一種改性碳酸鈣填料及其製備方法與在溼強紙中的應用的製作方法
2023-04-26 12:51:46
專利名稱：一種改性碳酸鈣填料及其製備方法與在溼強紙中的應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種改性碳酸鈣填料，特別是涉及改性碳酸鈣填料及其製備方法與在溼強紙中的應用。
背景技術：
隨著人們生活水平的提高，對於紙張的使用要求越來越高，溼強紙的使用範圍和產量也不斷增加。溼強紙是指紙張在受潮或在水中浸泡時，仍保持15%以上的幹強度並能阻抗破裂或解離的紙。它廣泛應用於具有溼強度要求的 生活用紙、育果袋紙、曬圖紙、記錄紙以及鈔票紙等紙種。對於普通的紙張，通過添加填料能夠較好地改善紙張的不透明度、白度等光學性能，同時提高紙張的平滑度、表面粗糙度等物理性能，同時由於填料具有較低的價格，能更好的降低紙張的生產成本，但在添加填料的同時會降低紙張的物理強度。由於溼強紙對於紙張具有更高的強度要求，填料的加入會降低紙張的幹強度和溼強度，現有的填料並不能滿足溼強紙生產的要求，使得現有的溼強紙生產較多採用100%化學漿生產，而不添加任何填料。如果能夠對填料進行化學改性，提高填料與纖維、細小纖維與細小纖維之間的結合強度，提高紙張的幹強度和溼強度，則可以通過增加紙張的加填量，節約生產成本，同時改善紙張的光學性能和表面性能。
發明內容
本發明目的在於克服現有技術的缺點，提供一種親水性能好，與天然紙漿纖維的氫鍵結合的改性碳酸鈣填料。本發明另一目的在於提供上述改性碳酸鈣填料製備方法。本發明還有一目的在於提供上述改性碳酸鈣填料在溼強紙製備中的應用。本發明通過採用聚醯胺多胺環氧氯丙烷及陽離子聚丙烯醯胺對沉澱碳酸鈣進行包覆改性，改善填料表面特性和與纖維的結合特性，提高沉澱碳酸鈣的親水性能，提高與天然紙漿纖維的氫鍵結合力，達到增加紙張溼強效果和幹強度，增加填料用量，降低紙漿用量，降低生產成本，提高紙張表面性能和光學性能的目的。應用該改性碳酸鈣填料製備的溼強紙可應用於具有高溼強度要求的生活用紙、育果袋紙、曬圖紙、記錄紙以及鈔票紙等紙種，降低紙張的生產成本，提高產品質量，增加產品的競爭力。本發明目的通過如下技術方案實現一種改性碳酸鈣填料的製備方法先將沉澱碳酸鈣分散在水中，控制質量濃度為20 50%，攪拌，然後加入用水稀釋到O. 2 2%質量濃度的聚醯胺多胺環氧氯丙烷，聚醯胺多胺環氧氯丙烷用量為沉澱碳酸鈣絕幹質量的1 25%，150 5001'/11^11攪拌30 120分鐘，然後添加分子量80 200萬的低分子量陽離子聚丙烯醯胺增強劑，陽離子聚丙烯醯胺增強劑用量為沉澱碳酸鈣絕幹質量的O. I O. 8%，攪拌速度為100 800r/min，攪拌備用。
一種改性碳酸鈣填料，由上述方法製備。應用所述的碳酸鈣填料製備溼強紙的方法，包括如下步驟(I)在造紙漿料中加入改性碳酸鈣填料，攪拌20 90分鐘，相對紙漿絕幹質量，改性碳酸鈣填料用量為20 50% ;(2)添加聚醯胺多胺環氧氯丙烷，相對紙漿絕幹質量，用量為O 5% ;(3)在網前箱添加分子量為500 1000萬的陽離子聚丙烯醯胺助留劑，相對紙漿絕幹質量，用量為O. I 0.6%，採用長網紙機抄造，製得溼強紙。優選地，相對紙漿絕幹質量，所述改性碳酸鈣填料用量為30 40 %。相對紙漿絕幹質量，所述聚醯胺多胺環氧氯丙烷用量優選為I 5%。 本發明中長網紙機抄造技術為本領域公知常識，無特殊要求。相對於現有技術發明具有如下優點和有益效果該技術發明工藝簡單，所採用改性藥品均為造紙工業常用的溼部化學品，改性對於設備要求較低。採用此改性的碳酸鈣生產高加填量的溼強紙，紙張灰分能達到10 50%，紙張溼強度保留率達到15 40%。採用此技術發明生產的溼強紙具有在保證紙張乾濕強度情況下，提高填料用量，增加紙張灰分，降低生產成本，提高產品的競爭力的優勢。
