一種滸苔纖維與陽離子蠟質玉米澱粉協同增強瓦楞紙芯的方法與流程

2023-12-12 18:48:17

本發明涉及瓦楞紙技術領域，尤其涉及一種滸苔纖維與陽離子蠟質玉米澱粉協同增強瓦楞紙芯的方法。

背景技術：

澱粉作為生物質資源的重要組成部分，具有來源廣泛、生物可降解，可再生等優良特性，因而廣泛地應用於造紙、食品、紡織、石油等行業。然而，天然澱粉受其結構和性能上的不足，如冷水不溶性，易老化，澱粉糊液不穩定（酸或機械攪拌條件下）等缺點，極大的限制了其應用範圍。研究表明，通過物理、化學或生物酶等處理方法對天然澱粉進行改性和修飾可以使其性能滿足工業生產的要求。

海藻是海洋中含有豐富纖維的植物，通常應用在食品、醫藥等領域。滸苔是海藻的一種，在中國的黃海及渤海灣地區大量存在，但尚未得到全成分的有效利用，一定程度帶來了相應海域的汙染。滸苔由於它含有豐富的脂肪酸，通常作為生物柴油的生產原料備受關注，但和脂肪酸相比，纖維素和半纖維素成分的總和所佔比重更大，約為滸苔生物質總量的20%-50%。目前，我國木材紙漿供需矛盾突出，隨著紙張需求量的增加，非木材纖維的紙張原材料正在被廣泛研究，例如絲狀滸苔生物的纖維素和半纖維素含量分別為7.1%和16.3%，木質素含量為1.52%，灰分含量為1.80%，海藻生物的這種高纖維、低木素的成分特性很適合用作軟木或硬木漿的添加劑，並且能夠明顯增加紙張的機械強度。這樣，可以充分利用滸苔纖維與木材纖維的形態差別，用細小纖維與粗大纖維相結合的方式，以提高紙張的物理性能或製備某種具有特殊性質的紙張等。由於滸苔本身含有大量的葉綠素、蛋白質和其他糖分，如果不經過任何處理，纖維的分絲帚化以及纖維素分子中羥基的外露程度都會受到局限。此外，滸苔纖維與木漿複合後會影響複合成紙的顏色，由於箱板紙作為紙板的關鍵層，一般選用強度好、較純淨的纖維原料，而紙板的芯層的填充層，一般採用廉價粗糙的纖維作為原料，雖然瓦楞紙芯層的纖維粗糙，但是卻要求具有一定的強度，利用處理後的滸苔纖維以及蠟質玉米澱粉對瓦楞紙芯層進行改性，以滿足瓦楞紙板的需求。

技術實現要素：

本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種滸苔纖維與陽離子蠟質玉米澱粉協同增強瓦楞紙芯的方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種滸苔纖維與陽離子蠟質玉米澱粉協同增強瓦楞紙芯的方法，包括以下具體步驟：

（1）將滸苔纖維除去砂粒等雜質後自然條件下風乾，將風乾的滸苔纖維粉碎，過40目篩後裝入容器中，加入8-10倍量的氫氧化鈉溶液，使得氫氧化鈉溶液完全浸潤滸苔纖維粉，將容器密封后放入滅菌鍋中，升溫到100-110℃後，保溫60-90分鐘，取出冷卻至室溫，然後將預處理的漿料用蒸餾水重複洗滌2-3次直到洗滌液不再有顏色，ph為中性，最後靜置、過濾，放入烘箱中以80-90℃乾燥，得到鹼處理滸苔纖維粉；

（2）將適量蠟質玉米澱粉與2.5-3倍量的氯化鈉水溶液混合，攪拌均勻得到澱粉懸浮液，然後滴加適量的濃度為3wt%的氫氧化鈉溶液直至ph至10-11，並加熱至30-35℃保溫30-40分鐘，得到鹼化澱粉懸浮液待用；

（3）將適量2，3-環氧丙基三甲基氯化銨加入到步驟（2）鹼化澱粉懸浮液中，邊攪拌邊升溫至80-85℃，反應90-120分鐘，滴加濃度為10wt%的醋酸溶液調節溶液至中性，對所得懸浮液進行真空抽濾，並用無水乙醇洗滌2-3次，將濾餅放置在真空乾燥箱以40-50℃中乾燥，粉碎，得到陽離子蠟質玉米澱粉；

