常使用的量是0.005-0.04％。
本發明的陽離子微粒助留技術可應用於各種紙和紙板的生產中，引起紙料的絮聚，並提高紙料絮聚體的抗剪切能力和紙料留著率。所適用的紙漿包括各種化學木漿、草漿和各種高得率漿及其混合紙漿，但更經常用於加填量較高的、以化學漿為主的抄紙體系，紙料中可加入滑石粉、碳酸鈣和二氧化鈦等各種填料及各種施膠劑。
本發明的有益效果是，具有助留效果好、微粒組分穩定性好、非現場製備、操作方便。
具體實施方式
下面的實例是根據本發明的技術提供的，用於說明本發明，除非在所附的權利要求書中指明，並不構成對本發明的任何限制。除非另有指明，實例中所有份數均以重量計。
本發明的具體實例中，所使用的陽離子無機微粒、陰離子聚合物和陽離子聚合物具有如下特徵1.陽離子無機微粒合成水滑石膠體A合成水滑石A是層間陰離子為氯離子的氫氧化鎂鋁膠體，其中鎂鋁的摩爾比例約為3∶1，其合成方法為常溫下將100份兒AlCl3·6H2O與253份兒MgCl2·6H2O溶解在1000份去離子水中，在500rpm攪拌速度下，邊攪拌邊緩慢加入稀氨水655份兒(稀氨水為25-28％的濃氨水稀釋3倍後的水溶液)，加入時間控制在30分鐘之內。氨水加完後，繼續攪拌2小時，獲得氫氧化鎂與氫氧化鋁的混合沉澱物。將沉澱物在65℃下膠溶18小時，然後用蒸餾水洗滌，至洗出膠體，獲得合成水滑石膠體A。利用JS94G型微電泳儀測得的合成水滑石膠體A在0.01M氯化鈉水溶液中於pH8.03下的Zeta電位為32.4mv，利用Mastersizer 2000雷射粒度儀測得的體積平均粒度為273nm。
合成水滑石膠體B合成水滑石膠體B也是層間陰離子為氯離子的氫氧化鎂鋁膠體，其中鎂鋁的摩爾比例約為1∶1，其合成方法同合成水滑石膠體A，只是用200份兒的AlCl3·6H2O與168份兒的MgCl2·6H2O代替100份兒的AlCl3·6H2O與253份兒的MgCl2·6H2O溶解在1000份去離子水中。利用JS94G型微電泳儀測得的合成水滑石膠體B在0.01M氯化鈉水溶液中於pH8.06下的Zeta電位為30.51mv，利用Mastersizer 2000雷射粒度儀測得的體積平均粒度為176nm。
合成類水滑石膠體C合成類水滑石膠體C是層間陰離子為氯離子的氫氧化鎂鋁鋰膠體，其中鎂鋁鋰的摩爾比例約為2.5∶2.5∶1，其合成方法同合成水滑石A，只是用200份兒的AlCl3·6H2O與168份兒的MgCl2·6H2O和50份兒的LiCl·6H2O代替100份兒的AlCl3·6H2O與253份兒的MgCl2·6H2O溶解在1200份去離子水中。利用JS94G型微電泳儀測得的合成類水滑石膠體C在0.01M氯化鈉水溶液中於pH8.01下的Zeta電位為37.43mv，利用Mastersizer 2000雷射粒度儀測得的體積平均粒度為259nm。
合成水滑石膠體D合成水滑石膠體D是層間陰離子為NO3-的氫氧化鎂鋁膠體，其中鎂鋁摩爾比為1∶1，合成方法同合成水滑石A，只是用188份兒Al(NO3)3·9H2O和128份兒的Mg(NO3)2·6H2O代替100份兒的AlCl3·6H2O與253份兒的MgCl2·6H2O溶解在1000份去離子水中。利用JS94G型微電泳儀測得的合成水滑石膠體D在0.01M氯化鈉水溶液中於pH8.01下的Zeta電位為24.54mv，利用Mastersizer 2000雷射粒度儀測得的體積平均粒度為233nm。
