CN108130810A

CN108130810A - 一种造纸干强剂的制备方法

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Publication number: CN108130810A
Application number: CN201711278097.2A
Authority: CN
Inventors: 杨立军; 郑微; 程依
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-12-06
Filing date: 2017-12-06
Publication date: 2018-06-08

Abstract

本发明公开了一种造纸干强剂的制备方法，属于造纸领域。本发明通过改性后淀粉与壳聚糖配合，作为造纸干强剂的基础物质，淀粉与二亚乙基三胺五乙酸聚合物分子上有一些羧基，纤维素表面羟基形成氢键，增加了氢键的结合位点，增加纤维间的结合力，加强纸张抗张强度，而壳聚糖壳聚糖能显著增强纤维间结合力，且壳聚糖的成膜性较好，所以壳聚糖和纤维之间的结合很牢固，增强效果明显，接枝淀粉‑二亚乙基三胺五乙酸，使得纤维可及性增加和氢键结合强度增强，增强了纸张的机械性能，抗撕裂性能。本发明解决了目前淀粉类干强剂造纸干强剂价格便宜，制作出的纸张耐折度、耐破强度较差的问题。

Description

一种造纸干强剂的制备方法

技术领域

本发明属于造纸领域，具体涉及一种造纸干强剂的制备方法。

背景技术

干强剂是造纸工业中增强纸张强度的一类重要化学品，通常用于补偿添加填料或低等级的纤维所引起的纸强度的下降。近年来，废纸资源利用率逐年上升，并且发展潜力巨大。但废纸利用率的提高意味着废纸循环使用次数的增加，会造成纸强度指标的大幅下降，所以需要添加干强剂来增加纸张强度。随着人们对纸和纸板需求量的不断的上升，拉动了干强剂需求量的迅猛增长。纸张干强剂已经被广泛用于各类纸和纸张的生产过程中，用以显著增加纸和纸板的干强度，降低优质原材料消耗、提高产品档次，以满足用户不断提出的越来越高的质量要求。纸主要是由纸纤维经网络结构构成的，且纸张具有层状结构，平面内纸纤维相互交错、杂乱排列，纸张还具有孔隙结构。因此，虽然成纸的强度受多种因素的影响，但是最主要的原因还是纸纤维间的结合力。若纸张中含有大量未结合的短纤维，则会导致纸张强度明显下降，这不仅对成纸的性能、质量产生影响，还会影响纸机的运行性能，降低了生产效率。故在造纸的生产过程中，借助造纸干强剂的使用，能够改善纸张质量、降低生产成本，另外还可提高留着率、增加纸页匀度、改善纸机的运行性能等。

纸纤维的结构决定了含有能与纸纤维形成氢键结合的功能性基团（羟基、酰胺基）的水溶性聚合物都能够作为造纸干强剂。目前常用的干强剂有天然聚合物如淀粉及其改性物（如阳离子淀粉、阴离子淀粉、两性淀粉等）、合成聚合物如聚丙烯酰胺、乙二醛聚丙烯酰胺和聚乙烯醇等以及其它水溶性天然产物类干强剂。在大多数情况下，仅加入质量分数0.1％~1％的该类物质就可达到很好的干强效果。但是淀粉类干强剂其用量大，使用时还需要用蒸汽将其糊化再稀释，工艺复杂，制作出的纸张耐折度、耐破强度较差，且只能在一定范围内增加纸张的干强度。因此，生产出一种可以高效增强纸张强度的干强剂有很大的市场需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前淀粉类干强剂造纸干强剂价格便宜，制作出的纸张耐折度、耐破强度较差的问题，提供一种造纸干强剂的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：

一种造纸干强剂的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：

（1）取淀粉加入蒸馏水中混合，于90 ~95℃的水浴中，搅拌，再加入质量分数为70%的乙醇溶液，搅拌，冷却，离心，取沉淀，干燥，得干燥物A，按质量份数计，取质量分数为20%的NaOH溶液30~40份，干燥物20~25份，二亚乙基三胺五乙酸8~11份，次磷酸钠5~6份混合均匀，将混合物升温至120~130℃，保持4~5h，将混合物用去离子水洗涤，离心，取上清液，干燥，得干燥物B；

（2）取壳聚糖加入质量分数为30%的醋酸溶液，搅拌，得混合溶液，先将干燥物B和二亚乙基三胺五乙酸混合，升温至120~130℃保持3~4h，再加入混合溶液，80~85℃保持80~90min，得到干强剂基础物，备用；

（3）将蝇蛆加入蒸馏水匀浆，低温干燥，研磨粉碎，过筛，收集过筛颗粒A，将过筛颗粒加入乙酸铵缓冲液中，搅拌均匀，3~4℃放置3~4 h，过滤，取滤液，离心，取上清液A，冷冻，解冻，离心，取清液B，置于98~100℃水浴中，冷却，离心，取上清液C，过透析袋透析，收集透析液，蒸馏浓缩，干燥，粉碎过筛，收集过筛颗粒B，得提取物；

