CN108330738A - 用于表面施胶的复合纤维材料及其制备方法与应用 - Google Patents

用于表面施胶的复合纤维材料及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于表面施胶的复合纤维材料及其制备方法与应用。所述制备方法包括如下步骤：将天然纤维材料粉碎得到50‑300目细度，将该粉末进行预处理制得载体；将施胶料在溶剂中进行溶解，得到完全溶解的施胶料均匀溶液；均匀溶液与载体按比例均匀混合，混合物进行固化稳定反应，反应温度为50‑90℃，时间为1‑4小时；所得产物干燥，得到所述用于表面施胶的复合纤维材料。本发明提供的用于表面施胶的复合纤维材料以廉价纤维颗粒材料为载体，可以采用废弃纤维材料，解决了环境污染问题，实现资源再利用。本发明提供的用于表面施胶的复合纤维材料用于表面施胶能有效改善纸的表面性质，尤其能明显提高成纸的防水性和强度。

Description

用于表面施胶的复合纤维材料及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于造纸化学品技术领域，具体涉及一种用于表面施胶的复合纤维材料及其制备方法与应用。
背景技术
AKD和松香是最常用的纸用浆内施胶剂，一般不能单独直接使用，需要通过乳化方法获得稳定乳液，实现与纤维的吸附，达到抗水的目的。而浆内施胶方法不但施胶剂制备复杂，应用过程也受到很多因素影响，助留与水解等问题一直是技术难点。取而代之的是表面施胶工艺。
表面施胶是在成纸表面进行涂布处理，从而使纸张获得一定的强度和防水性的方法。由于具有不会干扰纸浆中湿部化学品的添加，不会干扰纤维与纤维之间的氢键结合，没有施胶剂的随水流失，能减少造纸废水的负荷，能降低纸的两面差，胶液利用效率高等特点，尤其是具有明显提高纸的强度和抗水性等优点，使表面施胶方法得到广泛应用。
常用的表面施胶剂是浆内施胶剂的乳液或新开发的各种高分子乳液，浓度较低，运输和储藏都是问题。开发固体表面施胶剂一直是该领域的技术追求。
发明内容
本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种用于表面施胶的复合纤维材料制备方法。
本发明的另一目的在于提供通过上述制备方法得到的用于表面施胶的复合纤维材料。
本发明的再一目的在于提供上述用于表面施胶的复合纤维材料的应用。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种用于表面施胶的复合纤维材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)载体准备：将天然纤维材料粉碎得到50-300目细度，将该粉末进行预处理制得载体；
(2)施胶料溶解：将施胶料在溶剂中进行溶解，得到完全溶解的施胶料均匀溶液；
(3)施胶料向载体转移：将步骤(2)获得的施胶料均匀溶液与步骤(1)得到的载体按比例均匀混合；
(4)复合稳定：将步骤(3)获得的混合物进行固化稳定反应，反应温度为50-90℃，时间为1-4小时；
(5)固体施胶剂生成：将步骤(4)中所得产物干燥，以去除所含溶剂直至不能闻到溶剂味道为止，处理完成后得到所述用于表面施胶的复合纤维材料。
步骤(1)中所述的天然纤维材料指甘蔗渣、稻草、玉米杆、竹子、木材、木屑、树皮、芦苇等各种草类、木类天然纤维材料中的一种以上，用于造纸原材料的均可以采用。优选以价格较低，环境问题突出的纤维材料，如甘蔗渣、秸杆、木粉等中的一种以上。
步骤(1)中所述预处理是指：将粉末进行蒸煮，蒸煮温度为150-170℃，液比为1:3-1:6kg/L，蒸煮40-80分钟后洗涤，80℃下干燥得载体。蒸煮使用的液体为水。
步骤(2)中所述的施胶料优选为烷基烯酮二聚体(AKD)和/或松香。
步骤(2)中所述的溶剂为有机溶剂，如乙醇、苯、甲苯、四氯化碳等中的一种以上。
步骤(2)中得到的均匀溶液的质量浓度为10-50％。
步骤(3)中所述的按比例混合是指施胶料对载体比例为质量比5％-20％。
步骤(5)中所述的溶剂去除，采用低温热风抽吸，温度不高于80℃。
本发明的原理是：将不溶水的AKD和/或松香借有机溶剂溶解后，以分子状态随着溶剂分布到纤维材料的每个地方，然后抽走有机溶剂，AKD和/或松香就残留在纤维材料上，而纤维材料在施胶液中分散后，作为载体，带着AKD和/或松香分子分布在施胶液中，实现施胶。另外，纤维材料分子结构上的羟基还具有与AKD和/或松香化学反应的机会，非常稳定地固着AKD和/或松香。本发明解决了AKD乳液的水解缺点。
本发明还提供了一种由制备方法得到的用于表面施胶的复合纤维材料。
上述用于表面施胶的复合纤维材料可用于纸张的表面施胶。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
(1)本发明提供的用于表面施胶的复合纤维材料中不含水分，大大方便运输与保藏。