合成水滑石膠體E合成水滑石膠體E是層間陰離子為CO32-的氫氧化鎂鋁膠體，其中鎂鋁摩爾比為1∶1，其合成方法為常溫下將188份兒Al(NO3)3·9H2O和128份兒的Mg(NO3)2·6H2O溶解在1000份去離子水中，在500rpm的攪拌速度下緩慢加到含有57份兒NaOH和76份兒NaCO3的1000份兒水溶液中，其後的製備步驟同合成水滑石A。利用JS94G型微電泳儀測得的合成水滑石膠體E在0.01M氯化鈉水溶液中於pH7.99下的Zeta電位為21.34mv，利用Mastersizer2000雷射粒度儀測得的體積平均粒度為269nm。
2.陰離子聚合物陰離子聚合物A陰離子聚合物A為丙烯醯胺與丙烯酸的共聚物，丙烯酸單體的摩爾比例為10％，分子量8,000,000。
陰離子聚合物B聚丙烯醯胺的鹼性水解產物，水解度約30％，分子量約10,000,000。
3.陽離子聚合物陽離子聚合物A為丙烯醯胺與陽離子單體甲基醯氧乙基三甲基氯化銨的共聚物，陽離子單體所佔摩爾比例為7％，分子量約10,000,000。
陽離子聚合物B為丙烯醯胺與甲基醯氧乙基三甲基氯化銨的共聚物，陽離子單體所佔比例約23％，分子量約6,000,000。
實例1-6說明所發明的陽離子微粒助留技術在普通陽離子微粒助留基礎上對紙料留著率的進一步提高及陽離子聚合物加入量對助留作用的影響。
漿料處理將國產化學葦漿板撕成小碎片，在水中浸泡48小時，在Valley打漿機中疏解15分鐘後，輕刀打漿至34°SR備用。
紙料製備取60份兒經處理的葦漿(絕乾量)，加入20份兒的滑石粉，混合均勻後，稀釋至0.4％的濃度，此時紙料pH值為8.3。
濾液濃度的測定取製備好的紙料2000ml用動態濾水儀在1500rpm轉速下收集濾液，取250ml濾液三份兒用已事先恆重的中速濾紙過濾並恆重，測定濾液濃度；同時另取250ml三份兒濾液混合均勻後，分別稀釋0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0倍，並與未稀釋濾液一起在722型分光光度計上以去離子水為參比樣測定吸光度A。將實驗數據進行線性回歸，得出濾液濃度C與吸光度A之間的線形關係式A＝495.78C-0.0103，其相關係數R2＝0.9995。利用A與C之間的關係測定出濾液的吸光度就可計算出濾液濃度。
實例1取500ml紙料倒入動態濾水儀圓筒中，在轉速750rpm下攪拌30秒鐘，開始計時脫水，並收集最初的100ml濾液，以去離子水為參比樣(吸光度為0)測定濾液吸光度。將上述實驗重複三次，由上述吸光度與濃度之間的關係式計算濾液濃度，並取平均值。紙料留著率可由下式計算紙料的一次留著率FPR=A-5BA=(1-CC0)(%)]]>式中A-紙料中的總固含量(g)B-100ml濾液中的固含量(g)C、C0-分別是濾液和紙料的濃度(％)，其中C0＝0.4％。
該實驗所得紙料留著率為空白紙料留著率。
實例2取500ml紙料倒入動態濾水儀圓筒中，在1500rpm攪拌速度下加入0.01g合成水滑石A膠體(按合成水滑石的固形物算，佔絕幹紙料的0.5％)，並混合60秒鐘，將轉速降至750rpm，加入陰離子聚合物A0.0016g(按陰離子聚合物A的固形物算，佔絕幹紙料的0.08％；)，攪拌30秒鐘，開始計時脫水，並收集最初的100ml濾液，以去離子水為參比樣測定濾液吸光度，將上述實驗重複三次，取平均值。濾液濃度和紙料留著率計算同實例1。該實驗所得紙料留著率為使用陽離子微粒合成水滑石膠體A與陰離子聚合物A組成微粒助留體系時所得紙料留著率。