圖I為改性沉澱碳酸鈣粉末掃描電鏡照片；圖2為未改性沉澱碳酸鈣粉末掃描電鏡照片；圖3為採用改性沉澱碳酸鈣抄造的紙張表面掃描電鏡照片；圖4為採用未改性沉澱碳酸鈣抄造的紙張表面掃描電鏡照片。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步說明，但本發明要求保護的範圍並不局限於實施例表示的範圍。實施例I先將沉澱碳酸鈣分散在水中，濃度為50% (質量百分比)，然後加入用水稀釋到
O.5 %濃度的PAE (聚醯胺多胺環氧氯丙烷)，PAE用量為相對於沉澱碳酸鈣絕幹質量的18%，500r/min條件下攪拌90分鐘，然後添加分子量為80萬的低分子量陽離子聚丙烯醯胺增強劑，用量為相對於沉澱碳酸鈣絕幹質量的O. 5%，400r/min條件下攪拌30分鐘，製得改性碳酸鈣填料，置於儲料槽中，以300r/min攪拌備用。圖I是改性沉澱碳酸鈣粉末掃描電鏡照片；圖2為未改性沉澱碳酸鈣粉末掃描電鏡照片。照片採用QUANTA 200掃描電鏡拍攝，圖I放大倍數為3000倍，圖2放大倍數為2500倍，由圖可知，改性後，沉澱碳酸鈣表面被吸附的聚醯胺多胺環氧氯丙烷和陽離子聚丙烯醯胺包覆起來。下面實施例2、3製備的改性沉澱碳酸鈣粉末掃描電鏡照片與圖I基本一樣，不再重複提供。實施例2先將沉澱碳酸鈣分散在水中，濃度為40% (質量百分比)，然後加入用水稀釋到
O.8 %濃度的PAE (聚醯胺多胺環氧氯丙烷)，用量為20 % (相對於沉澱碳酸鈣絕幹質量比)，300r/min攪拌80分鐘，然後添加分子量為120萬的低分子量陽離子聚丙烯醯胺增強齊U，用量為相對於沉澱碳酸韓絕幹質量的O. 6%,200r/min攪拌30分鐘。所製備改性碳酸鈣置於儲料槽中，以300r/min攪拌備用。實施例3先將沉澱碳酸鈣分散在水中，濃度為20% (質量百分比)，然後加入用水稀釋到2%濃度的PAE(聚醯胺多胺環氧氯丙烷)，用量為25% (相對於沉澱碳酸鈣絕幹質量比)，150r/min攪拌60分鐘，然後添加分子量為180萬的低分子量陽離子聚丙烯醯胺增強劑，用量為相對於沉澱碳酸韓絕幹質量的O. 8%, 200r/min攪拌30分鐘。所製備改性碳酸韓置於儲料槽中，以300r/min攪拌備用。應用實施例I將實施例I所製備的樣品用於育果袋紙的生產。將打漿度為56° SR的針葉木漿和打漿度為52° SR的闊葉木漿料按照2. 5 7. 5的質量比例配漿，配好後添加50%(對絕幹紙漿質量)的實施例I製備的改性碳酸鈣填料，攪拌混合30分鐘，然後添加聚醯胺多胺環氧氯丙烷，用量為1% (對絕幹紙漿質量比)，在網前箱添加陽離子聚丙烯醯胺助留劑(分子量800萬左右)，用量為O. 5% (對絕幹紙漿質量比)，AKD (烷基烯酮二聚體)用量為2% (對絕幹紙漿質量比)，採用長網紙機抄造，抄紙定量40g/m2。經檢測，得到的紙張灰分為30% (國標GB/T 463-1989)，遠高於普通紙張15 %左右的灰分(國標GB/T 463-1989)，紙張的幹抗張強度為5. 5KM(國標GB/T 453-1989)，溼強度為I. 7KM(國標GB/T 24328. 4-2009)，溼強度保留率達到 30. 9% (國標GB/T 24328. 4-2009)。與傳統造紙方法比，灰分提高約15%，紙張強度沒有下降，節約木漿成本。沉澱碳酸鈣改性前後及添加到紙張後表面的掃描電鏡圖如圖3、圖4所示。其中圖3為採用改性沉澱碳酸鈣抄造的紙張表面掃描電鏡照片；圖4為採用未改性沉澱碳酸鈣抄造的紙張表面掃描電鏡照片。採用QUANTA 200掃描電鏡，圖3放大倍數為2000倍，圖4放大倍數為2000倍，由圖可以看出，改性後的沉澱碳酸鈣增加了碳酸鈣與纖維間的結合，從一個側面解釋了改性後，紙張強度的提高。應用實施例2將實施例2所製備的樣品用於育果袋紙的生產。將打漿度為56° SR的針葉木漿和打漿度為52° SR的闊葉木漿料按照2. 5 7. 5的質量比例配漿，配好後添加20%(對絕幹紙漿質量比)的實施例2製備的改性碳酸鈣填料，攪拌混合90分鐘，然後添加聚醯胺多胺環氧氯丙烷，用量為5% (對絕幹紙漿質量比)，在網前箱添加陽離子聚丙烯醯胺助留劑(分子量500萬左右)，用量為0.3% (對絕幹紙漿質量比)，AKD(烷基烯酮二聚體)用量為2% (對絕幹紙漿質量比)，採用長網紙機抄造，抄紙定量40g/m2。得到的紙張灰分為33% (國標GB/T463-1989)，遠高於普通紙張15 %左右的灰分(國標GB/T463-1989)，紙張的幹抗張強度為5·4ΚΜ(國標GB/T 453-1989)，溼強度為1·6ΚΜ(國標GB/T 24328. 4-2009)，溼強度保留率達到 33. I % (國標GB/T 24328. 4-2009)。與傳統造紙方法比，灰分提高約18%，紙張強度沒有下降，節約木漿成本。應用實施例3