（4）將步驟（1）得到的鹼處理滸苔纖維粉、步驟（3）得到的陽離子蠟質玉米澱粉與瓦楞紙芯漿按照一定的比例混合均勻，疏解後通過抄片機得到溼紙，然後在該抄片器自帶的加熱板上以90-95℃烘15-20分鐘，得到乾燥的瓦楞紙芯。

一種滸苔纖維與陽離子蠟質玉米澱粉協同增強瓦楞紙芯的方法，步驟（1）所述的氫氧化鈉溶液是指濃度為1wt%氫氧化鈉溶液。

一種滸苔纖維與陽離子蠟質玉米澱粉協同增強瓦楞紙芯的方法，步驟（2）所述的氯化鈉水溶液為濃度為6%的氯化鈉溶液。

一種滸苔纖維與陽離子蠟質玉米澱粉協同增強瓦楞紙芯的方法，步驟（3）所述的2，3-環氧丙基三甲基氯化銨的添加量是蠟質玉米澱粉的10%。

一種滸苔纖維與陽離子蠟質玉米澱粉協同增強瓦楞紙芯的方法，步驟（4）所述的按照一定的比例混合均勻是指按照鹼處理滸苔纖維：陽離子蠟質玉米澱粉：瓦楞紙芯漿=30:3:100的比例。

本發明的優點是：本發明首先利用氫氧化鈉對滸苔纖維進行預處理，滸苔纖維中的脂肪酸、果膠等非纖維成分被很好的暴露出來，由於其細長的纖維形態以及分支性狀，使得其與瓦楞紙漿纖維中有更多的接觸點以及接觸面積，這樣在瓦楞紙芯漿複合成紙時纖維與纖維之間的結合能力比較強，可以提高紙張的力學強度，最終增強了瓦楞紙芯紙的抗張以及耐破強度；然後通過適量的2,3-環氧丙基三甲基氯化銨對蠟質玉米澱粉進行醚化反應，得到陽離子改性的蠟質玉米澱粉，陽離子澱粉與帶負電荷的基質之間發生不可逆的吸附，添加到瓦楞紙芯漿中進一步增強了纖維與纖維之間的結合作用，相比較於其他的陽離子澱粉，陽離子蠟質玉米澱粉的用量更少，能夠更好的降低成本，節約能耗，減少對環境的汙染。

本發明通過添加改性的滸苔纖維與陽離子玉米澱粉到瓦楞紙芯漿中，在複合成紙的過程中既可以增加纖維間的結合力，又可以填充粗大木漿纖維的空隙，從而有效提高瓦楞紙芯紙的物理性能，同時工藝簡單，成本低廉，便於工業控制，適合大面積推廣。

具體實施方式

一種滸苔纖維與陽離子蠟質玉米澱粉協同增強瓦楞紙芯的方法，包括以下具體步驟：

（1）將滸苔纖維除去砂粒等雜質後自然條件下風乾，將風乾的滸苔纖維粉碎，過40目篩後裝入容器中，加入8倍量的濃度為1wt%氫氧化鈉溶液，使得氫氧化鈉溶液完全浸潤滸苔纖維粉，將容器密封后放入滅菌鍋中，升溫到100℃後，保溫60分鐘，取出冷卻至室溫，然後將預處理的漿料用蒸餾水重複洗滌2次直到洗滌液不再有顏色，ph為中性，最後靜置、過濾，放入烘箱中以80℃乾燥，得到鹼處理滸苔纖維粉；

（2）將適量蠟質玉米澱粉與2.5倍量的濃度為6%的氯化鈉溶液混合，攪拌均勻得到澱粉懸浮液，然後滴加適量的濃度為3wt%的氫氧化鈉溶液直至ph至10，並加熱至30℃保溫30分鐘，得到鹼化澱粉懸浮液待用；

（3）將蠟質玉米澱粉質量10%的2，3環氧丙基三甲基氯化銨加入到步驟（2）鹼化澱粉懸浮液中，邊攪拌邊升溫至80℃，反應90分鐘，滴加濃度為10wt%的醋酸溶液調節溶液至中性，對所得懸浮液進行真空抽濾，並用無水乙醇洗滌2次，將濾餅放置在真空乾燥箱以40℃中乾燥，粉碎，得到陽離子蠟質玉米澱粉；

（4）將步驟（1）得到的鹼處理滸苔纖維粉、步驟（3）得到的陽離子蠟質玉米澱粉與瓦楞紙芯漿按照30:3:100的比例混合均勻，疏解後通過抄片機得到溼紙，然後在該抄片器自帶的加熱板上以90℃烘15分鐘，得到乾燥的瓦楞紙芯。