CN106087541A - 一种淀粉改性填料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种淀粉改性填料，该淀粉改性填料是由以下重量份数的各组份组成：改性淀粉20‑40份、改性沸石10‑30份、钛合金粉5‑15份、交联剂1‑5份、分散剂1‑3份、增强剂1‑3份；本发明还公开了上述淀粉改性填料的制备方法。本发明工艺配方简单易用、安全环保、成本低、可替代植物纤维应用于造纸领域、能够增加纸张白度和不透明度、并能够改善撕裂指数和抗张指数，具有良好的应用前景。

Description

一种淀粉改性填料及其制备方法
技术领域
本发明涉及造纸领域，尤其涉及一种淀粉改性填料及其制备方法。
背景技术
造纸化学品的应用对于提高造纸工业的效益和提高产品质量有非常重要的意义，我国是造纸大国，但我国造纸工业原料以植物纤维为主，尤其是草类纤维。草类纤维的特点是纤维长度短、强度低，造成制浆造纸过程中纤维利用率低和不能抄造高档纸张。因此，开发和应用具有特定功能的造纸化学品对我国造纸工业意义十分重大。在造纸生产中，纤维素制成纸浆悬浮物，然后将纸浆置于筛网使纤维取向和滤掉液体，经过筛网后，纸张在轴间挤压进一步减少水分含量，再经过最后的干燥就成了纸。典型的、循环的纸浆制得的纸比相同质量的纸再制浆制得的纸强度高，而且，每循环一次纸的强度就会降低，因此，人们找到了增加纸张强度的添加剂。已经知道，通过在纸浆中即造纸工艺的湿部添加剂能增加纸的强度。可以使用淀粉或多羟基高分子聚合物作为填料或粘结剂，通常，通过对淀粉或多羟基高分子聚合物进行改性，从而增加粘结能力。淀粉类作为造纸助剂已经在造纸工业中频繁使用，并逐步成为纸张生产中的第二大原料。
申请号为CN201310277545.2的发明专利公开了一种湿部淀粉及其应用，通过将淀粉进行塑化改性后应用于湿部，解决抄纸过程中灰分提升或者机械浆用量提升带来的耐折降低问题，亦或维持浆料与灰分条件，取得更高的纸张耐折度。但其并不能明显改善纸张的撕裂指数和抗张指数。
发明内容
本发明提供一种工艺配方简单易用、安全环保、成本低、可替代植物纤维应用于造纸领域、能够增加纸张白度和不透明度、并能够改善撕裂指数和抗张指数的淀粉改性填料及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种淀粉改性填料，由以下组份组成：改性淀粉、改性沸石、钛合金粉、交联剂、分散剂、增强剂；
进一步地，由以下重量份数的各组份组成：改性淀粉20-40份、改性沸石10-30份、钛合金粉5-15份、交联剂1-5份、分散剂1-3份、增强剂1-3份；
进一步地，所述改性淀粉的制备方法如下：称取10-40重量份的淀粉倒入容器中，加入10-40重量份的蒸馏水，边搅拌边加热，待糊化充分后加入Span-80，搅拌溶解均匀后加入高碘酸钠溶液，反应4-8小时，向混合液中加入乙醚，搅拌5-10分钟，然后加入氯化钠，混合均匀后加入乙醇析出沉淀，将沉淀分离纯化，干燥后得到改性淀粉；
进一步地，所述改性沸石的制备方法如下：将沸石研磨为150-300目的粉末，使用有机酸性改性剂在50-80℃浸泡3-6小时后加入有机碱性试剂进行中和，中和至pH为3-6；所述有机酸性改性剂为苹果酸、草酸、乳酸、草酸中的一种或几种；所述碱性试剂为三乙胺、吡啶中的一种或几种；
进一步地，所述钛合金的组成如下：所述钛合金粉按照重量百分含量由如下成分组成：Sb：15-25％，Si：1-2％，Mg：5-15％，O：0.2-1％，余量为Ti；
进一步地，所述交联剂为聚丙烯酰胺、甲基脲或乙二醛；
进一步地，所述分散剂为十二烷基磺酸钠；
进一步地，所述增强剂为聚苯乙烯与硅酸钙的混合物。
本发明还公开了上述淀粉改性填料的制备方法，具体步骤如下：
(1)将交联剂、分散剂、增强剂混合，加入水，充分搅拌；
(2)将步骤(1)充分搅拌后的物料与改性淀粉、改性沸石、钛合金粉混合并搅拌分散，加热至50-80℃，保温0.5-3小时，搅拌转速为100-500r/min，得到产品淀粉改性填料；
进一步地，搅拌转速为200-300r/min。
本发明的有益效果：
本发明工艺配方简单易用、安全环保、成本低、可替代植物纤维应用于造纸领域、能够增加纸张白度和不透明度、并能够改善撕裂指数和抗张指数，具有良好的应用前景。本发明的配方得到的淀粉改性填料交联度高，使得使用本发明的淀粉改性填料生产出的纸品白度和不透明度高，从而显著提高纸品的强度和匀度、平滑度，可广泛应用于造纸领域。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。实施例旨在对本发明进行举例描述，而非以任何形式对本发明进行限制。
