CN102433794B - 氧化降解淀粉基固着剂的制备 - Google Patents

Abstract

本发明属于化工领域尤其是制浆造纸行业，特别涉及一种新型淀粉基固着剂的制备方法。本发明所得氧化降解淀粉基固着剂经过氧化降解和阳离子化双重改性，制得的产品具有很好的水溶性，且呈两性特征；本产品既能有效地控制浆料中的溶解与胶体物质，又能提高成纸强度；并且所得产品在纸张生产线上使用时，用简单的溶解槽在室温下将其溶解即可，无需添加格外的糊化设备和降解反应设施，大大简化了产品取用的过程，提高了产品取用的稳定性。

Description

氧化降解淀粉基固着剂的制备

技术领域

本发明属于化工领域尤其是制浆造纸行业，特别涉及一种新型淀粉基固着剂的制备方法。

背景技术

我国造纸行业的纤维原料结构中机械浆、化学机械浆、废纸浆所占的比例逐年升高，大大地提高了纤维的利用率。然而机械法制浆中产生了大量的细小纤维、木素和树脂溶出物；化学机械浆含有阴离子半纤维素、氧化木素、树脂氧化降和脂肪氧化降；废纸浆中存在油墨粒子等胶黏物，这些物质就构成了带负电性的溶解与胶体物质。其积累将给纸机的连续运行性和成纸质量带来极大的不良影响，同时降低其它功能性造纸助剂和过程性造纸助剂的使用效率。如何控制溶解与胶体物质是当前湿部化学研究的一个重要方向。

目前工厂普遍采用化学法对溶解与物质进行控制。化学法中又以固着剂法应用最为广泛，它主要是指用分子量小、阳电荷密度高的无机或有机电解质将阴离子性较强的溶解与胶体物质固着到纸张纤维上，然后通过湿纸页的成型带出抄造系统，使系统得到净化。常用的固着剂包括硫氧化降铝、聚合氯化铝、聚胺、聚二甲基二烯丙基氯化铵、聚乙烯亚胺和聚乙烯胺等，它们都具有各自的优点。但是通常情况下，无机的硫氧化降铝和聚合氯化铝在中碱性抄造系统中的效果不如有机类的聚合电解质；随着石油资源的日益枯竭，基于石油资源的聚胺、聚二甲基二烯丙基氯化铵、聚乙烯亚胺、聚乙烯胺等将不可避免地面临受原料限制的问题；而基于天然高分子改性的淀粉基固着剂，由于原料相对方便易得，具有较广的发展前景。并且由于淀粉具有其独特的分子构型，使得淀粉基固着剂与纸浆纤维以及阴离子半纤维素等碳水化合物类溶解与胶体物质具有极好的亲和性，因此可以更好地去除浆料中的溶解与胶体物质。但淀粉分子量过大，直接阳离子化得到的高阳离子度淀粉容易使浆料过度絮凝，导致纸张匀度和强度变差。为了确保淀粉基固着剂的优越性，本发明先采用氧化降解法得到低分子量的淀粉，然后再将其阳离子化，制得低分子量、高阳离子取代度的氧化降解淀粉基固着剂，一方面保证了固着剂控制溶解与胶体物质的作用，另一方面，也解决了成纸匀度和强度较差的问题，并且所得产品在纸张生产线上使用时，用简单的溶解槽在室温下将其溶解即可，无需添加格外的糊化设备和降解反应设施，大大简化了产品取用的过程，提高了产品取用的稳定性。

发明内容

本发明提供一种氧化降解淀粉基固着剂的制备方法。

采用的技术路线是用氧化剂降解淀粉制得氧化降解淀粉；用季铵盐阳离子醚化剂作用于氧化降解淀粉制得氧化降解淀粉基固着剂。

新型的氧化降解淀粉基固着剂制备，包括下述步骤：

1.将淀粉配制成30～40％的淀粉浆，用氢氧化钠调pH值至7～9，缓缓加入氧化剂，在搅拌状态下于30～40℃下反应2～7小时，用氢氧化钠溶液调pH值至6～7，加亚硫酸氢钠使剩余的氧化剂还原，终止反应。反复洗涤，抽滤后真空干燥，得到氧化降解淀粉；