實例3取500ml紙料倒入動態濾水儀圓筒中，在1500rpm攪拌速度下加入0.01g合成水滑石A膠體，並混合60秒鐘，將轉速降至1000rpm，加入陰離子聚合物A0.0016g(按陰離子聚合物A的固形物算，佔絕幹紙料的0.08％；)，繼續攪拌60秒鐘，將轉速降至750rpm，加入陽離子聚合物A0.0001g(按陽離子聚合物的固形物算，佔絕幹紙料的0.005％)，攪拌30秒鐘，開始計時脫水，並收集最初的100ml濾液。以去離子水為參比樣測定濾液吸光度，將上述實驗重複三次，取平均值。濾液濃度和紙料留著率計算同實例1。
實例4該實驗方法與實例3相同，但陽離子聚合物A的加入量為0.0002g(按陽離子聚合物A的固形物算，佔絕幹紙料的0.01％)。
實例5該實驗方法與實例3相同，但陽離子聚合物A的加入量為0.0004g(按陽離子聚合物的固形物算，佔絕幹紙料的0.02％)。
實例6該實驗方法與實例3相同，但陽離子聚合物A的加入量為0.0008g(按陽離子聚合物的固形物算，佔絕幹紙料的0.04％)。
實例1-6的實驗結果見表1表1三組分陽離子微粒助留體系助留效果
很明顯，在實例中，由陽離子無機微粒氫氧化鎂鋁與高分子陰離子聚丙烯醯胺組成陽離子微粒助留體系時，紙料留著率從48.5％提高到了61.1％，但加入0.01％的第三組分陽離子聚丙烯醯胺，紙料留著率就可進一步提高到71.6％。在所舉例的陽離子聚合物加入量範圍內，均可在前兩組分的助留基礎上進一步提高紙料留著率。
實例7-16說明陽離子微粒合成水滑石的加入量和陰離子聚合物、陽離子聚合物在助留中的作用，漿料處理、紙料製備和濾液濃度測定方法同實例1-6。
實例7取500ml紙料倒入動態濾水儀圓筒中，在750rpm攪拌速度下加入陰離子聚合物A 0.0016g(按陰離子聚合物A的固形物算，佔絕幹紙料的0.08％；)，攪拌30秒鐘，開始計時脫水，並收集最初的100ml濾液，以去離子水為參比樣測定濾液吸光度，將上述實驗重複三次，取平均值。濾液濃度和紙料留著率計算同實例1。
實例8取500ml紙料倒入動態濾水儀圓筒中，在1000rpm攪拌速度下加入陰離子聚合物A0.0016g(按陰離子聚合物A的固形物算，佔絕幹紙料的0.08％；)，攪拌60秒鐘，將轉速降至750rpm，加入陽離子聚合物A0.0002g(按陽離子聚合物的固形物算，佔絕幹紙料的0.01％)，攪拌30秒鐘，開始計時脫水，並收集最初的100ml濾液。以去離子水為參比樣測定濾液吸光度，將上述實驗重複三次，取平均值。濾液濃度和紙料留著率計算同實例1。
實例9取500ml紙料倒入動態濾水儀圓筒中，在1000rpm攪拌速度下加入0.001g合成水滑石膠體A(按合成水滑石的固形物算，佔絕幹紙料的0.05％)，並混合60秒鐘，將攪拌速度降至750rpm，加入陰離子聚合物A0.0016g(按陰離子聚合物A的固形物算，佔絕幹紙料的0.08％；)，攪拌30秒鐘，開始計時脫水，並收集最初的100ml濾液，以去離子水為參比樣測定濾液吸光度，將上述實驗重複三次，取平均值。濾液濃度和紙料留著率計算同實例1。
