CN102660150B

CN102660150B - 一种改性碳酸钙填料及其制备方法与在湿强纸中的应用

Info

Publication number: CN102660150B
Application number: CN201210133530.4A
Authority: CN
Inventors: 杨飞; 陈克复; 杨仁党; 李军; 莫立焕; 冯郁成; 徐峻
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2012-04-28
Filing date: 2012-04-28
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2032-04-28
Also published as: CN102660150A

Abstract

本发明公开了一种用于高加填量湿强纸改性碳酸钙的制备方法与应用。先将沉淀碳酸钙分散在水中，控制质量浓度为20～50％，搅拌，然后加入用水稀释到0.2～2％质量浓度的聚酰胺多胺环氧氯丙烷，聚酰胺多胺环氧氯丙烷用量为沉淀碳酸钙绝干质量的1～25％，150～500r/min搅拌30～120分钟，然后添加分子量80～200万的低分子量阳离子聚丙烯酰胺增强剂，搅拌，制得改性碳酸钙填料。将此填料用于生产高加填的湿强纸，能取得较好的留着率、干强度、湿强度和施胶度。本发明工艺简单，应用方便，能较好的解决高加填量湿强纸干湿强度较差、填料留着率低及施胶障碍的问题，降低生产企业成本。

Description

一种改性碳酸钙填料及其制备方法与在湿强纸中的应用

技术领域

本发明涉及一种改性碳酸钙填料，特别是涉及改性碳酸钙填料及其制备方法与在湿强纸中的应用。

背景技术

随着人们生活水平的提高，对于纸张的使用要求越来越高，湿强纸的使用范围和产量也不断增加。湿强纸是指纸张在受潮或在水中浸泡时，仍保持15％以上的干强度并能阻抗破裂或解离的纸。它广泛应用于具有湿强度要求的生活用纸、育果袋纸、晒图纸、记录纸以及钞票纸等纸种。

对于普通的纸张，通过添加填料能够较好地改善纸张的不透明度、白度等光学性能，同时提高纸张的平滑度、表面粗糙度等物理性能，同时由于填料具有较低的价格，能更好的降低纸张的生产成本，但在添加填料的同时会降低纸张的物理强度。由于湿强纸对于纸张具有更高的强度要求，填料的加入会降低纸张的干强度和湿强度，现有的填料并不能满足湿强纸生产的要求，使得现有的湿强纸生产较多采用100％化学浆生产，而不添加任何填料。如果能够对填料进行化学改性，提高填料与纤维、细小纤维与细小纤维之间的结合强度，提高纸张的干强度和湿强度，则可以通过增加纸张的加填量，节约生产成本，同时改善纸张的光学性能和表面性能。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的缺点，提供一种亲水性能好，与天然纸浆纤维的氢键结合的改性碳酸钙填料。

本发明另一目的在于提供上述改性碳酸钙填料制备方法。

本发明还有一目的在于提供上述改性碳酸钙填料在湿强纸制备中的应用。

本发明通过采用聚酰胺多胺环氧氯丙烷及阳离子聚丙烯酰胺对沉淀碳酸钙进行包覆改性，改善填料表面特性和与纤维的结合特性，提高沉淀碳酸钙的亲水性能，提高与天然纸浆纤维的氢键结合力，达到增加纸张湿强效果和干强度，增加填料用量，降低纸浆用量，降低生产成本，提高纸张表面性能和光学性能的目的。应用该改性碳酸钙填料制备的湿强纸可应用于具有高湿强度要求的生活用纸、育果袋纸、晒图纸、记录纸以及钞票纸等纸种，降低纸张的生产成本，提高产品质量，增加产品的竞争力。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种改性碳酸钙填料的制备方法：先将沉淀碳酸钙分散在水中，控制质量浓度为20～50％，搅拌，然后加入用水稀释到0.2～2％质量浓度的聚酰胺多胺环氧氯丙烷，聚酰胺多胺环氧氯丙烷用量为沉淀碳酸钙绝干质量的1～25％，150～500r/min搅拌30～120分钟，然后添加分子量80～200万的低分子量阳离子聚丙烯酰胺增强剂，阳离子聚丙烯酰胺增强剂用量为沉淀碳酸钙绝干质量的0.1～0.8％，搅拌速度为100～800r/min，搅拌备用。