2.在体系含水量为10～30％的条件下，先将氢氧化钠溶解并冷却，然后加入季铵盐阳离子醚化剂，搅拌均匀后与步骤1所述的氧化降解淀粉混合，在50～60℃反应2～6小时，冷却后，用乙醇浸泡洗涤数次并调pH值至6～7，真空干燥，得到氧化降解淀粉基固着剂；

步骤1中，氧化剂∶淀粉为1～5％；

步骤2中，氢氧化钠∶氧化降解淀粉为13～19∶100，g/g，季铵盐阳离子醚化剂∶氧化降解淀粉为40～60∶100，g/g；

与现有技术相比，本发明具有如下特点：本发明所得氧化降解淀粉基固着剂经过氧化降解和阳离子化双重改性，制得的产品具有很好的水溶性，且呈两性特征；本产品既能有效地控制浆料中的溶解与胶体物质，又能提高成纸强度；并且所得产品在纸张生产线上使用时，用简单的溶解槽在室温下将其溶解即可，无需添加格外的糊化设备和降解反应设施，大大简化了产品取用的过程，提高了产品取用的稳定性。

附图说明

图1氧化降解淀粉基固着剂对浆料中溶解与胶体物质的控制效果

图2氧化降解淀粉基固着剂对纸页物理性能的影响

附图标记说明

图1：氧化降解淀粉基固着剂用量相对于绝干浆料为0.8％时，浆料Zeta电位上升了24.0％，浆料滤液浊度下降了25.0％，滤液的阳离子需求量降低了44.6％，孔径为1μm的微滤膜截留量下降了30.0％，浆料真空动态滤水速度增加了10.5％；

图2：氧化降解淀粉基固着剂用量相对于绝干浆料为0.2％时，手抄片抗张指数增加了23.8％，耐破指数增加了24.4％，撕裂指数增加了7.2％。

具体实施方式

为了进一步了解本发明的内容、特点及功效，现结合具体实施例作进一步的详细说明如下：

实施例1：

1.1氧化降解淀粉的制备

取绝干15g的淀粉放入四口烧瓶中，加入23.4ml蒸馏水配制成淀粉浆。用氢氧化钠溶液调节淀粉浆的pH值至9，并置于40℃水浴中。用滴液漏斗缓慢加入6.64ml氧化剂，在100r/min下搅拌反应5h，用盐酸溶液调节pH值至6-7，加适量亚硫酸氢钠使剩余的氧化剂还原，终止反应。反复洗涤，抽滤后真空干燥，得到氧化降解淀粉；

把氧化降解淀粉配制成6％的淀粉浆，在95℃下糊化40min，在95℃下用Brookfield旋转粘度计测定其粘度为12.2cp。

1.2氧化降解淀粉基固着剂的制备

称取1.3g氢氧化钠于250ml的烧杯中，用1.94g蒸馏水溶解，冷却后，加入8.41g季铵盐阳离子醚化剂，搅拌10min。称取氧化降解淀粉10g(绝干)缓缓倒入装有季铵盐阳离子醚化剂和氢氧化钠的烧杯中，搅拌10min，使其混合均匀。在60℃反应4小时，冷却后，用乙醇浸泡洗涤数次并调pH值至6，抽滤，真空干燥，得到氧化降解淀粉基固着剂。