（4）按质量份数计，取大豆蛋白50~60份，海藻酸钠10~12份，蒸馏水150~200份，提取物20~30份混合，用氢氧化钠溶液调节pH至9~10，搅拌，得搅拌混合物；

（5）取干强剂基础物，搅拌混合物和N,N’-二甲基酰胺混合，搅拌，得干强剂。

所述步骤（1）中淀粉与蒸馏水的质量比为1：50，再按质量为比1：20加入质量分数为70%的乙醇溶液。

所述步骤（2）中壳聚糖与质量分数为30%的醋酸溶液的质量比为1：10；干燥物B和二亚乙基三胺五乙酸的质量比为1：1，再按质量比1：5加入混合溶液。

所述步骤（3）中蝇蛆与蒸馏水的质量比为1：5；过筛颗粒与乙酸铵缓冲液的质量比为1：20。

所述步骤（3）中过筛颗粒物A为过80目筛得到；过筛颗粒物B为过50目筛得到。

所述步骤（5）中干强剂基础物，搅拌混合物和N,N’-二甲基酰胺的质量比为10：4：3。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

（1）本发明通过改性后淀粉与壳聚糖配合，作为造纸干强剂的基础物质，淀粉与二亚乙基三胺五乙酸聚合物分子上有一些羧基，纤维素表面羟基形成氢键，增加了氢键的结合位点，增加纤维间的结合力，加强纸张抗张强度，而壳聚糖壳聚糖能显著增强纤维间结合力，且壳聚糖的成膜性较好，所以壳聚糖和纤维之间的结合很牢固，增强效果明显，接枝淀粉-二亚乙基三胺五乙酸，使得纤维可及性增加和氢键结合强度增强，增强了纸张的机械性能，抗撕裂，并且该干强剂基础物质可以降解，不会造成纸机的白水的污染；

（2）本发明为了赋予纸质的抗菌作用，通过提取家蝇幼虫蝇蛆中的抗菌活性物质添加到干强剂中，用大豆蛋白和海藻酸钠制成缓释包裹膜对抗菌活性物质进行包裹，造纸过程中需要用蒸汽将淀粉类干强剂基础物糊化再稀释，而蒸汽糊化温度过高，为了保留抗菌活性物质，在糊化过程中先将隔热缓释膜通过达到热分解温度后慢慢分解，等糊化结束后，膜分解完全，抗菌活性物质暴露分散至纤维素空隙中，达到抗菌抑菌的效果；

（3）本发明通过加入促渗透性物质，能够促进干强剂基础物质和抗菌活性物质在糊化稀释后进入纸质纤维素空隙结构中，可以对纸张进行填充增加韧性，形成致密的结构。

具体实施方式

一种造纸干强剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）取淀粉按质量比1：50加入蒸馏水中混合，于90~95℃的水浴中，搅拌40~60 min，再按质量比1：20加入质量分数为70%的乙醇溶液，搅拌30~50min，冷却至室温，5300rpm离心15~20min，取沉淀，50~60℃干燥1~2h，得干燥物A，按质量份数计，取质量分数为20%的NaOH溶液30~40份，干燥物20~25份，二亚乙基三胺五乙酸8~11份，次磷酸钠5~6份混合均匀，将混合物升温至120~130℃，保持4~5h，将混合物用去离子水洗涤2~3次，离心，取上清液，干燥，得干燥物B；

（2）取壳聚糖按质量比1：10加入质量分数为30%的醋酸溶液，搅拌，得混合溶液，先将干燥物B和二亚乙基三胺五乙酸按质量比1：1混合，升温至120~130℃保持3~4h，再按质量比1：5加入混合溶液，80~85℃保持80~90min，得到干强剂基础物，备用；

（3）将蝇蛆按质量比1：5加入蒸馏水匀浆，低温干燥，研磨粉碎，过80目筛，收集过筛颗粒，将过筛颗粒按质量比1：20加入乙酸铵缓冲液中，搅拌均匀，3~4℃放置3~4h，用纱网过滤，取滤液，12000r/min离心30min，取上清液A，于-80~-70℃冷冻12~18h，解冻，3~4℃、12000r/min离心15 min，取上清液B，98~100℃水浴5~6 min，取出置于1~2℃冷却，10000r/min 离心30 min，取上清液C，过分子截留量为3500的透析袋透析，收集透析液，蒸馏浓缩，干燥，粉碎过50目筛，收集过筛颗粒，得提取物；

（4）按质量份数计，取大豆蛋白50~60份，海藻酸钠10~12份，蒸馏水150~200份，提取物20~30份混合，用氢氧化钠溶液调节pH至9~10，于90~95℃搅拌30~60min，得搅拌混合物；