一种改性碳酸钙填料，由上述方法制备。

应用所述的碳酸钙填料制备湿强纸的方法，包括如下步骤：

(1)在造纸浆料中加入改性碳酸钙填料，搅拌20～90分钟，相对纸浆绝干质量，改性碳酸钙填料用量为20～50％；

(2)添加聚酰胺多胺环氧氯丙烷，相对纸浆绝干质量，用量为0～5％；

(3)在网前箱添加分子量为500～1000万的阳离子聚丙烯酰胺助留剂，相对纸浆绝干质量，用量为0.1～0.6％，采用长网纸机抄造，制得湿强纸。

优选地，相对纸浆绝干质量，所述改性碳酸钙填料用量为30～40％。

相对纸浆绝干质量，所述聚酰胺多胺环氧氯丙烷用量优选为1～5％。

本发明中长网纸机抄造技术为本领域公知常识，无特殊要求。

相对于现有技术发明具有如下优点和有益效果：

该技术发明工艺简单，所采用改性药品均为造纸工业常用的湿部化学品，改性对于设备要求较低。采用此改性的碳酸钙生产高加填量的湿强纸，纸张灰分能达到10～50％，纸张湿强度保留率达到15～40％。采用此技术发明生产的湿强纸具有在保证纸张干湿强度情况下，提高填料用量，增加纸张灰分，降低生产成本，提高产品的竞争力的优势。

附图说明

图1为改性沉淀碳酸钙粉末扫描电镜照片；

图2为未改性沉淀碳酸钙粉末扫描电镜照片；

图3为采用改性沉淀碳酸钙抄造的纸张表面扫描电镜照片；

图4为采用未改性沉淀碳酸钙抄造的纸张表面扫描电镜照片。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。

实施例1

先将沉淀碳酸钙分散在水中，浓度为50％(质量百分比)，然后加入用水稀释到0.5％浓度的PAE(聚酰胺多胺环氧氯丙烷)，PAE用量为相对于沉淀碳酸钙绝干质量的18％，500r/min条件下搅拌90分钟，然后添加分子量为80万的低分子量阳离子聚丙烯酰胺增强剂，用量为相对于沉淀碳酸钙绝干质量的0.5％，400r/min条件下搅拌30分钟，制得改性碳酸钙填料，置于储料槽中，以300r/min搅拌备用。

图1是改性沉淀碳酸钙粉末扫描电镜照片；图2为未改性沉淀碳酸钙粉末扫描电镜照片。照片采用QUANTA 200扫描电镜拍摄，图1放大倍数为3000倍，图2放大倍数为2500倍，由图可知，改性后，沉淀碳酸钙表面被吸附的聚酰胺多胺环氧氯丙烷和阳离子聚丙烯酰胺包覆起来。下面实施例2、3制备的改性沉淀碳酸钙粉末扫描电镜照片与图1基本一样，不再重复提供。

实施例2

先将沉淀碳酸钙分散在水中，浓度为40％(质量百分比)，然后加入用水稀释到0.8％浓度的PAE(聚酰胺多胺环氧氯丙烷)，用量为20％(相对于沉淀碳酸钙绝干质量比)，300r/min搅拌80分钟，然后添加分子量为120万的低分子量阳离子聚丙烯酰胺增强剂，用量为相对于沉淀碳酸钙绝干质量的0.6％，200r/min搅拌30分钟。所制备改性碳酸钙置于储料槽中，以300r/min搅拌备用。

实施例3

先将沉淀碳酸钙分散在水中，浓度为20％(质量百分比)，然后加入用水稀释到2％浓度的PAE(聚酰胺多胺环氧氯丙烷)，用量为25％(相对于沉淀碳酸钙绝干质量比)，150r/min搅拌60分钟，然后添加分子量为180万的低分子量阳离子聚丙烯酰胺增强剂，用量为相对于沉淀碳酸钙绝干质量的0.8％，200r/min搅拌30分钟。所制备改性碳酸钙置于储料槽中，以300r/min搅拌备用。

应用实施例1

将实施例1所制备的样品用于育果袋纸的生产。将打浆度为56°SR的针叶木浆和打浆度为52°SR的阔叶木浆料按照2.5∶7.5的质量比例配浆，配好后添加50％(对绝干纸浆质量)的实施例1制备的改性碳酸钙填料，搅拌混合30分钟，然后添加聚酰胺多胺环氧氯丙烷，用量为1％(对绝干纸浆质量比)，在网前箱添加阳离子聚丙烯酰胺助留剂(分子量800万左右)，用量为0.5％(对绝干纸浆质量比)，AKD(烷基烯酮二聚体)用量为2％(对绝干纸浆质量比)，采用长网纸机抄造，抄纸定量40g/m²。经检测，得到的纸张灰分为30％(国标：GB/T 463-1989)，远高于普通纸张15％左右的灰分(国标：GB/T 463-1989)，纸张的干抗张强度为5.5KM(国标：GB/T 453-1989)，湿强度为1.7KM(国标：GB/T 24328.4-2009)，湿强度保留率达到30.9％(国标：GB/T 24328.4-2009)。与传统造纸方法比，灰分提高约15％，纸张强度没有下降，节约木浆成本。

沉淀碳酸钙改性前后及添加到纸张后表面的扫描电镜图如图3、图4所示。其中图3为采用改性沉淀碳酸钙抄造的纸张表面扫描电镜照片；图4为采用未改性沉淀碳酸钙抄造的纸张表面扫描电镜照片。采用QUANTA 200扫描电镜，图3放大倍数为2000倍，图4放大倍数为2000倍，由图可以看出，改性后的沉淀碳酸钙增加了碳酸钙与纤维间的结合，从一个侧面解释了改性后，纸张强度的提高。

