CN103290720A - 浆料的制备方法,浆料及由其制得的纸张 - Google Patents
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Abstract
一种造纸浆料的制备方法,其包括如下步骤:提供一种初始的化学机械浆;向该化学机械浆中添加淀粉和交联剂并混合均匀,该淀粉为原淀粉、酸变性淀粉、氧化淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉中一种或一种以上;该交联剂为乙二醛、戊二醛、环氧氯丙烷、三偏磷酸钠中的一种或一种以上;加水稀释所述添加有淀粉和交联剂的浆料,制得用以抄造的造纸浆料。本发明在化学机械浆中添加淀粉、交联剂,可大幅提高浆料中的淀粉保留率,从而实现淀粉的少量添加就可大幅提升浆料抄造纸张的强度。本发明还提供了上述方法所制得造纸浆料及由其制得的纸张。
Description
技术领域
本发明涉及一种造纸浆料的制备方法、一种造纸浆料及由其制得的纸张。
背景技术
化学机械浆料的得率(每吨绝干木材能制备的浆料绝干量)高,制浆废液污染少易于处理,符合绿色造纸的发展需要。但是由于化学机械浆的强度差,降低了纸张的品质,从而限制了其在造纸中的大量使用。现有的技术是通过在浆料中添加淀粉提高浆料的强度,但是该类方法中淀粉的保留率较低,影响了浆料强度的提升。
发明内容
有鉴于此,有必要提供一种造纸浆料的制备方法,该制备方法可有效提高淀粉保留率从而提升浆料强度。
另外,还有必要提供一种由上述方法所制得的造纸浆料。
此外,还有必要提供一种由上述造纸浆料所制得的纸张。
一种造纸浆料的制备方法,其包括如下步骤:
提供一种初始的化学机械浆;
向该化学机械浆中添加淀粉和交联剂并混合均匀,该淀粉为原淀粉、酸变性淀粉、氧化淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉中一种或一种以上;该交联剂为乙二醛、戊二醛、环氧氯丙烷、三偏磷酸钠中的一种或一种以上;添加的淀粉的质量为绝干化学机械浆质量的1%-15%;添加的交联剂的质量为绝干化学机械浆质量的0.04%-0.32%;
加水稀释所述添加有淀粉和交联剂的化学机械浆,制得用以抄造的造纸浆料。
一种由上述方法所制得的造纸浆料,该造纸浆料为化学机械浆,其含有浆料纤维、水、淀粉和交联剂,所述淀粉、浆料纤维及交联剂形成网状结构,该淀粉为原淀粉、酸变性淀粉、氧化淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉中一种或一种以上;该交联剂为乙二醛、戊二醛、环氧氯丙烷、三偏磷酸钠中的一种或一种以上;淀粉的质量为绝干化学机械浆质量的1%-15%;交联剂的质量为绝干化学机械浆质量的0.04%-0.32%。
一种由上述造纸浆料所制得的纸张,该纸张的各力学性能良好。
本发明在化学机械浆中添加淀粉、交联剂,所述淀粉与浆料纤维通过交联剂的桥接作用形成网状结构,如此可大幅提高浆料中的淀粉保留率,达到98%以上,从而实现淀粉的少量添加就可大幅提升浆料抄造纸张的强度。此外,由于浆料的淀粉保留率较高,因此白水中残留淀粉少而不易产生细菌发酵,有利于生产系统的清洁。由该种浆料所制备的纸张的力学性能符合标准要求。
具体实施方式
本发明较佳实施例的造纸浆料的制备方法,其包括如下步骤:
(a)提供初始的化学机械浆,该化学机械浆的质量百分浓度为2%-35%。该化学机械浆中主要含浆料纤维和水。
(b)向该化学机械浆中添加淀粉、交联剂和催化剂并混合均匀。该淀粉可为原淀粉、酸变性淀粉、氧化淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉中一种或一种以上。该交联剂为乙二醛、戊二醛、环氧氯丙烷、三偏磷酸钠中的一种或一种以上。该催化剂可为硫酸镁或氯化镁,起催化作用的为镁离子。添加的淀粉的绝干质量为绝干化学机械浆质量的1%-15%。添加的交联剂的质量为绝干化学机械浆质量的0.04%-0.32%。添加的催化剂的质量为绝干化学机械浆质量的0.04%-0.12%。