（5）取干强剂基础物，搅拌混合物和N,N’-二甲基酰胺按质量比10：4：3混合，于60~70℃水浴中搅拌15~20min，得干强剂。

实例1

一种造纸干强剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）取淀粉按质量比1：50加入蒸馏水中混合，于90℃的水浴中，搅拌40 min，再按质量比1：20加入质量分数为70%的乙醇溶液，搅拌30min，冷却至室温，5300rpm离心15min，取沉淀，50℃干燥1h，得干燥物A，按质量份数计，取质量分数为20%的NaOH溶液30份，干燥物20份，二亚乙基三胺五乙酸8份，次磷酸钠5份混合均匀，将混合物升温至120℃，保持4h，将混合物用去离子水洗涤2次，离心，取上清液，干燥，得干燥物B；

（2）取壳聚糖按质量比1：10加入质量分数为30%的醋酸溶液，搅拌，得混合溶液，先将干燥物B和二亚乙基三胺五乙酸按质量比1：1混合，升温至120℃保持3h，再按质量比1：5加入混合溶液，80℃保持80min，得到干强剂基础物，备用；

（3）将蝇蛆按质量比1：5加入蒸馏水匀浆，低温干燥，研磨粉碎，过80目筛，收集过筛颗粒，将过筛颗粒按质量比1：20加入乙酸铵缓冲液中，搅拌均匀，3℃放置3h，用纱网过滤，取滤液，12000r/min离心30min，取上清液A，于-80℃冷冻12h，解冻，3℃、12000r/min离心15min，取上清液B，98℃水浴5min，取出置于1℃冷却，10000 r/min 离心30 min，取上清液C，过分子截留量为3500的透析袋透析，收集透析液，蒸馏浓缩，干燥，粉碎过50目筛，收集过筛颗粒，得提取物；

（4）按质量份数计，取大豆蛋白50份，海藻酸钠10份，蒸馏水150份，提取物20份混合，用氢氧化钠溶液调节pH至9，于90℃搅拌30min，得搅拌混合物；

（5）取干强剂基础物，搅拌混合物和N,N’-二甲基酰胺按质量比10：4：3混合，于60℃水浴中搅拌15~20min，得干强剂。

实例2

一种造纸干强剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）取淀粉按质量比1：50加入蒸馏水中混合，于95℃的水浴中，搅拌60 min，再按质量比1：20加入质量分数为70%的乙醇溶液，搅拌50min，冷却至室温，5300rpm离心20min，取沉淀，60℃干燥2h，得干燥物A，按质量份数计，取质量分数为20%的NaOH溶液40份，干燥物25份，二亚乙基三胺五乙酸11份，次磷酸钠6份混合均匀，将混合物升温至130℃，保持5h，将混合物用去离子水洗涤3次，离心，取上清液，干燥，得干燥物B；

（2）取壳聚糖按质量比1：10加入质量分数为30%的醋酸溶液，搅拌，得混合溶液，先将干燥物B和二亚乙基三胺五乙酸按质量比1：1混合，升温至130℃保持4h，再按质量比1：5加入混合溶液，85℃保持90min，得到干强剂基础物，备用；

（3）将蝇蛆按质量比1：5加入蒸馏水匀浆，低温干燥，研磨粉碎，过80目筛，收集过筛颗粒，将过筛颗粒按质量比1：20加入乙酸铵缓冲液中，搅拌均匀，4℃放置4h，用纱网过滤，取滤液，12000r/min离心30min，取上清液A，于-70℃冷冻18h，解冻，4℃、12000r/min离心15min，取上清液B，100℃水浴6 min，取出置于2℃冷却，10000r/min 离心30 min，取上清液C，过分子截留量为3500的透析袋透析，收集透析液，蒸馏浓缩，干燥，粉碎过50目筛，收集过筛颗粒，得提取物；

（4）按质量份数计，取大豆蛋白60份，海藻酸钠12份，蒸馏水200份，提取物30份混合，用氢氧化钠溶液调节pH至10，于95℃搅拌60min，得搅拌混合物；

（5）取干强剂基础物，搅拌混合物和N,N’-二甲基酰胺按质量比10：4：3混合，于70℃水浴中搅拌20min，得干强剂。

实例3

一种造纸干强剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）取淀粉按质量比1：50加入蒸馏水中混合，于93℃的水浴中，搅拌50 min，再按质量比1：20加入质量分数为70%的乙醇溶液，搅拌40min，冷却至室温，5300rpm离心17.5min，取沉淀，55℃干燥1.5h，得干燥物A，按质量份数计，取质量分数为20%的NaOH溶液35份，干燥物22.5份，二亚乙基三胺五乙酸9.5份，次磷酸钠5.5份混合均匀，将混合物升温至125℃，保持4.5h，将混合物用去离子水洗涤2次，离心，取上清液，干燥，得干燥物B；

