CN108221462B - 一种采用醛化半纤维素增强废纸浆基纸张性能的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于造纸技术领域，公开了一种采用醛化半纤维素增强废纸浆基纸张性能的方法。将水、半纤维素和碱加入到反应器中，60℃下搅拌反应0.5h，然后调节溶液的pH值为3，加入醛类化合物，60～100℃下反应0.5～5h，得到醛化半纤维素；然后将废纸浆与所得醛化半纤维素混合，加水疏解，抄造成纸，干燥，得到增强后的纸张。本发明以半纤维素和废纸浆为主要原料，通过醛基对半纤维素进行改性，并将其应用于增强废纸浆的机械性能，为半纤维素的利用提供新的思路，而且对资源的可持续利用具有实际的意义。

Description

一种采用醛化半纤维素增强废纸浆基纸张性能的方法
技术领域
本发明属于造纸技术领域，具体涉及一种采用醛化半纤维素增强废纸浆基纸张性能的方法。
背景技术
随着经济的快速发展和人民生活水平的提高，纸的生产和需求量也在逐年升高，有可能会引起造纸原料短缺，能源不足等问题。与原生纤维原料不同的是，废纸是一种低消耗、低污染的再生资源，废纸的回收利用不仅有利于循环经济、节约资源、保护环境的生产方式，也有利于提高经济增长的质量和效益，建设节约型社会，以及缓解造纸工业原料供应不足、水资源短缺、污水排放严重的重大举措，是关系到我国造纸工业可持续发展的必然选择。据报道，我国纸和纸板消费总量、废纸回收量和废纸进口量增长显著。在2001年至2009年之间，废纸进口量的年均增长约为20.37％。与此同时，我国的废纸回收率和废纸浆利用率也在稳步提高。当前人类生活环境日趋恶化，人们的环保意识也在不断增强，在追求自身利益的同时，也要兼顾环境的承受能力，因此，提出可持续发展战略，包括经济持续发展，生态持续发展，社会持续发展。从可持续发展角度出发，废纸的回收利用符合可持续发展的理念，具有重要的现实意义。
农林生物质资源是世界上最丰富的生物质资源，但是目前这些资源没有得到充分的利用，大部分的农林废弃物被焚烧，造成严重的环境污染。如何有效利用这些生物质资源是缓解资源与环境压力、促进工业和生态可持续发展的关键问题。木质纤维素等生物质资源的储量丰富。每年以1640亿吨的速度再生，来源广泛，可再生，无污染，对木质纤维素资源的合理开发和高值化利用是解决今后高分子碳材料来源的重要出路之一。半纤维素是木质纤维素中的主要组分之一，约占木质纤维素原料的25～40％，是地球上最丰富、最廉价的可再生资源之一。目前，虽然半纤维素资源的开发与利用已被研究人员足够重视，但是其使用途径仍然不够成熟，导致这一优良的可再生资源未能被充分发挥其价值。
发明内容
针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种采用醛化半纤维素增强废纸浆基纸张性能的方法。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种采用醛化半纤维素增强废纸浆基纸张性能的方法，包括如下步骤：
(1)将水、半纤维素和碱加入到反应器中，60～100℃下搅拌反应0.5～3h，然后调节溶液的pH值为1～5，加入醛类化合物，60～100℃下反应0.5～5h，得到醛化半纤维素；
(2)将废纸浆与步骤(1)所得醛化半纤维素混合，加水疏解，抄造成纸，干燥，得到增强后的纸张。
优选地，步骤(1)中所述的碱是指氢氧化钠、氢氧化钾的至少一种。
优选地，步骤(1)中所述的醛类化合物是指甲醛、乙醛、乙二醛、戊二醛中的至少一种。
优选地，步骤(1)中所述半纤维素的加入量为水质量的1％～10％。
优选地，步骤(1)中所述醛类化合物的加入量为半纤维素质量的1～5倍。
优选地，步骤(2)中所述醛化半纤维素的加入质量为废纸浆绝干质量的1％～5％。
本发明具有如下优点及有益效果：
(1)本发明以半纤维素为主要原料，半纤维素的来源广泛，可再生，无污染，并且半纤维素结晶度较低，含有大量的羟基官能团，为半纤维素进一步的改性提供了可能，基于此，利用羟基和醛基之间的缩合反应，对半纤维素进行改性，并将其应用于增强废纸浆的机械性能。
(2)本发明以废纸浆为原料，在浆纸不平衡的情况下，可提高浆的产量和制浆能力，废纸浆的回收利用不仅遵循循环经济、节约资源、保护环境的生产方式，也有利于提高经济增长的质量和效益。