實例10取500ml紙料倒入動態濾水儀圓筒中，在1500rpm攪拌速度下加入0.001g合成水滑石膠體A(按合成水滑石的固形物算，佔絕幹紙料的0.05％)，並混合60秒鐘，將攪拌速度降至1000rpm，加入陰離子聚合物A0.0016g(按陰離子聚合物A的固形物算，佔絕幹紙料的0.08％；)，攪拌60秒鐘，將轉速降至750rpm，加入陽離子聚合物A0.0002g(按陽離子聚合物的固形物算，佔絕幹紙料的0.01％)，攪拌30秒鐘，開始計時脫水，並收集最初的100ml濾液，以去離子水為參比樣測定濾液吸光度，將上述實驗重複三次，取平均值。濾液濃度和紙料留著率計算同實例1。
實例11取500ml紙料倒入動態濾水儀圓筒中，在750rpm攪拌速度下加入0.012g合成水滑石膠體A(按合成水滑石的固形物算，佔絕幹紙料的0.6％)，攪拌30秒鐘，開始計時脫水，並收集最初的100ml濾液，以去離子水為參比樣測定濾液吸光度，將上述實驗重複三次，取平均值。濾液濃度和紙料留著率計算同實例1。
實例12取500ml紙料倒入動態濾水儀圓筒中，在1000rpm攪拌速度下0.012g合成水滑石膠體A(按合成水滑石的固形物算，佔絕幹紙料的0.6％)，混合60秒鐘，將攪拌速度降至750rpm，加入陽離子聚合物A0.0002g(按陽離子聚合物的固形物算，佔絕幹紙料的0.01％)，攪拌30秒鐘，開始計時脫水，並收集最初的100ml濾液，以去離子水為參比樣測定濾液吸光度，將上述實驗重複三次，取平均值。濾液濃度和紙料留著率計算同實例1。
實例13取500ml紙料倒入動態濾水儀圓筒中，在1000rpm攪拌速度下加入0.012g合成水滑石膠體A(按合成水滑石的固形物算，佔絕幹紙料的0.6％)，混合60秒鐘，將攪拌速度降至750rpm，加入陰離子聚合物A0.0016g(按陰離子聚合物A的固形物算，佔絕幹紙料的0.08％；)，攪拌30秒鐘，開始計時脫水，並收集最初的100ml濾液，以去離子水為參比樣測定濾液吸光度，將上述實驗重複三次，取平均值。濾液濃度和紙料留著率計算同實例1。
實例14取500ml紙料倒入動態濾水儀圓筒中，在1500rpm攪拌速度下加入0.012g合成水滑石膠體A(按合成水滑石的固形物算，佔絕幹紙料的0.6％)，混合60秒鐘，將攪拌速度降至1000rpm，加入陰離子聚合物A0.0016g(按陰離子聚合物A的固形物算，佔絕幹紙料的0.08％；)，攪拌混合60秒鐘，將攪拌速度降至750rpm，加入陽離子聚合物A0.0002g(按陽離子聚合物的固形物算，佔絕幹紙料的0.01％)，攪拌30秒鐘，開始計時脫水，並收集最初的100ml濾液，以去離子水為參比樣測定濾液吸光度，將上述實驗重複三次，取平均值。濾液濃度和紙料留著率計算同實例1。
實例15取500ml紙料倒入動態濾水儀圓筒中，在1000rpm攪拌速度下加入0.02g合成水滑石膠體A(按合成水滑石的固形物算，佔絕幹紙料的1％)，混合60秒鐘，將攪拌速度降至750rpm，加入陰離子離子聚合物A0.0016g(按陰離子聚合物A的固形物算，佔絕幹紙料的0.08％；)，攪拌30秒鐘，開始計時脫水，並收集最初的100ml濾液，以去離子水為參比樣測定濾液吸光度，將上述實驗重複三次，取平均值。濾液濃度和紙料留著率計算同實例1。