该淀粉优选以淀粉糊化液的方式加入。淀粉在常温下不溶于水,但当水温升至53℃以上时,淀粉的物理性能发生明显变化,淀粉在高温下溶胀、分裂形成均匀糊状溶液,称为淀粉糊化液。
(c)将上述添加有淀粉、交联剂和催化剂的化学机械浆升温至50-60℃,并在此温度下保持搅拌5-30min。
(d)向上述步骤制得的浆料中加水,使浆料稀释至质量百分浓度为0.5-5%,优选质量百分浓度为1-4%,对稀释后的浆料进行疏解,然后该种浆料可直接投入纸机系统内配抄使用。
淀粉及化学机械浆的纤维上都含有大量的活性羟基,活性羟基与交联剂的基团反应键合,使交联剂在淀粉与淀粉之间、淀粉与纤维之间起到桥梁作用,使淀粉与淀粉、淀粉与纤维、以及纤维与纤维连接起来,形成网状结构,从而大幅提升了化学机械浆的强度。由于淀粉和化学机械浆的纤维之间存在吸附力,以及网状结构的形成,在纸张抄造的过程中,淀粉几乎完全保留在纸张中,不随白水流失,即淀粉的保留率高。
催化剂在此方法中的催化原理简单介绍如下。交联剂以选用乙二醛为例,乙二醛和羟基反应分为两步:(1)羰基的质子化,质子化增加了羰基碳原子的正电性,使其容易受到亲核试剂的进攻;(2)亲核性较弱的羟基对质子化羰基的加成,然后失去一个质子生成半缩醛。镁离子在步骤(2)的反应中起到催化作用,因为镁离子也是带正电荷,进攻氧原子,从而促进质子的失去过程,加快步骤(2)的反应。
一种由上述方法所制得的造纸浆料,该造纸浆料为化学机械浆,该造纸浆料中含有浆料纤维、水、淀粉、交联剂和催化剂,所述淀粉与浆料纤维通过交联剂的桥接作用形成网状结构;该淀粉为原淀粉、酸变性淀粉、氧化淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉中一种或一种以上。该交联剂为乙二醛、戊二醛、环氧氯丙烷、三偏磷酸钠中的一种或一种以上。该催化剂为硫酸镁或氯化镁。该浆料中淀粉的质量为绝干浆料质量质量的1%-15%;交联剂的质量为绝干浆料质量的0.04%-0.32%;催化剂的质量为绝干浆料质量的0.04%-0.12%。该造纸浆料中淀粉保留率大于98%。
一种由上述造纸浆料所制得的纸张,该纸张的各力学性能良好,符合标准要求。
本发明在化学机械浆中添加淀粉、交联剂,所述淀粉与浆料纤维通过交联剂的桥接作用形成网状结构,如此可大幅提高浆料的淀粉保留率,达到98%以上,从而实现淀粉的少量添加就可大幅提升浆料抄造纸张的强度。此外,由于浆料的淀粉保留率较高,因此白水中残留淀粉少而不易产生细菌发酵,有利于生产系统的清洁。由该种浆料所制备的纸张的力学性能符合标准要求。
下面通过具体实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
桉木APMP浆(碱性过氧化氢机械浆,利用桉木制成的一种化学机械浆)的浓度为21%,向该桉木APMP浆中添加阳离子淀粉、交联剂乙二醛和催化剂硫酸镁,其中阳离子淀粉用量为桉木APMP浆绝干质量的2%,交联剂乙二醛用量为桉木APMP浆绝干质量的0.08%,催化剂硫酸镁用量为桉木APMP浆绝干质量的0.04%,将各组分混合在一起,充分混合后,在60℃温度下反应5min。处理结束后的浆料加水稀释至质量百分浓度为1%,使用疏解设备使浆料分散疏解,抄造成纸张。纸张物性数据及淀粉保留率见表一。
对比例1
将未添加淀粉、交联剂和催化剂的桉木APMP浆作为比对浆料,并用比对浆料抄造成纸张。纸张物性数据及淀粉保留率见表一。
表一
由表一的数据可知,实施例1的桉木APMP浆与普通的桉木APMP浆(对比例1)相比,浆料抄造的纸张的各力学性能均有大幅的提升;且实施例1的桉木APMP浆的淀粉保留率达到98%以上。
实施例2
杨木APMP浆(碱性过氧化氢机械浆,利用杨木制成的一种化学机械浆)的浓度为22%,向该杨木APMP浆中添加阳离子淀粉、交联剂戊二醛和催化剂氯化镁,其中阳离子淀粉用量为杨木APMP浆绝干质量的4%,交联剂戊二醛用量为杨木APMP浆绝干质量的0.24%,催化剂氯化镁用量为杨木APMP浆绝干质量的0.08%,将各组分混合在一起,充分混合后,在60℃温度下反应20min。处理结束后的浆料加水稀释至质量百分浓度为1%,使用疏解设备使浆料分散疏解,抄造成纸张。纸张物性数据及淀粉保留率见表二。
