一種鈦白粉和pcc混合填料的表面改性方法
2023-09-23 12:17:15 1
專利名稱：一種鈦白粉和pcc混合填料的表面改性方法
技術領域：
本發明涉及一種鈦白粉和PCC用於紙張混合加填時的表面改性方法。使用本發明技術可以提高低定量原紙 的抗張指數、灰分含量、不透明度，且此改性方法過程簡單易操作。
背景技術：
為了節約纖維資源並增加紙張的有效使用面積，實現低碳經濟，紙張的低定量化發展趨勢越來越明顯。在不影響紙張各種物理性能、光學性能、運轉特性的前提下，儘可能降低紙張定量，成為了許多造紙企業的選擇。低定量紙不同於膠版紙之類的承印材料，是比較特殊的印刷紙質材料，在印刷使用方面存在一些很難解決的問題，如透印、物理強度不夠等。因此，使用何種填料、如何提高填料的留著、如何保證紙頁的物理強度這些問題顯得尤為重要。為了提高低定量紙張的不透明度，很多企業考慮到用鈦白粉。鈦白粉粒度小，分散性好，有非常高的折射率和遮蓋率，是一種高加填效率的造紙填料，具有非常好的不透明效果。然而鈦白粉的價格較高，為了降低成本，目前大部分企業採用鈦白粉與其他填料混合使用。但受成本的限制，在滿足不透明度的前提下，要儘可能降低鈦白粉的用量，這也要求能夠充分發揮鈦白粉的散射效率，防止鈦白粉顆粒的過度絮聚和保持較高的留著率是關鍵的目標。浙江民豐本科特紙頁有限公司於2005年嘗試用碳酸鈣和鈦白粉混合加填，在保證一定的碳酸鈣加入量前提下，適當增加鈦白粉的用量，從而可以一定幅度的提高不透明度。其在碳酸鈣加入量為35 %時，欽白粉的用量從3 %增加到8 %時，不透明度可以從76 %上升到79. 8%，但是紙張的灰分低於17. 5%，說明填料的留著情況還是不容樂觀的，即使灰分含量的偏低可以保證紙頁一定的物理強度性能。因此如何保證高價位的鈦白粉在加填時高效的留著，同時紙張的強度性能也能有所改善還是一個急需解決的問題。為了提高填料在造紙網部的留著，增大填料和纖維之間的膠體作用力，可以通過機械化學反應、化學吸附、表面包覆等方法，在填料顆粒表面連接上改性劑分子，達到造紙填料改性的目的。填料的表面改性一直在被試驗著。2005年，Yulin Zhao等人用普通的玉米和馬鈴薯澱粉對PCC進行包覆改性，將PCC和澱粉在高固含量下混合，再通過脫水來控制水的含量，然後在90°c下一同糊化3h，最後進行研磨解離規整，此種方法與傳統方法對比實驗發現，添加這種改性的PCC後，紙張物理的性能如抗張指數、撕裂指數、耐折指數均有大幅度的提高，但是在相同的添加量下不透明度變化不大，同時該種方法耗時較長，還需要一定的機械外力，工藝較複雜。雷芸等人於2009年以軟質高嶺土為基材，採用鈦鹽水解的方法製備高嶺土 / 二氧化鈦複合顏料，確定了最佳水解包覆工藝流程和工藝條件，所得產品白度高、吸油量較低，實現以低成本高嶺土 / 二氧化鈦複合顏料代替高價格二氧化欽的目標，但是關於鈦白粉代替部分填料作為紙張內部加填的表面改性技術還沒有得到很好的實踐。綜上所述，目前在低定量紙中加填部分鈦白粉還存在不足之處，且表面改性技術在這方面還有發展的空間。本發明的初衷就是研究高級低定量字典紙添加鈦白粉時，混合填料的表面改性方法。
發明內容
本發明的目的在於克服背景技術中的不足之處，開發一種自留著性能好且能改善纖維與填料之間的結合力的改性混合填料，該技術可以較好的滿足低定量紙對不透明度和強度需求。本發明具體包括以下步驟(I)將一定質量比的粉體PCC和鈦白粉分別配製成固含量為1% 3%的分散液；(2)然後將PCC分散液在攪拌狀態下升溫至90°C，同時用超聲波分散儀將鈦白粉分散均勻；(3)配製濃度為I %的陽離子澱粉溶液，在90°C水浴恆溫條件下糊化均勻；(4)將質量為填料總量8% 10%的陽離子澱粉糊化液加入⑵中PCC分散液，待攪拌均勻後移出升溫裝置，然後加入一定量的清水，攪拌均勻後冷卻至室溫。(5)將分散均勻的鈦白粉分散液加入步驟(4)最終的混合物料，攪拌均勻後即制