實例16取500ml紙料倒入動態濾水儀圓筒中，在1500rpm攪拌速度下加入0.02g合成水滑石膠體A(按合成水滑石的固形物算，佔絕幹紙料的1％)，混合60秒鐘，將攪拌速度降至1000rpm，加入陰離子聚合物A0.0016g(按陰離子聚合物A的固形物算，佔絕幹紙料的0.08％；)，攪拌混合60秒鐘，將攪拌速度降至750rpm，加入陽離子離子聚合物A0.0002g(按陽離子聚合物A的固形物算，佔絕幹紙料的0.01％；)，攪拌30秒鐘，開始計時脫水，並收集最初的100ml濾液，以去離子水為參比樣測定濾液吸光度，將上述實驗重複三次，取平均值。濾液濃度和紙料留著率計算同實例1。
實例7-16的實驗結果見表2。
表2水滑石加入量對助留效果的影響
實例17-19說明陰離子聚合物加入量的在微粒助留中的作用，漿料處理、紙料製備和濾液濃度測定方法同實例1-6。
實例17取500ml紙料倒入動態濾水儀圓筒中，在1500rpm攪拌速度下加入0.01g合成水滑石A膠體(按合成水滑石的固形物算，佔絕幹紙料的0.5％)，混合60秒鐘，將攪拌速度降至1000rpm，加入陰離子聚合物A0.0002g(按陰離子聚合物A的固形物算，佔絕幹紙料的0.01％；)，攪拌混合60秒鐘，將攪拌速度降至750rpm，加入陽離子聚合物A0.0002g(按陽離子聚合物的固形物算，佔絕幹紙料的0.01％)，攪拌30秒鐘，開始計時脫水，並收集最初的100ml濾液，以去離子水為參比樣測定濾液吸光度，將上述實驗重複三次，取平均值。濾液濃度和紙料留著率計算同實例1。
實例18同實例17，只是將陰離子聚合物A的加入量變為0.001g(按陰離子聚合物A的固形物算，佔絕幹紙料的0.05％；)。
實例19同實例17，只是將陰離子聚合物A的加入量變為0.002g(按陰離子聚合物A的固形物算，佔絕幹紙料的0.1％；)。
實例20同實例17，只是將陰離子聚合物A的加入量變為0.004g(按陰離子聚合物A的固形物算，佔絕幹紙料的0.2％；)。
實驗結果見表3。
表3陰離子聚合物加填量對助留效果的影響
實例21-24說明各種水滑石的助留效果，漿料處理、紙料製備和濾液濃度測定方法同實例1-6。
實例21取500ml紙料倒入動態濾水儀圓筒中，在1500rpm攪拌速度下加入0.01g合成水滑石膠體B(按合成水滑石的固形物算，佔絕幹紙料的0.5％)，混合60秒鐘，將攪拌速度降至1000rpm，加入陰離子聚合物A0.0016g(按陰離子聚合物A的固形物算，佔絕幹紙料的0.08％；)，攪拌混合60秒鐘，將攪拌速度降至750rpm，加入陽離子聚合物A0.0002g(按陽離子聚合物的固形物算，佔絕幹紙料的0.01％)，攪拌30秒鐘，開始計時脫水，並收集最初的100ml濾液，以去離子水為參比樣測定濾液吸光度，將上述實驗重複三次，取平均值。濾液濃度和紙料留著率計算同實例1。
實例22重複實例21，只是將合成水滑石B換成合成類水滑石膠體C。
實例23重複實例21，只是將合成水滑石B換成合成水滑石膠體D。
實例24重複實例21，只是將合成水滑石B換成合成水滑石膠體E。
實驗結果見表4表4不同合成水滑石膠體的微粒助理作用