附图说明
图1为实施例1中半纤维素以及添加不同量的乙二醛改性后的半纤维素的红外谱图。
图2为实施例2在不同醛化半纤维素添加量的情况下，所得纸张的抗张指数对比图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例的一种采用醛化半纤维素增强废纸浆基纸张性能的方法，具体步骤如下：
(1)在100mL的圆底烧瓶中加入20mL水，0.66g半纤维素，5％(w/v)氢氧化钠，60℃下搅拌0.5h；然后加0.1M盐酸调节溶液的pH值为3，分别加入半纤维素质量1倍、2倍、3倍、4倍、5倍的乙二醛，80℃下反应4h，得到醛化半纤维素。
(2)将绝干质量为1.2g的废纸浆和0.012步骤(1)所得醛化半纤维素混合，加水疏解，抄造成纸，干燥，得到增强后的纸张。
本实施例的半纤维素以及添加不同量的乙二醛改性后的半纤维素的红外谱图如图1所示。从图1可以看出，3460cm-1，2915cm-1，1634cm-1和1384cm-1归属于半纤维素的特征吸收峰。从乙二醛改性的半纤维素的谱图中发现，半纤维素的基本特征峰依然保留，在1733cm-1处的新峰的出现表明改性半纤维素中C＝O的存在，进而可以说明乙二醛与半纤维素发生了交联反应。
实施例2
本实施例的一种采用醛化半纤维素增强废纸浆基纸张性能的方法，具体步骤如下：
(1)在100mL的圆底烧瓶中加入20mL水，0.66g半纤维素，5％(w/v)氢氧化钠，60℃下搅拌0.5h；然后加酸调节溶液的pH值为3，加入0.69mL乙二醛，80℃下反应4h，得到醛化半纤维素。
(2)将绝干质量为1.2g的废纸浆和步骤(1)所得醛化半纤维素混合，分别使得醛化半纤维素的加入量为废纸浆绝干质量的0％、1％、2％、3％、4％和5％，加水疏解，抄造成纸，干燥，得到增强后的纸张。
本实施例在不同醛化半纤维素添加量的情况下，所得纸张的抗张性能对比图如图2所示。由图2可以看出，随着醛化半纤维素用量的增加，纸张的抗张指数逐渐增大。与对照样相比，当其用量为5％时(相对于废纸浆的绝干质量)，其抗张指数增加了17.04％。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种采用醛化半纤维素增强废纸浆基纸张性能的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将水、半纤维素和碱加入到反应器中，60～100℃下搅拌反应0.5～3h，然后调节溶液的pH值为1～5，加入醛类化合物，60～100℃下反应0.5～5h，得到醛化半纤维素；
(2)将废纸浆与步骤(1)所得醛化半纤维素混合，加水疏解，抄造成纸，干燥，得到增强后的纸张；
步骤(2)中所述醛化半纤维素的加入质量为废纸浆绝干质量的1％～5％。
2.根据权利要求1所述的一种采用醛化半纤维素增强废纸浆基纸张性能的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的碱是指氢氧化钠、氢氧化钾的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种采用醛化半纤维素增强废纸浆基纸张性能的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的醛类化合物是指甲醛、乙醛、乙二醛、戊二醛中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种采用醛化半纤维素增强废纸浆基纸张性能的方法，其特征在于：步骤(1)中所述半纤维素的加入量为水质量的1％～10％。
5.根据权利要求1所述的一种采用醛化半纤维素增强废纸浆基纸张性能的方法，其特征在于：步骤(1)中所述醛类化合物的加入量为半纤维素质量的1～5倍。
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"壳聚糖及其改性物对纸的增强作用研究";陈子成;《中国博士学位论文全文数据库 工程科技I辑》;20160115(第01期);25、26、32 *

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