（2）取壳聚糖按质量比1：10加入质量分数为30%的醋酸溶液，搅拌，得混合溶液，先将干燥物B和二亚乙基三胺五乙酸按质量比1：1混合，升温至125℃保持3.5h，再按质量比1：5加入混合溶液，83℃保持85min，得到干强剂基础物，备用；

（3）将蝇蛆按质量比1：5加入蒸馏水匀浆，低温干燥，研磨粉碎，过80目筛，收集过筛颗粒，将过筛颗粒按质量比1：20加入乙酸铵缓冲液中，搅拌均匀，3℃放置3.5h，用纱网过滤，取滤液，12000r/min离心30min，取上清液A，于-75℃冷冻15h，解冻，3℃、12000r/min离心15min，取上清液B，99℃水浴5.5 min，取出置于1℃冷却，10000r/min 离心30 min，取上清液C，过分子截留量为3500的透析袋透析，收集透析液，蒸馏浓缩，干燥，粉碎过50目筛，收集过筛颗粒，得提取物；

（4）按质量份数计，取大豆蛋白55份，海藻酸钠11份，蒸馏水175份，提取物25份混合，用氢氧化钠溶液调节pH至9.5，于93℃搅拌45min，得搅拌混合物；

（5）取干强剂基础物，搅拌混合物和N,N’-二甲基酰胺按质量比10：4：3混合，于65℃水浴中搅拌17.5min，得干强剂。

对照例：北京市某公司生产的造纸干强剂。

将实施例与对照例制备的干强剂进行抄纸试验，按照GB/T453-2002测定抗张强度以及测试其耐破指数等。测试结果见表1。

表1：

测试项目	实例1	实例2	实例3	对照例
					干抗张指数N.m/g	19.12	18.51	19.46	10.1~12.34
耐破指数 Kpa·m ²/g	1.64	1.68	1.59	0.8~1.01
					环压指数N.m/g	11.86	12.74	12.53	9.2~10.1
耐折度/次	95	97	102	31~36

综合上述，本发明的干强剂在实际使用中效果更好，值得大力推广使用。

Claims

1.一种造纸干强剂的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：

取淀粉加入蒸馏水中混合，于90 ~95℃的水浴中，搅拌，再加入质量分数为70%的乙醇溶液，搅拌，冷却，离心，取沉淀，干燥，得干燥物A，按质量份数计，取质量分数为20%的NaOH溶液30~40份，干燥物20~25份，二亚乙基三胺五乙酸8~11份，次磷酸钠5~6份混合均匀，将混合物升温至120~130℃，保持4~5h，将混合物用去离子水洗涤，离心，取上清液，干燥，得干燥物B；

取壳聚糖加入质量分数为30%的醋酸溶液，搅拌，得混合溶液，先将干燥物B和二亚乙基三胺五乙酸混合，升温至120~130℃保持3~4h，再加入混合溶液，80~85℃保持80~90min，得到干强剂基础物，备用；

将蝇蛆加入蒸馏水匀浆，低温干燥，研磨粉碎，过筛，收集过筛颗粒A，将过筛颗粒加入乙酸铵缓冲液中，搅拌均匀，3~4℃放置3~4h，过滤，取滤液，离心，取上清液A，冷冻，解冻，离心，取清液B，置于98~100℃水浴中，冷却，离心，取上清液C，过透析袋透析，收集透析液，蒸馏浓缩，干燥，粉碎过筛，收集过筛颗粒B，得提取物；

按质量份数计，取大豆蛋白50~60份，海藻酸钠10~12份，蒸馏水150~200份，提取物20~30份混合，用氢氧化钠溶液调节pH至9~10，搅拌，得搅拌混合物；

取干强剂基础物，搅拌混合物和N,N’-二甲基酰胺混合，搅拌，得干强剂。

2.根据权利要求1所述的造纸干强剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中淀粉与蒸馏水的质量比为1：50，再按质量为比1：20加入质量分数为70%的乙醇溶液。

3.根据权利要求1所述的造纸干强剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中壳聚糖与质量分数为30%的醋酸溶液的质量比为1：10；干燥物B和二亚乙基三胺五乙酸的质量比为1：1，再按质量比1：5加入混合溶液。

4.根据权利要求1所述的造纸干强剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中蝇蛆与蒸馏水的质量比为1：5；过筛颗粒与乙酸铵缓冲液的质量比为1：20。

5.根据权利要求1所述的造纸干强剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中过筛颗粒物A为过80目筛得到；过筛颗粒物B为过50目筛得到。

6.根据权利要求1所述的造纸干强剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（5）中干强剂基础物，搅拌混合物和N,N’-二甲基酰胺的质量比为10：4：3。