CN101328322B - 一种复合瓷土填料的复合方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合瓷土填料的复合方法，该方法是将瓷土分散成分散悬浮液，与高分子物质的水溶液混合均匀后得中间产物；或将瓷土与高分子物质混合，加水混合后加热至85～95℃，保温30分钟得中间产物；将上述中间产物直接干燥，得到复合瓷土填料；或者将上述中间产物与脂肪酸混合，调节pH至10，在85～95℃搅拌并保温20分钟，得到均匀混合液；将上述均匀混合液与酸性电解质溶液混合，搅拌均匀，静置后，除去上层清液，下层物质即是复合瓷土填料；本发明可提高瓷土与纤维的亲水性，增加瓷土用量，显著提高纸强度。本发明还可提高填料留着率，增加成纸白度，减少废水处理负荷，进一步节约纤维用量。

Description

一种复合瓷土填料的复合方法
技术领域
本发明属于化学合成领域，特别涉及用于纸张抄造加填过程的复合瓷土填料的复合方法。
背景技术
瓷土又叫高岭土，是一种常用的造纸白色填料和颜料，目前高岭土在整个造纸工业颜料市场中消费量仍最大，但主要在涂敷及纸板纸用填料市场，书写文化用纸生产中一般不用，其它的主要填料还有碳酸钙和滑石粉，它们都是造纸过程的主要加填矿物质。加填的目的主要有增加不透明度和白度，改善成纸印刷性能，降低生产成本等作用，是抄纸过程重要的步骤。
现在纸厂都是直接在浆料中加入瓷土填料，由于填料是矿物质，与纤维间缺少结合力，需加入助留剂，以尽量减少填料的流失。一般瓷土填料的单程留着率为15％左右，白水多次回用后留着率也只达50％左右，一般加入昂贵的助留剂帮助留着，留着率也只达70～90％(依纸种及工艺不同)，不但成本增大，填料也不能加入太多。主要原因瓷土填料与纤维之间没有结合力，不能加填太多，否则成纸后容易产生掉粉掉毛现象，减弱了纸强度，降低了纸质量。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种复合瓷土填料的复合方法。该复合瓷土填料可增加填料与纤维间的亲合力，增加填料留着率，提高纸张抗张强度，增加填料用量。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种复合瓷土填料的复合方法，包括如下步骤：
(1)将瓷土分散成质量浓度5～40％的分散悬浮液，与质量浓度为1～20％的高分子物质的水溶液混合均匀后得中间产物；或将瓷土与高分子物质混合，加水混合成质量浓度16～40％的混合物，加热至85～95℃，保温30分钟得中间产物；所述瓷土与高分子物质的质量比为1∶1～50∶1。
(2)将上述中间产物直接干燥，得到粉状复合瓷土填料。
或者将上述中间产物与脂肪酸混合，脂肪酸与高分子物质的质量比为1∶3～1∶20，调节pH至10，在85～95℃搅拌并保温20分钟，得到均匀混合液；将上述均匀混合液与酸性电解质溶液混合，所述酸性电解质溶液∶均匀混合液的体积比为3∶1～1∶1，搅拌均匀，静置后，除去上层清液，下层物质即是复合瓷土填料。
为了更好的实现本发明，所述高分子物质为亲水性高分子物质，包括淀粉、氧化淀粉、阳离子淀粉、聚乙烯醇、瓜尔豆胶或壳聚糖等。
所述酸性电解质溶液为盐酸、硫酸、氯化铵溶液或硫酸铵溶液等酸性电解质溶液。
所述脂肪酸为直链C12～C18的脂肪酸。所述脂肪酸为硬脂酸、棕榈酸或油酸。
所述搅拌转速为200转/分钟。
本发明复合得到的复合瓷土填料可直接替代现有常规填料，可减少助留剂用量，用漂白木浆(打浆度45SR)抄造80GSM手抄片，加入上述复合瓷土填料，纸张抗张强度增加10～100％，填料留着率提高30％以内。