將實施例3所製備的樣品用於育果袋紙的生產。將打漿度為56° SR的針葉木漿和打漿度為52° SR的闊葉木漿料按照2. 5 7. 5的質量比例配漿，配好後添加50%(對絕幹紙漿質量比)的實施例3製備的改性碳酸鈣填料，攪拌混合20分鐘，然後添加聚醯胺多胺環氧氯丙烷，用量為5% (對絕幹紙漿質量比)，在網前箱添加陽離子聚丙烯醯胺助留劑(分子量500萬左右)，用量為0.6% (對絕幹紙漿質量比)，AKD(烷基烯酮二聚體)用量為2% (對絕幹紙漿質量比)，採用長網紙機抄造，抄紙定量40g/m2。得到的紙張灰分為32% (國標GB/T463-1989)，遠高於普通紙張15 %左右的灰分(國標GB/T463-1989)，紙張的幹抗張強度為5·6ΚΜ(國標GB/T 453-1989)，溼強度為1·8ΚΜ(國標GB/T 24328. 4-2009)，溼強度保留率達到 32. 5% (國標GB/T 24328.4-2009)。與傳統造紙方法比，灰分提高約17%， 紙張強度沒有下降，節約木漿成本。
權利要求
1.一種改性碳酸鈣填料的製備方法，其特徵在於先將沉澱碳酸鈣分散在水中，控制質量濃度為20 50%，攪拌，然後加入用水稀釋到O. 2 2%質量濃度的聚醯胺多胺環氧氯丙烷，聚醯胺多胺環氧氯丙烷用量為沉澱碳酸鈣絕幹質量的I 25%，150 500r/min攪拌30 120分鐘，然後添加分子量80 200萬的低分子量陽離子聚丙烯醯胺增強劑，陽離子聚丙烯醯胺增強劑用量為沉澱碳酸鈣絕幹質量的O. I O. 8%，攪拌速度為100 800r/min,攪拌備用。
2.一種改性碳酸鈣填料，其特徵在於，由權利要求I所述方法製備。
3.應用權利要求2所述的碳酸鈣填料製備溼強紙的方法，其特徵在於包括如下步驟 (1)在造紙漿料中加入改性碳酸鈣填料，攪拌20 90分鐘，相對紙漿絕幹質量，改性碳酸鈣填料用量為20 50% ; (2)添加聚醯胺多胺環氧氯丙烷，相對紙漿絕幹質量，用量為O 5%; (3)在網前箱添加分子量為500 1000萬的陽離子聚丙烯醯胺助留劑，相對紙漿絕幹質量，用量為O. I 0.6%，採用長網紙機抄造，製得溼強紙。
4.根據權利要求3所述應用碳酸鈣填料製備溼強紙的方法，其特徵在於相對紙漿絕幹質量，所述改性碳酸韓填料用量為30 40%。
5.根據權利要求3所述應用碳酸鈣填料製備溼強紙的方法，其特徵在於相對紙漿絕幹質量，所述聚醯胺多胺環氧氯丙烷用量為I 5%。
全文摘要
本發明公開了一種用於高加填量溼強紙改性碳酸鈣的製備方法與應用。先將沉澱碳酸鈣分散在水中，控制質量濃度為20～50％，攪拌，然後加入用水稀釋到0.2～2％質量濃度的聚醯胺多胺環氧氯丙烷，聚醯胺多胺環氧氯丙烷用量為沉澱碳酸鈣絕幹質量的1～25％，150～500r/min攪拌30～120分鐘，然後添加分子量80～200萬的低分子量陽離子聚丙烯醯胺增強劑，攪拌，製得改性碳酸鈣填料。將此填料用於生產高加填的溼強紙，能取得較好的留著率、幹強度、溼強度和施膠度。本發明工藝簡單，應用方便，能較好的解決高加填量溼強紙乾濕強度較差、填料留著率低及施膠障礙的問題，降低生產企業成本。
文檔編號C09C1/02GK102660150SQ201210133530
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月28日 優先權日2012年4月28日
發明者馮鬱成, 徐峻, 李軍, 楊仁黨, 楊飛, 莫立煥, 陳克復 申請人:華南理工大學