得所需產品。本發明的優點在於本發明提出用鈦白粉和輕質碳酸鈣按一定質量比製備混合填料，通過陽離子澱粉膠黏劑進行表面改性，用於紙張加填。其表面改性工藝及方法具有如下優勢(I)本發明以具有良好光學性能的鈦白粉和廉價的PCC主體原料，通過陽離子澱粉膠黏劑表面包覆PCC後與鈦白粉的粘結，實現替代純鈦白粉加填，降低生產成本。(2)本發明製備的產品能提高紙張的物理強度、不透明度及灰分。(3)製備工藝與過程操作簡單，整個過程所需時間約30min左右。(4)對設備要求低。
具體實施例方式實例I :①在IOOml的燒杯中稱取O. 5g的陽離子澱粉，加去離子水至總質量為50g，將其置於溫度為90°C的水浴鍋中糊化；②稱取I. 8g的PCC和常溫自來水58. 2g —同加入250ml四口燒瓶中，將其在250r/min的攪拌狀態下置於90°C的水浴鍋中升溫至90°C;
③在IOOml的燒杯中稱取I.2g的鈦白粉，加水至總質量為40g，置於超聲波分散儀中分散；
④待PCC分散液溫度升至90°C時緩慢滴加糊化好的澱粉溶液30ml，繼續攪拌5min，然後將四口燒瓶移出水浴鍋，在攪拌狀態下將90ml常溫自來水加入四口燒瓶中，冷卻至室溫後，將鈦白粉分散液轉移至四口燒瓶中與其充分混合，即得到表面改性的鈦白粉和PCC混合填料。實例2 :取O. 5g絕幹針葉漿和O. 5g絕幹闊葉漿於纖維標準解離器中疏解，疏解完畢後的眾料在1000r/min的速度下攪拌,加入實例I中的均勻改性混合填料18. 3ml,然後依次加入相當於絕幹漿O. 03%的CPAM和O. 03%的矽溶膠，最後在RK-2A型實驗室快速抄片器中抄片。結果表明添加該改性混合填料後紙張的不透明度提高了 3. 01%，抗張指數提高19. 47%，灰分提高 29. 16%。權利要求
1.本發明所提供的一種鈦白粉和PCC混合填料的表面改性方法，包括以下步驟 (1)將一定質量比的粉體PCC和鈦白粉分別配製成適當固含量的分散液； (2)將⑴中的PCC在攪拌狀態下升溫至所需溫度，同時用超聲波分散儀將⑴中的鈦白粉分散均勻； (3)配製濃度為I%的陽離子澱粉溶液，在90°C水浴恆溫條件下糊化均勻； (4)將一定量糊化好的陽離子澱粉溶液加入(2)中的PCC分散液，待攪拌均勻後移出升溫裝置，然後加入一定量的清水，冷卻至室溫。
(5)將(2)中的鈦白粉分散液加入(4)中的混合物料，攪拌均勻後即製得所需產品。
2.根據權利要求I一種鈦白粉和PCC混合填料的表面改性方法,其特徵在於該方法先用糊化均勻的陽離子澱粉表面包覆PCC，然後將分散均勻的鈦白粉加入其中並攪拌均勻。
3.根據權利要求I一種鈦白粉和PCC混合填料的表面改性方法，其特徵在於該方法中的粉體PCC和鈦白粉的質量比在I : I至4 I範圍內。
4.根據權利要求I一種鈦白粉和PCC混合填料的表面改性方法，其特徵在於該方法中的鈦白粉和PCC分散液固含量為
5.根據權利要求I一種鈦白粉和PCC混合填料的表面改性方法，其特徵在於陽離子澱粉的加入量為填料總量的8% 10%。
6.根據權利要求I一種鈦白粉和PCC混合填料的表面改性方法,其特徵在於PCC分散液恆溫水浴鍋加熱至90 V左右。
7.根據權利要求I一種鈦白粉和PCC混合填料的表面改性方法，其特徵在於攪拌均勻的陽離子澱粉表面包覆的PCC分散液需加入清水迅速冷卻，並且加入量恰好能使PCC分散液的固含量降低一倍左右。
全文摘要
本發明涉及造紙用填料領域，特別涉及一種鈦白粉和PCC混合填料的表面改性方法。該技術以粉體鈦白粉和PCC為主體原料，用高分子膠黏劑作為表面改性劑。該表面改性混合填料大大改善了自留著性能及紙張的不透明度，同時改性後的填料加填到紙頁中增強了纖維與填料之間的結合能力，紙張的抗張指數得到了極大的提高。本發明操作流程簡單，對設備要求低，應用於生產實踐可降低生產成本。
文檔編號D21H17/67GK102733255SQ201110086490
公開日2012年10月17日 申請日期2011年4月7日 優先權日2011年4月7日
發明者萬麗, 戴紅旗, 李媛媛, 皮成忠, 邢潔芳 申請人:南京林業大學