本发明原理如下：瓷土是一种矿物质颗粒，表面无电性，与纤维基本没有相互作用。将瓷土进行表面处理，包覆一层亲水性高分子物质，增加与纤维间的亲合力，提高填料留着率。同时在干燥过程中，包覆的高分子物质层还可在相互间或与纤维间进一步结合，增加纸张抗张强度。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点及有益效果：
本发明在瓷土表面包覆亲水性高分子物质，提高与纤维的亲水性，提高填料留着率，增加成纸白度和抗张强度(纸张抗张强度增加15～150％)，进一步节约纤维用量。瓷土是矿物质，与纤维间不存在结合力；通过在瓷土表面包覆一层亲水性高分子物质后，高分子物质上拥有大量的羟基，在水中可与纤维上的大量羟基产生大量的氢键，同时在干燥失水后，氢键结合更加坚实，使纤维与高分子物质相互结合在一起，形成一张网络结构；而瓷土包含在高分子物质内部，实现瓷土填料的留着。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种复合瓷土填料的复合方法，包括如下步骤：
将瓷土(填料级，100％颗粒小于10微米，白度无要求，白度低时用于纸板；白度高时用于薄纸。下同)分散成质量浓度为5％的分散悬浮液，与充分溶解糊化的质量浓度为20％的淀粉水溶液混合均匀后得中间产物；所述瓷土与淀粉的质量比为1∶1。将棕榈酸(直链C12的脂肪酸)加入上述中间产物中(脂肪酸与淀粉的质量比为1∶20)，调节pH至10，在85℃再保温20分钟，整个过程不断搅拌，得到均匀混合液；将上述均匀混合液与酸性电解质溶液盐酸混合；盐酸∶均匀混合液的体积比1∶1，然后搅拌30分钟，转速200转/分钟，静置一夜后，除去上层清液，下层白层物质即是复合瓷土填料，得到的复合瓷土填料为肉眼可见颗粒状。在80克重的纸中，加入15％(质量百分比)的本发明复合瓷土填料，纸张抗张强度增加100％，填料留着率增加30％。
实施例2
一种复合瓷土填料的复合方法，包括如下步骤：
将瓷土分散成质量浓度为40％的分散悬浮液，与充分溶解糊化的质量浓度为1％的淀粉水溶液混合均匀后，得到中间产物，所述瓷土与氧化淀粉的质量比为50∶1；上述中间产物喷雾干燥后得粉状复合填料即复合瓷土填料。在80克重的纸中，加入15％(质量百分比)的本发明复合瓷土填料，纸张抗张强度增加10～15％。
实施例3
一种复合瓷土填料的复合方法，包括如下步骤：
将瓷土和氧化淀粉混合，加水混合成质量浓度40％的混合物，所述瓷土与氧化淀粉的质量比为1∶20，上述混合物加温至90℃，保温30分钟，使混合物充分糊化并搅拌均匀，得中间产物，喷雾干燥中间产物得粉状复合填料即复合瓷土填料。在80克重的纸中，加入15％(质量百分比)的本发明复合瓷土填料，纸张抗张强度增加20％。
实施例4
一种复合瓷土填料的复合方法，包括如下步骤：
将瓷土分散成质量浓度为30％的分散悬浮液，倒入充分溶解糊化的质量浓度为20％的阳离子淀粉水溶液中混合均匀后得中间产物；所述瓷土与阳离子淀粉的质量比为5∶1；上述中间产物与硬脂酸(直链C18的脂肪酸)混合，硬脂酸对阳离子淀粉的质量比例为5％(即硬脂酸与阳离子淀粉的质量比为1∶20)，混合后pH调节为10，95℃下保温20分钟，并搅拌混合均匀后，整个过程不断搅拌，得到均匀混合液；将上述均匀混合液倒入酸性电解质溶液硫酸铵溶液中，所述酸性溶液∶均匀混合液体积比为3∶1，边倒边搅拌(搅拌30分钟，转速200转/分钟)，静置一夜后，除去上层清液，下层白层物质即是复合瓷土填料，得到的复合瓷土填料肉眼可见颗粒状。在80克重的纸中，加入15％(质量百分比)的本发明复合瓷土填料，纸张抗张强度增加30％。
实施例5
一种复合瓷土填料的复合方法，包括如下步骤：