實例25取500ml紙料倒入動態濾水儀圓筒中，在1500rpm攪拌速度下加入0.01g合成水滑石膠體A(按合成水滑石的固形物算，佔絕幹紙料的0.5％)，混合60秒鐘，將攪拌速度降至1000rpm，加入陰離子聚合物B0.0016g(按陰離子聚合物B的固形物算，佔絕幹紙料的0.08％；)，攪拌混合60秒鐘，將攪拌速度降至750rpm，加入陽離子聚合物B0.0002g(按陽離子聚合物的固形物算，佔絕幹紙料的0.01％)，攪拌30秒鐘，開始計時脫水，並收集最初的100ml濾液，以去離子水為參比樣測定濾液吸光度，將上述實驗重複三次，取平均值。濾液濃度和紙料留著率計算同實例1。所得紙料留著率為64.9％。
權利要求
1.一種提高紙料留著率的方法，其特徵在於包括以下步驟，在紙料製備工段將佔紙料重量0.001-2％的陽離子無機微粒加入濃漿或稀釋後的漿料中，經混合漿泵或其它的剪切設備與紙料充分混合後，加入佔紙料重量0.0001-1％的高分子陰離子聚合物，形成絮聚體；所述的陽離子無機微粒為層狀混合金屬氫氧化物。
2.根據權利要求1所述的提高紙料留著率的方法，其特徵在於上述形成絮聚體後，經壓力篩剪切作用後或不經剪切作用，在紙料上網之前加入佔紙料重量0.00001-0.5％的高分子陽離子聚合物。
3.根據權利要求1或2所述的提高紙料留著率的方法，其特徵在於所述陽離子無機微粒的加入量佔紙料重量的0.05-1％，所述高分子陰離子聚合物的加入量佔紙料重量的0.01-0.2％，所述的高分子陽離子聚合物的加入量一般為紙料重量的0.005-0.04％。
4.根據權利要求1或2所述的提高紙料留著率的方法，其特徵在於所述陽離子無機微粒為天然水滑石、合成水滑石或類水滑石的至少一種。
5.根據權利要求1或2所述的提高紙料留著率的方法，其特徵在於所述高分子陰離子聚合物為分子量在1000,000以上的陰離子聚丙烯醯胺，陰離子聚丙烯醯胺的水解度不大於50％。
6.根據權利要求1或2所述的提高紙料留著率的方法，其特徵在於所述的高分子陰離子聚合物為丙烯醯胺與陰離子單體的共聚物，共聚物分子量大於1000,000，陰離子單體的摩爾比例不大於50％。
7.根據權利要求1或2所述的提高紙料留著率的方法，其特徵在於所述的高分子陽離子聚合物為分子量大於1000,000的陽離子聚丙烯醯胺。
8.根據權利要求1或2所述的提高紙料留著率的方法，其特徵在於所述的高分子陽離子聚合物為丙烯醯胺與陽離子單體的共聚物，共聚物的分子量大於1000,000，陽離子單體的摩爾比例小於40％。
9.根據權利要求1或2所述的提高紙料留著率的方法，其特徵在於所述的陽離子無機微粒的粒度小於2000nm，帶有正電荷，Zeta電位不低於10mv。
10.根據權利要求1或2所述的提高紙料留著率的方法，其特徵在於所述的陽離子無機微粒的粒度小於500nm，Zeta電位不低於+20mv。
全文摘要
本發明涉及一種在紙和紙板生產中提高紙料在抄紙網上留著率的方法，特別涉及一種陽離子微粒助留技術。本發明的方法，包括以下步驟在紙料製備工段將佔紙料重量0.001－2％陽離子無機微粒加入濃漿或稀釋後的漿料中，經混合漿泵或其它的剪切設備與紙料充分混合後，加入佔紙料重量0.0001－1％的高分子陰離子聚合物，形成絮聚體；所述的陽離子無機微粒為層狀混合金屬氫氧化物。本發明的有益效果是，具有助留效果好、穩定性好、非現場製備、操作方便。
文檔編號D21H17/00GK1600987SQ20041003579
公開日2005年3月30日 申請日期2004年10月10日 優先權日2004年10月10日
發明者劉溫霞, 張克慶 申請人:山東輕工業學院