用凯式定氮仪测定氧化降解淀粉基固着剂的氮含量为2.14％，取代度为0.32。

1.3氧化降解淀粉基固着剂控制浆料中的溶解与胶体物质

称取绝干重为3g的PRC-APMP，配成1％的浆浓，加入1.2所述的氧化降解淀粉基固着剂溶液，搅拌30s后稀释至0.5％，用FPA Zeta电位仪(德国AFG公司制造)测定纤维的Zeta电位；用DDA-v4.0真空动态滤水仪(瑞典AB Akribi Kemikonsulter制造)测定真空动态滤水速度；用Lp2000-11型浊度仪(Hanna仪器公司制造)测定经DSC75DDJ(美国PaperResearch Material Inc制造)动态滤水仪过滤的滤液；用孔径为1μm的微滤膜过滤滤液，烘干测定微滤膜截留量；静置取上清液，用PCD03电荷测定仪(BTG公司制造)对阳离子需求量进行测定，其结果见附图1；

1.4氧化降解淀粉基固着剂对纸页物理性能的影响

将BCTMP浆制成1％的浆浓，加入相对于绝干浆用量为0.2％的如1.2所述的氧化降解淀粉基固着剂溶液，搅拌1分钟后调节浆浓至0.37％，再在标准纸页成形器上抄成60g/m²的手抄片。按《造纸工业测试方法标准汇编》所规定的方法测定各项强度指标。结果见附图2。

Claims (7)

1.一种新型氧化降解淀粉基固着剂制备方法，其特征在于所述的氧化降解淀粉基固着剂包括下述制备步骤：

1.1氧化降解淀粉的制备 将淀粉配制成30～40％的淀粉浆，用氢氧化钠溶液调pH值至7～9，缓缓加入氧化剂，在搅拌状态下于30～40℃下反应2～7小时，用氢氧化钠溶液调pH值至6～7，加亚硫酸氢钠使剩余的氧化剂还原，终止反应，反复洗涤，抽滤后真空干燥，得到氧化降解淀粉；

1.2氧化降解淀粉基固着剂的制备 在体系含水质量分数为10～30％的条件下，先将氢氧化钠溶解并冷却，然后加入季铵盐阳离子醚化剂，搅拌均匀后与1.1所述的氧化降解淀粉混合，在50～60℃反应2～6小时，冷却后，用乙醇浸泡洗涤数次并调pH值至6～7，真空干燥，得到氧化降解淀粉基固着剂；

所述的氧化降解淀粉基固着剂适用的季铵盐阳离子醚化剂包括3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵或2，3-环氧丙基三甲基氯化铵；

所述的氧化降解淀粉基固着剂适用的氧化剂包括次氯酸钠、过氧化氢或过硫酸铵。

2.根据权利要求1所述的氧化降解淀粉基固着剂的制备方法，其特征在于物料配比为：在1.1氧化降解淀粉制备中，氧化剂∶淀粉为1～5％； 在1.2氧化降解淀粉基固着剂的制备中，氢氧化钠∶氧化降解淀粉为13～19∶100，g/g，季铵盐阳离子醚化剂∶氧化降解淀粉为40～60∶100，g/g。

3.按照权利要求1所述的氧化降解淀粉基固着剂制备方法，其特征在于所述的氧化降解淀粉基固着剂先后经过氧化降解和季铵盐阳离子醚化剂的双重改性。

4.按照权利要求1所述的氧化降解淀粉基固着剂制备方法，其特征在于所述的氧化降解淀粉基固着剂具有很好的水溶性。

5.按照权利要求1所述的氧化降解淀粉基固着剂制备方法，其特征在于所述的氧化降解淀粉基固着剂呈两性特征。

6.按照权利要求1所述的氧化降解淀粉基固着剂制备方法，其特征在于所述的氧化降解淀粉基固着剂的制备方法适用于所有原淀粉，包括普通淀粉和分离纯化的直链淀粉或支链淀粉。

7.按照权利要求1所述的氧化降解淀粉基固着剂制备方法，其特征在于所述的氧化降解淀粉基固着剂既能有效地控制浆料中的溶解物质与胶体物质，又能提高成纸强度。