对比例2
将未添加淀粉、交联剂和催化剂的杨木APMP浆作为比对浆料,并用比对浆料抄造成纸张。纸张物性数据及淀粉保留率见表二。
表二
由表二的数据可知,实施例2的杨木APMP浆与普通的杨木APMP浆(对比例2)相比,浆料抄造的纸张的各力学性能均有大幅的提升;且实施例2的杨木APMP浆的淀粉保留率达到98%以上。
实施例3
杨木BCTMP浆(漂白化学热磨机械浆,利用杨木制成的一种化学机械浆)的浓度为8%,向该杨木BCTMP浆中添加阳离子淀粉、交联剂乙二醛和催化剂硫酸镁,其中阳离子淀粉用量为杨木BCTMP浆绝干质量的4%,交联剂乙二醛用量为杨木BCTMP浆绝干质量的0.12%,催化剂硫酸镁用量为杨木BCTMP浆绝干质量的0.01%,将各组分混合在一起,充分混合后,在60℃温度下反应20min。处理结束后的浆料加水稀释至质量百分浓度为1%,使用疏解设备使浆料分散疏解,抄造成纸张。纸张物性数据及淀粉保留率见表三。
对比例3
将未添加淀粉、交联剂和催化剂的杨木BCTMP浆作为比对浆料,并用比对浆料抄造成纸张。纸张物性数据及淀粉保留率见表三。
表三
由表三的数据可知,实施例3的杨木BCTMP浆与普通的杨木BCTMP浆(对比例3)相比,浆料抄造的纸张的各力学性能均有大幅的提升;且实施例3的杨木BCTMP浆的淀粉保留率达到98%以上。
Claims (11)
1.一种造纸浆料的制备方法,其包括如下步骤:
提供一种初始的化学机械浆;
向该化学机械浆中添加淀粉和交联剂并混合均匀,该淀粉为原淀粉、酸变性淀粉、氧化淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉中一种或一种以上;该交联剂为乙二醛、戊二醛、环氧氯丙烷、三偏磷酸钠中的一种或一种以上;添加的淀粉的质量为绝干化学机械浆质量的1%-15%;添加的交联剂的质量为绝干化学机械浆质量的0.04%-0.32%;
加水稀释所述添加有淀粉和交联剂的化学机械浆,制得用以抄造的造纸浆料。
2.如权利要求1所述的造纸浆料的制备方法,其特征在于:该化学机械浆中还添加有催化剂,该催化剂为硫酸镁或氯化镁。
3.如权利要求2所述的造纸浆料的制备方法,其特征在于:添加的催化剂的质量为绝干化学机械浆的质量的0.04%-0.12%。
4.如权利要求1所述的造纸浆料的制备方法,其特征在于:所述方法还包括对添加有淀粉、交联剂的化学机械浆升温至50-60℃保持5-30min的步骤。
5.如权利要求1所述的造纸浆料的制备方法,其特征在于:该初始的化学机械浆的质量百分浓度为2%-35%。
6.如权利要求1所述的造纸浆料的制备方法,其特征在于:该淀粉以淀粉糊化液的方式加入。
7.一种由权利要求1-6中任意一项所述方法所制得的造纸浆料,该造纸浆料为化学机械浆,其含有浆料纤维、水、淀粉和交联剂,所述淀粉、浆料纤维及交联剂形成网状结构,该淀粉为原淀粉、酸变性淀粉、氧化淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉中一种或一种以上;该交联剂为乙二醛、戊二醛、环氧氯丙烷、三偏磷酸钠中的一种或一种以上;淀粉的质量为绝干化学机械浆质量的1%-15%;交联剂的质量为绝干化学机械浆质量的0.04%-0.32%。
8.如权利要求7所述的造纸浆料,其特征在于:该造纸浆料中淀粉保留率大于98%。
9.如权利要求7所述的造纸浆料,其特征在于:该化学机械浆中还含有催化剂,该催化剂为硫酸镁或氯化镁。
10.如权利要求9所述的造纸浆料,其特征在于:该催化剂的质量为绝干化学机械浆质量的0.04%-0.12%。
11.一种由权利要求7-10中任意一项所述造纸浆料所制得的纸张。
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