CN102852036A - 阳离子纸张增强剂及其生产和使用方法 - Google Patents

阳离子纸张增强剂及其生产和使用方法 Download PDF

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阳离子纸张增强剂及其生产和使用方法。由办公废纸经浮选脱墨后，从浮选槽上面得到的废渣，废渣包括油墨、填料和10wt％～20wt％的细小纤维，废渣经100目筛筛选得到浮选脱墨渣纤维；再由浮选脱墨渣纤维以NaOH为碱化剂，3-氯2-羟丙基-三甲基氯化铵为阳离子醚化剂，经醚化而制得，所得阳离子纸张增强剂的保水值为74.2g/100g～76.5g/100g。在纸张抄造过程中，加入绝干纸浆1wt％～4wt％的阳离子纸张增强剂。可增强纸浆纤维之间的结合力，从而提高纸张的物理强度。以浮选脱墨废渣为原料，实现了废弃物资源的综合利用，减少了对环境的污染。

Description

阳离子纸张增强剂及其生产和使用方法
技术领域
本发明涉及纸张增强剂技术领域，具体地，涉及一种利用浮选脱墨渣纤维制备的阳离子纸张增强剂；本发明涉及利用浮选脱墨渣纤维制备阳离子纸张增强剂的生产方法；本发明还涉及利用浮选脱墨渣纤维制备的阳离子纸张增强剂的使用方法。
背景技术
随着消费水平的不断提高，人们对纸张档次及质量的要求也越来越高，纸张强度的提高显得越来越重要。如何提高纸张的强度，满足人们对低定量、高档次纸张的需求迫在眉睫。纸张强度的提高可以通过打浆、提高长纤维的配比和使用增强剂来实现。通过打浆和提高长纤维配比来提高纸的强度存在较多缺点，如动力消耗大、纤维滤水性低、纸张孔隙度减少、挺度下降、撕裂度变弱等。但使用增强剂来提高纸的强度则不存在上述问题。造纸工业中，造纸增强剂的使用一般采用内部加添和外部涂饰法。一般来说，成纸强度受浆料纤维本身强度和纤维之间或与涂层之间结合强度及面积的影响较大，而纸浆纤维的结合则是纸张产生强大的主要原因。干增强剂分子的结构特点是含有多羟基、胺基、羧基或正电荷的高分子聚合物，这是与纤维素分子间形成氢键结合的基础，是增强剂的起作用的主要原因。
干增强型纸张增强剂主要有淀粉、植物胶等天然产品，以后发展为淀粉衍生物、聚丙烯酰胺类、羟甲基纤维素等半合成产品。使用纸张增强剂后，可以用部分低档纸浆替代高档木浆，或提高产品质量，降低造纸成本。某些增强剂还具有较强的助留、助滤作用，能提高细小纤维和填料的留着率，降低白水浓度，改善施胶效果。然而，一般造纸增强剂对纸张的增强作用受到其在纤维表面吸附量的限制，对纤维间分子水平结合面积的提高有限，淀粉类增强剂还将消耗较多的粮食资源。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，一方面，本发明的目的在于提供了一种利用浮选脱墨渣纤维制备的阳离子纸张增强剂，该增强剂用来提高纤维间的有效接触面积，以增强纸张的强度。
为了实现上述目的，本发明采用提供的阳离子纸张增强剂，由办公废纸经浮选脱墨后，从浮选槽上面得到的废渣，所述废渣包括油墨、填料和10wt％～20wt％的细小纤维，所述废渣经100目筛筛选，得到的筛余物为浮选脱墨渣纤维；再由所述浮选脱墨渣纤维以NaOH为碱化剂，经3-氯2-羟丙基-三甲基氯化铵醚化反应而制得，所述阳离子纸张增强剂的保水值为74.2g/100g～76.5g/100g。
所述浮选脱墨渣含有纸浆、油墨等有机物和碳酸钙等无机物，在600℃温度下灼烧残渣含量不高于79.5wt％；在900℃温度下灼烧残渣含量不高于49.5wt％。
另一方面，为了得到前述阳离子纸张增强剂，本发明的目的还在于提供一种使用浮选脱墨渣纤维制取所述阳离子纸张增强剂的生产方法。能综合利用废纸脱墨浆生产过程中的废弃物，使资源得到综合利用，减少对环境的污染。
为了实现上述目的，本发明提供的阳离子纸张增强剂的生产方法，包括以下步骤：
S1：办公废纸经浮选脱墨后，从浮选槽上面得到的废渣，所述废渣包括油墨、填料和10wt％～20wt％的细小纤维，所述废渣经100目筛筛选，得到的筛余物为浮选脱墨渣纤维；
S2：将所述浮选脱墨渣纤维制成含水率30wt％～80wt％的浆料。
S3：加入所述浮选脱墨渣纤维0.005～0.03重量份的NaOH，搅拌均匀后，加入所述浮选脱墨渣纤维0.1～0.6重量份的3-氯2-羟丙基-三甲基氯化铵，所述浮选脱墨渣纤维在60～80℃温度下，经醚化反应3-4h后得到所述阳离子纸张增强剂。
此外，本发明还提供一种所述阳离子纸张增强剂的使用方法：在纸张抄造过程中，加入绝干纸浆1wt％～4wt％的所述阳离子纸张增强剂。