实施例1：
由以下重量份数的各组份组成：改性淀粉20份、改性沸石10份、钛合金粉5份、聚丙烯酰胺1份、十二烷基磺酸钠1份、聚苯乙烯与硅酸钙重量比1:1的混合物1份。
改性淀粉的制备方法如下：称取10重量份的淀粉倒入容器中，加入10重量份的蒸馏水，边搅拌边加热，待糊化充分后加入Span-80，搅拌溶解均匀后加入高碘酸钠溶液，反应4小时，向混合液中加入乙醚，搅拌5分钟，然后加入氯化钠，混合均匀后加入乙醇析出沉淀，将沉淀分离纯化，干燥后得到改性淀粉。
改性沸石的制备方法如下：将沸石研磨为300目的粉末，使用乳酸在50℃浸泡6小时后加入三乙胺进行中和，中和至pH为6。
钛合金粉按照重量百分含量由如下成分组成：Sb：15％，Si：2％，Mg：5％，O：1％，余量为Ti；制备方法为：按照所述钛合金的重量百分含量进行配料，经球磨机研磨、混料至观察不到团聚为止，在锻造温度为700℃下锻造60分钟，再置于真空炉内施压80MPa、在450℃下保温6分钟烧制得到钛合金成品，研磨至300目。
所述淀粉改性填料其制备过程步骤如下：
(1)将交联剂、分散剂、增强剂混合，加入水，充分搅拌；
(2)将步骤(1)充分搅拌后的物料与改性淀粉、改性沸石、钛合金粉混合并搅拌分散，加热至50℃，保温3小时，搅拌转速为100r/min，得到产品淀粉改性填料。
实施例2：
由以下重量份数的各组份组成：改性淀粉40份、改性沸石30份、钛合金粉15份、甲基脲5份、十二烷基磺酸钠3份、聚苯乙烯与硅酸钙重量比1:1的混合物3份。
改性淀粉的制备方法如下：称取10重量份的淀粉倒入容器中，加入10重量份的蒸馏水，边搅拌边加热，待糊化充分后加入Span-80，搅拌溶解均匀后加入高碘酸钠溶液，反应4小时，向混合液中加入乙醚，搅拌5分钟，然后加入氯化钠，混合均匀后加入乙醇析出沉淀，将沉淀分离纯化，干燥后得到改性淀粉。
改性沸石的制备方法如下：将沸石研磨为300目的粉末，使用乳酸在50℃浸泡6小时后加入三乙胺进行中和，中和至pH为6。
钛合金粉按照重量百分含量由如下成分组成：Sb：25％，Si：2％，Mg：15％，O：1％，余量为Ti；制备方法为：按照所述钛合金的重量百分含量进行配料，经球磨机研磨、混料至观察不到团聚为止，在锻造温度为700℃下锻造60分钟，再置于真空炉内施压80MPa、在450℃下保温6分钟烧制得到钛合金成品，研磨至300目。
所述淀粉改性填料其制备过程步骤如下：
(1)将交联剂、分散剂、增强剂混合，加入水，充分搅拌；
(2)将步骤(1)充分搅拌后的物料与改性淀粉、改性沸石、钛合金粉混合并搅拌分散，加热至80℃，保温0.5小时，搅拌转速为300r/min，得到产品淀粉改性填料。
实施例3：
由以下重量份数的各组份组成：改性淀粉30份、改性沸石20份、钛合金粉10份、乙二醛、十二烷基磺酸钠3份、聚苯乙烯与硅酸钙重量比1:1的混合物1份。
改性淀粉的制备方法如下：称取10重量份的淀粉倒入容器中，加入10重量份的蒸馏水，边搅拌边加热，待糊化充分后加入Span-80，搅拌溶解均匀后加入高碘酸钠溶液，反应4小时，向混合液中加入乙醚，搅拌5分钟，然后加入氯化钠，混合均匀后加入乙醇析出沉淀，将沉淀分离纯化，干燥后得到改性淀粉。
改性沸石的制备方法如下：将沸石研磨为300目的粉末，使用乳酸在50℃浸泡6小时后加入三乙胺进行中和，中和至pH为6。
钛合金粉按照重量百分含量由如下成分组成：Sb：20％，Si：2％，Mg：10％，O：1％，余量为Ti；制备方法为：按照所述钛合金的重量百分含量进行配料，经球磨机研磨、混料至观察不到团聚为止，在锻造温度为700℃下锻造60分钟，再置于真空炉内施压80MPa、在450℃下保温6分钟烧制得到钛合金成品，研磨至300目。
所述淀粉改性填料其制备过程步骤如下：
(1)将交联剂、分散剂、增强剂混合，加入水，充分搅拌；
(2)将步骤(1)充分搅拌后的物料与改性淀粉、改性沸石、钛合金粉混合并搅拌分散，加热至70℃，保温2小时，搅拌转速为500r/min，得到产品淀粉改性填料。
对比例1：
由以下重量份数的各组份组成：淀粉30份、沸石20份、钛合金粉10份、聚丙烯酰胺3份、十二烷基磺酸钠3份、聚苯乙烯与硅酸钙重量比1:1的混合物1份。