应用实施例2

将实施例2所制备的样品用于育果袋纸的生产。将打浆度为56°SR的针叶木浆和打浆度为52°SR的阔叶木浆料按照2.5∶7.5的质量比例配浆，配好后添加20％(对绝干纸浆质量比)的实施例2制备的改性碳酸钙填料，搅拌混合90分钟，然后添加聚酰胺多胺环氧氯丙烷，用量为5％(对绝干纸浆质量比)，在网前箱添加阳离子聚丙烯酰胺助留剂(分子量500万左右)，用量为0.3％(对绝干纸浆质量比)，AKD(烷基烯酮二聚体)用量为2％(对绝干纸浆质量比)，采用长网纸机抄造，抄纸定量40g/m²。得到的纸张灰分为33％(国标：GB/T463-1989)，远高于普通纸张15％左右的灰分(国标：GB/T 463-1989)，纸张的干抗张强度为5.4KM(国标：GB/T 453-1989)，湿强度为1.6KM(国标：GB/T 24328.4-2009)，湿强度保留率达到33.1％(国标：GB/T 24328.4-2009)。与传统造纸方法比，灰分提高约18％，纸张强度没有下降，节约木浆成本。

应用实施例3

将实施例3所制备的样品用于育果袋纸的生产。将打浆度为56°SR的针叶木浆和打浆度为52°SR的阔叶木浆料按照2.5∶7.5的质量比例配浆，配好后添加50％(对绝干纸浆质量比)的实施例3制备的改性碳酸钙填料，搅拌混合20分钟，然后添加聚酰胺多胺环氧氯丙烷，用量为5％(对绝干纸浆质量比)，在网前箱添加阳离子聚丙烯酰胺助留剂(分子量500万左右)，用量为0.6％(对绝干纸浆质量比)，AKD(烷基烯酮二聚体)用量为2％(对绝干纸浆质量比)，采用长网纸机抄造，抄纸定量40g/m²。得到的纸张灰分为32％(国标：GB/T463-1989)，远高于普通纸张15％左右的灰分(国标：GB/T 463-1989)，纸张的干抗张强度为5.6KM(国标：GB/T 453-1989)，湿强度为1.8KM(国标：GB/T 24328.4-2009)，湿强度保留率达到32.5％(国标：GB/T 24328.4-2009)。与传统造纸方法比，灰分提高约17％，纸张强度没有下降，节约木浆成本。

Claims

1.一种改性碳酸钙填料的制备方法，其特征在于：先将沉淀碳酸钙分散在水中，控制质量浓度为20～50%，搅拌，然后加入用水稀释到0.2～2%质量浓度的聚酰胺多胺环氧氯丙烷，聚酰胺多胺环氧氯丙烷用量为沉淀碳酸钙绝干质量的1～25%，150～500r/min搅拌30～120分钟，然后添加分子量80～200万的低分子量阳离子聚丙烯酰胺增强剂，阳离子聚丙烯酰胺增强剂用量为沉淀碳酸钙绝干质量的0.1～0.8%，搅拌速度为100～800r/min，搅拌备用。

2.应用碳酸钙填料制备湿强纸的方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）在造纸浆料中加入改性碳酸钙填料，搅拌20～90分钟，相对纸浆绝干质量，改性碳酸钙填料用量为20～50%；

（2）添加聚酰胺多胺环氧氯丙烷，相对纸浆绝干质量，用量为0～5%；

（3）在网前箱添加分子量为500～1000万的阳离子聚丙烯酰胺助留剂，相对纸浆绝干质量，用量为0.1～0.6%，采用长网纸机抄造，制得湿强纸；

所述改性碳酸钙填料通过如下制备方法制得：先将沉淀碳酸钙分散在水中，控制质量浓度为20～50%，搅拌，然后加入用水稀释到0.2～2%质量浓度的聚酰胺多胺环氧氯丙烷，聚酰胺多胺环氧氯丙烷用量为沉淀碳酸钙绝干质量的1～25%，150～500r/min搅拌30～120分钟，然后添加分子量80～200万的低分子量阳离子聚丙烯酰胺增强剂，阳离子聚丙烯酰胺增强剂用量为沉淀碳酸钙绝干质量的0.1～0.8%，搅拌速度为100～800r/min，搅拌备用。

3.根据权利要求2所述应用碳酸钙填料制备湿强纸的方法，其特征在于：相对纸浆绝干质量，所述改性碳酸钙填料用量为30～40%。

4.根据权利要求2所述应用碳酸钙填料制备湿强纸的方法，其特征在于：相对纸浆绝干质量，所述聚酰胺多胺环氧氯丙烷用量为1～5%。