进一步地，所述阳离子纸张增强剂的使用方法，还包括在纸张抄造过程中，加入绝干纸浆0.3wt％～0.7wt％的硫酸铝、控制上网pH值为5～6。
本发明带来的有益效果：采用阳离子化试剂3-氯2-羟丙基-三甲基氯化铵，将浮选脱墨渣纤维中羟基经醚化反应之后季铵化，当所述阳离子纸张增强剂添加到纸浆中抄造时，可很好的附着在纤维上，加强纸浆纤维之间的结合力，从而提高纸张的物理强度。以办公废纸经浮选脱墨后从浮选槽上面得到的废渣为原料，实现了废弃物资源的综合利用，减少了对环境的污染。
具体实施方式
实施例用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
实施例1：办公废纸经浮选脱墨后，从浮选槽上面得到的废渣，所述废渣包括油墨、填料和10wt％～20wt％的细小纤维，所述废渣经100目筛筛选，得到的筛余物为浮选脱墨渣纤维；将所述浮选脱墨渣纤维制成含水率80wt％浆料，加入所述浮选脱墨渣纤维0.03重量份的NaOH，搅拌均匀后，再加入所述浮选脱墨渣纤维0.1重量份的3-氯2-羟丙基-三甲基氯化铵在60℃温度下，反应4h后得到所述阳离子纸张增强剂。经测试，得到的阳离子纸张增强剂的保水值为74.2g/100g。将杨木硫酸盐浆用水疏解后打浆到40°SR，稀释至2‰的浓度，在搅拌条件下加入绝干纸浆0.3wt％的硫酸铝，调节浆料的pH值至6，加入绝干纸浆4wt％本实施例制得的阳离子纸张增强剂，搅拌均匀后，按国家标准法抄取定量60g/m2的纸页。在105℃下熟化20min后，在恒温恒湿条件下平衡水分24h，按国家标准测其强度。
实施例2：办公废纸经浮选脱墨后，从浮选槽上面得到的废渣，所述废渣包括油墨、填料和10wt％～20wt％的细小纤维，所述废渣经100目筛筛选，得到的筛余物为浮选脱墨渣纤维；将所述浮选脱墨渣纤维制成含水率60wt％浆料，加入所述浮选脱墨渣纤维0.02重量份的NaOH，搅拌均匀后，再加入所述浮选脱墨渣纤维0.2重量份的3-氯2-羟丙基-三甲基氯化铵在80℃温度下，反应3h后得到所述阳离子纸张增强剂。经测试，得到的阳离子纸张增强剂的保水值为74.5g/100g。将杨木硫酸盐浆用水疏解后打浆到40°SR，稀释至2‰的浓度，在搅拌条件下加入绝干纸浆0.5wt％的硫酸铝，调节浆料的pH值至5，加入绝干纸浆2wt％本实施例制得的阳离子纸张增强剂，搅拌均匀后，按国家标准法抄取定量60g/m2的纸页。在105℃下熟化20min后，在恒温恒湿条件下平衡水分24h，按国家标准测其强度。
实施例3：办公废纸经浮选脱墨后，从浮选槽上面得到的废渣，所述废渣包括油墨、填料和10wt％～20wt％的细小纤维，所述废渣经100目筛筛选，得到的筛余物为浮选脱墨渣纤维；将所述浮选脱墨渣纤维制成含水率40wt％浆料，加入所述浮选脱墨渣纤维0.01重量份的NaOH，搅拌均匀后，再加入所述浮选脱墨渣纤维0.3重量份的3-氯2-羟丙基-三甲基氯化铵在70℃温度下，反应3.5h后得到所述阳离子纸张增强剂。经测试，得到的阳离子纸张增强剂的保水值为76.4g/100g。将杨木硫酸盐浆用水疏解后打浆到40°SR，稀释至2‰的浓度，在搅拌条件下加入绝干纸浆0.5wt％的硫酸铝，调节浆料的pH值至5.5，加入绝干纸浆3wt％本实施例制得的阳离子纸张增强剂，搅拌均匀后，按国家标准法抄取定量60g/m2的纸页。在105℃下熟化20min后，在恒温恒湿条件下平衡水分24h，按国家标准测其强度。
实施例4：办公废纸经浮选脱墨后，从浮选槽上面得到的废渣，所述废渣包括油墨、填料和10wt％～20wt％的细小纤维，所述废渣经100目筛筛选，得到的筛余物为浮选脱墨渣纤维；将所述浮选脱墨渣纤维制成含水率30wt％浆料，加入所述浮选脱墨渣纤维0.005重量份的NaOH，搅拌均匀后，再加入所述浮选脱墨渣纤维0.6重量份的3-氯2-羟丙基-三甲基氯化铵在80℃温度下，反应3h后得到所述阳离子纸张增强剂。经测试，得到的阳离子纸张增强剂的保水值为75.6g/100g。将杨木硫酸盐浆用水疏解后打浆到40°SR，稀释至2‰的浓度，在搅拌条件下加入绝干纸浆0.7wt％的硫酸铝，调节浆料的pH值至5，加入绝干纸浆1wt％本实施例制得的阳离子纸张增强剂，搅拌均匀后，按国家标准法抄取定量60g/m2的纸页。在105℃下熟化20min后，在恒温恒湿条件下平衡水分24h，按国家标准测其强度。
对照例：将杨木硫酸盐浆用水疏解后打浆到40°SR，稀释至2‰的浓度，在搅拌条件下加入绝干纸浆0.5wt％的硫酸铝，调节浆料的pH值至5，搅拌均匀后，按国家标准法抄取定量60g/m2的纸页。在105℃下熟化20min后，在恒温恒湿条件下平衡水分24h，按国家标准测其强度。