钛合金粉按照重量百分含量由如下成分组成：Sb：20％，Si：2％，Mg：10％，O：1％，余量为Ti；制备方法为：按照所述钛合金的重量百分含量进行配料，经球磨机研磨、混料至观察不到团聚为止，在锻造温度为700℃下锻造60分钟，再置于真空炉内施压80MPa、在450℃下保温6分钟烧制得到钛合金成品，研磨至300目。
所述活性硅酸钙造纸填料其制备过程步骤如下：
(1)将交联剂、分散剂、增强剂混合，加入水，充分搅拌；
(2)将步骤(1)充分搅拌后的物料与活性硅酸钙、沸石、钛合金粉混合并搅拌分散，加热至70℃，保温2小时，搅拌转速为500r/min，得到产品活性硅酸钙造纸填料。
对比例2：
由以下重量份数的各组份组成：改性淀粉30份、改性沸石20份、聚丙烯酰胺3份、十二烷基磺酸钠3份、聚苯乙烯与硅酸钙重量比1:1的混合物1份。
改性淀粉的制备方法如下：称取10重量份的淀粉倒入容器中，加入10重量份的蒸馏水，边搅拌边加热，待糊化充分后加入Span-80，搅拌溶解均匀后加入高碘酸钠溶液，反应4小时，向混合液中加入乙醚，搅拌5分钟，然后加入氯化钠，混合均匀后加入乙醇析出沉淀，将沉淀分离纯化，干燥后得到改性淀粉。
改性沸石的制备方法如下：将沸石研磨为300目的粉末，使用乳酸在50℃浸泡6小时后加入三乙胺进行中和，中和至pH为6。
所述淀粉改性填料其制备过程步骤如下：
(1)将交联剂、分散剂、增强剂混合，加入水，充分搅拌；
(2)将步骤(1)充分搅拌后的物料与改性淀粉、改性沸石混合并搅拌分散，加热至70℃，保温2小时，搅拌转速为500r/min，得到产品淀粉改性填料。
实施例4：
实施例1-3、对比例1、对比例2配方得到的硅酸钙造纸填料按照TAPPI标准制成手抄片纸张，比较其各方面性能见下表：
表1试验结果
由此可见，本发明工艺配方能够增加纸张白度和不透明度，并能够改善撕裂指数和抗张指数，具有良好的应用前景。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所作出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种淀粉改性填料，其特征在于，由以下组份组成：改性淀粉、改性沸石、钛合金粉、交联剂、分散剂、增强剂。
2.如权利要求1所述的一种淀粉改性填料，其特征在于，由以下重量份数的各组份组成：改性淀粉20-40份、改性沸石10-30份、钛合金粉5-15份、交联剂1-5份、分散剂1-3份、增强剂1-3份。
3.如权利要求1所述的一种淀粉改性填料，其特征在于，所述改性淀粉的制备方法如下：称取10-40重量份的淀粉倒入容器中，加入10-40重量份的蒸馏水，边搅拌边加热，待糊化充分后加入Span-80，搅拌溶解均匀后加入高碘酸钠溶液，反应4-8小时，向混合液中加入乙醚，搅拌5-10分钟，然后加入氯化钠，混合均匀后加入乙醇析出沉淀，将沉淀分离纯化，干燥后得到改性淀粉。
4.如权利要求1所述的一种淀粉改性填料，其特征在于，所述改性沸石的制备方法如下：将沸石研磨为150-300目的粉末，使用有机酸性改性剂在50-80℃浸泡3-6小时后加入有机碱性试剂进行中和，中和至pH为3-6；所述有机酸性改性剂为苹果酸、草酸、乳酸、草酸中的一种或几种；所述碱性试剂为三乙胺、吡啶中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的一种淀粉改性填料，其特征在于，所述钛合金的组成如下：所述钛合金粉按照重量百分含量由如下成分组成：Sb：15-25％，Si：1-2％，Mg：5-15％，O：0.2-1％，余量为Ti。
6.如权利要求1所述的一种淀粉改性填料，其特征在于，所述交联剂为聚丙烯酰胺、甲基脲或乙二醛。
7.如权利要求1所述的一种淀粉改性填料，其特征在于，所述分散剂为十二烷基磺酸钠。
8.如权利要求1所述的一种淀粉改性填料，其特征在于，所述增强剂为聚苯乙烯与硅酸钙的混合物。
9.如权利要求1-8任一项所述的一种淀粉改性填料的制备方法，其特征在于。
(1)将交联剂、分散剂、增强剂混合，加入水，充分搅拌；
(2)将步骤(1)充分搅拌后的物料与改性淀粉、改性沸石、钛合金粉混合并搅拌分散，加热至50-80℃，保温0.5-3小时，搅拌转速为100-500r/min，得到产品淀粉改性填料。
10.如权利要求9所述的一种淀粉改性填料的制备方法，其特征在于，搅拌转速为200-300r/min。
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