将瓷土分散成质量浓度为30％的分散悬浮液，倒入充分溶解糊化的质量浓度为20％的原淀粉水溶液中混合均匀后得中间产物；所述瓷土与原淀粉的质量比为3∶1；上述中间产物中加入油酸(直链C16的脂肪酸)，脂肪酸对原淀粉的质量比例为即1∶3，混合后pH调节为10，90℃下搅拌并保温20分钟，得到均匀混合液。将上述均匀混合液倒入酸性电解质溶液氯化铵溶液中，所述酸性溶液∶均匀混合液体积比为2∶1，边倒边搅拌(搅拌30分钟，转速200转/分钟)，静置一夜后，除去上层清液，下层白层物质即是复合瓷土填料，得到的复合瓷土填料肉眼可见颗粒状。在90克重的纸中，加入15％(质量百分比)的本发明复合瓷土填料，纸张抗张强度增加35％。
实施例6
一种复合瓷土填料的复合方法，包括如下步骤：
将瓷土分散成质量浓度为30％的分散悬浮液，倒入充分溶解糊化的质量浓度为20％的聚乙烯醇(PVA)水溶液中，得中间产物，所述瓷土与PVA的质量比为5∶1；中间产物中加入硬脂酸(直链C18的脂肪酸)，硬脂酸对PVA(聚乙烯醇)的质量比例为20％(即硬脂酸与PVA的质量比为1∶5)，混合后pH调节为10，90℃下保温20分钟，并搅拌混合均匀后，整个过程不断搅拌，得到均匀混合液。将上述均匀混合液倒入酸性电解质溶液氯化铵溶液中，所述酸性溶液∶均匀混合液体积比为1∶1，边倒边搅拌(搅拌30分钟，转速200转/分钟)，静置一夜后，除去上层清液，下层白层物质即是复合瓷土填料，得到的复合瓷土填料肉眼可见颗粒状。在80克重的纸中，加入15％(质量百分比)的本发明复合瓷土填料，纸张抗张强度增加30％。
实施例7
一种复合瓷土填料的复合方法，包括如下步骤：
将瓷土和瓜尔豆胶混合，加水混合成质量浓度16％的混合物，所述瓷土与瓜尔豆胶的质量比为20∶1，上述混合物加温至90℃，保温30分钟，使混合物充分糊化并搅拌均匀，得中间产物；中间产物中加入硬脂酸(直链C18的脂肪酸)，硬脂酸对瓜尔豆胶的质量比例为20％(即硬脂酸与瓜尔豆胶的质量比为1∶5)，混合后pH调节为10，90℃下搅拌并保温20分钟，得到均匀混合液。将上述均匀混合液倒入酸性电解质溶液氯化铵溶液中，所述酸性溶液∶均匀混合液体积比为1∶1，边倒边搅拌(搅拌30分钟，转速200转/分钟)，静置一夜后，除去上层清液，下层白层物质即是复合瓷土填料，得到的复合瓷土填料肉眼可见颗粒状。在90克重的纸中，加入15％(质量百分比)的本发明复合瓷土填料，纸张抗张强度增加15％。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种复合瓷土填料的复合方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将瓷土分散成质量浓度5～40％的分散悬浮液，与质量浓度为1～20％的高分子物质的水溶液混合均匀后得中间产物；或将瓷土与高分子物质混合，加水混合成质量浓度16～40％的混合物，加热至85～95℃，保温30分钟得中间产物；所述瓷土与高分子物质的质量比为1∶1～50∶1；
(2)将上述中间产物直接干燥，得到复合瓷土填料；
或者将上述中间产物与脂肪酸混合，脂肪酸与高分子物质的质量比为1∶3～1∶20，调节pH至10，在85～95℃搅拌并保温20分钟，得到均匀混合液；将上述均匀混合液与酸性电解质溶液混合，所述酸性电解质溶液：均匀混合液的体积比为3∶1～1∶1，搅拌均匀，静置后，除去上层清液，下层物质即是复合瓷土填料；
上述步骤中所述高分子物质为淀粉、聚乙烯醇、瓜尔豆胶或壳聚糖；
步骤(2)中所述酸性电解质溶液为盐酸、硫酸、氯化铵溶液或硫酸铵溶液；
步骤(2)中所述脂肪酸为直链C12～C18的脂肪酸。
2.根据权利要求1所述的一种复合瓷土填料的复合方法，其特征在于：所述淀粉为氧化淀粉、阳离子淀粉。
3.根据权利要求1所述的一种复合瓷土填料的复合方法，其特征在于：所述脂肪酸为硬脂酸、棕榈酸或油酸。
4.根据权利要求1所述的一种复合瓷土填料的复合方法，其特征在于：所述搅拌转速为200转/分钟。
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