各实施例和对照例得到的纸张产品，经测试性能如下：
Figure BSA00000768628000041
由表中数据可知，随着阳离子试剂加入量的增加，纸张的干抗张强度呈先上升后下降趋势；耐破指数有所变化但不如干抗张强度变化明显；耐折度呈先上升后下降趋势，撕裂度呈先下降后上升趋势。醚化反应时间加长，正电荷含量逐渐增加，与纤维结合力增大，耐折度与耐破度也随之增大，撕裂度降低，但阳离子增加到一定量时，超出了与纤维表面结合的电荷，再增加正电荷，反而不利于纤维之间的结合力，因此干抗张强度、耐破度、耐折度出现下降趋势，撕裂指数开始增加。
对比实施例组一：在实施例3的基础上，变更由实施例3制得的阳离子纸张增强剂的加入量，分别加入绝干纸浆0.5wt％、1wt％、2wt％、4wt％、5wt％的阳离子纸张增强剂。各对照例得到的纸张产品，经测试性能如下：
Figure BSA00000768628000042
由表中数据可知，随着浮选脱墨渣纤维制得的阳离子纸张增强剂加入量的增加，纸张干抗张强度、耐折度、耐破度均呈现先上升后下降的趋势。撕裂指数则先下降后上升。优选浮选脱墨渣纤维制得的阳离子纸张增强剂的加入量为绝干纸浆的1wt％～4wt％，具有较好的技术效果。
对比实施例组二：在实施例2的基础上，调节硫酸铝的加入量，变更浆料的pH值为7和9。
Figure BSA00000768628000043
由表中数据可知，在硫酸铝的加入量为绝干纸浆的0.5wt％，pH为5时，制得的纸张性能较佳。
本发明中纸张定量、抗张指数、撕裂指数、耐破指数、耐折度、分别按照国家标准(GB/T451.2-2002)、国家标准(GB/T 22898-2008)、国家标准(GB/T 455-2002)和国家标准(GB/T454-2002)、国家标准(GB/T 457-2008)方法进行测试；阳离子纸张增强剂的保水值采用离心法，具体见参考文献(Xianliang S.，Kwei-Nam L..Oxidation of kraft pulp and its influence onthe recycling characteristics of fibres.Cellulose Chemistry and Technology，2010，44(7-8)：265-270)。
显然，本发明不限于以上具体实施方式，还可在本发明权利要求和说明书限定的精神内，进行多种形式的变换和改进，能解决同样的技术问题，并取得预期的技术效果，故不重述。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接或联想到的所有方案，只要在权利要求限定的精神之内，也属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种阳离子纸张增强剂，其特征在于：所述阳离子纸张增强剂由办公废纸经浮选脱墨后，从浮选槽上面得到的废渣，所述废渣包括油墨、填料和10wt％～20wt％的细小纤维，所述废渣经100目筛筛选，得到的筛余物为浮选脱墨渣纤维；再由所述浮选脱墨渣纤维以NaOH为碱化剂，经3-氯2-羟丙基-三甲基氯化铵醚化反应而制得，所述阳离子纸张增强剂的保水值为74.2g/100g～76.5g/100g。
2.一种制备权利要求1所述阳离子纸张增强剂的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：办公废纸经浮选脱墨后，从浮选槽上面得到的废渣，所述废渣包括油墨、填料和10wt％～20wt％的细小纤维，所述废渣经100目筛筛选，得到的筛余物为浮选脱墨渣纤维；
S2：将所述浮选脱墨渣纤维制成含水率30wt％～80wt％的浆料；
S3：加入所述浮选脱墨渣纤维0.005～0.03重量份的NaOH，搅拌均匀后，加入所述浮选脱墨渣纤维0.1～0.6重量份的3-氯2-羟丙基-三甲基氯化铵，所述浮选脱墨渣纤维在60～80℃温度下，经醚化反应3～4h后得到所述阳离子纸张增强剂。
3.一种权利要求1所述阳离子纸张增强剂的使用方法，其特征在于：在纸张抄造过程中，加入绝干纸浆1wt％～4wt％的所述阳离子纸张增强剂。
4.一种权利要求3所述阳离子纸张增强剂的使用方法，其特征在于：在纸张抄造过程中，还加入绝干纸浆0.3wt％～0.7wt％的硫酸铝、控制上网pH值为5～6。
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