(2)本发明提供的用于表面施胶的复合纤维材料以廉价纤维颗粒材料为载体，可以采用废弃纤维材料，解决了环境污染问题，实现资源再利用。
(3)本发明提供的用于表面施胶的复合纤维材料用于表面施胶能有效改善纸的表面性质，尤其能明显提高成纸的防水性和强度。
具体实施方式
下面结合实施例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
(1)载体准备：将稻草原料粉碎得到100目细度，将该粉末150℃蒸煮60分钟，液比1:6kg/L。蒸煮完成后洗涤，80℃下干燥得载体。
(2)施胶料溶解：将AKD在乙醇中进行溶解，得到完全溶解的施胶料均匀溶液，质量浓度10％。
(3)施胶料向载体转移：将步骤(2)获得的均匀溶液与步骤(1)得到的载体均匀混合，施胶料对载体质量比例10％。
(4)复合稳定：在步骤(3)获得的混合物进行反应，反应温度50℃，时间4小时。
(5)固体施胶剂生成：将步骤(4)中所得产物60℃下热风干燥，去除所含溶剂，得到用于表面施胶的复合纤维材料。
(6)施胶液A的制备：将步骤(5)所制得的用于表面施胶的复合纤维材料与氧化淀粉进行混合，两者比例为1：20(质量比)，得到施胶液A。
(7)施胶液B的制备：将工业施胶剂(BK-532)与氧化淀粉进行混合，两者比例为1：20(质量比)，得到施胶液B。
(8)检测：施涂，施涂量选择1g/m2。施涂原纸为工厂提供的瓦楞原纸(105GSM)，采用绕丝涂布棒进行，吸水值采用Cobb值1分钟测量。瓦楞原纸用施胶液A施涂后吸水值25GSM，抗张指数58.92N·m/g，环压指数11.37N·m/g；而相同条件下，瓦楞原纸用施胶液B施涂后吸水值30GSM，抗张指数57.05N·m/g，环压指数9.64N·m/g。
实施例2
(1)载体准备：将木屑原料粉碎得到150目细度，将该粉末170℃温度下蒸煮40分钟，液比1:6kg/L。蒸煮完成后洗涤，80℃下干燥得载体。
(2)施胶料溶解：将松香在四氯化碳中进行溶解，得到完全溶解的施胶料均匀溶液，质量浓度10％。
(3)施胶料向载体转移：将步骤(2)获得的均匀溶液与步骤(1)得到的载体均匀混合，施胶料对载体质量比例10％。
(4)复合稳定：在步骤(3)获得的混合物进行反应，反应温度90℃，时间2小时。
(5)固体施胶剂生成：将步骤(4)中所得产物80℃下热风干燥，去除所含溶剂，得到用于表面施胶的复合纤维材料。
(6)施胶液A的制备：将步骤(5)所制得的用于表面施胶的复合纤维材料与氧化淀粉进行混合，两者比例为1：20(质量比)，得到施胶液A。
(7)施胶液B的制备：将工业施胶剂(BK-532)与氧化淀粉进行混合，两者比例为1：20(质量比)，得到施胶液B。
(8)检测：施涂，施涂量选择1g/m2。施涂原纸为工厂提供的瓦楞原纸(105GSM)，采用绕丝涂布棒进行，吸水值采用Cobb值1分钟测量。瓦楞原纸用施胶液A施涂后吸水值22GSM，抗张指数58.62N·m/g，环压指数11.57N·m/g；而相同条件下，瓦楞原纸用施胶液B施涂后吸水值30GSM，抗张指数57.05N·m/g，环压指数9.64N·m/g。
实施例3
(1)载体准备：将甘蔗渣原料粉碎得到100目细度，将该粉末150℃温度下蒸煮80分钟，液比1:6kg/L。蒸煮完成后洗涤，80℃下干燥得载体。
(2)施胶料溶解：将AKD在乙醇中进行溶解，得到完全溶解的施胶料均匀溶液，质量浓度10％。
(3)施胶料向载体转移：将步骤(2)获得的均匀溶液与步骤(1)得到的载体均匀混合，施胶料对载体质量比例20％。
(4)复合稳定：在步骤(3)获得的混合物进行反应，反应温度80℃，时间3小时。
(5)固体施胶剂生成：将步骤(4)中所得产物70℃下热风干燥，去除所含溶剂，得到用于表面施胶的复合纤维材料。
(6)施胶液A的制备：将步骤(5)所制得的用于表面施胶的复合纤维材料与氧化淀粉进行混合，两者比例为1：20(质量比)，得到施胶液A。
(7)施胶液B的制备：将工业施胶剂(BK-532)与氧化淀粉进行混合，两者比例为1：20(质量比)，得到施胶液B。
(8)检测：施涂，施涂量选择1g/m2。施涂原纸为工厂提供的瓦楞原纸(105GSM)，采用绕丝涂布棒进行，吸水值采用Cobb值1分钟测量。瓦楞原纸用施胶液A施涂后吸水值21GSM，抗张指数57.92N·m/g，环压指数10.67N·m/g；而相同条件下，瓦楞原纸用施胶液B施涂后吸水值30GSM，抗张指数57.05N·m/g，环压指数9.64N·m/g。
实施例4
(1)载体准备：将竹子原料粉碎得到100目细度，将该粉末170℃温度下蒸煮60分钟，液比1:6kg/L。蒸煮完成后洗涤，80℃下干燥得载体。
(2)施胶料溶解：将AKD在甲苯中进行溶解，得到完全溶解的施胶料均匀溶液，质量浓度10％。
(3)施胶料向载体转移：将步骤(2)获得的均匀溶液与步骤(1)得到的载体均匀混合，施胶料对载体质量比例5％。
(4)复合稳定：在步骤(3)获得的混合物进行反应，反应温度80℃，时间2小时。
(5)固体施胶剂生成：将步骤(4)中所得产物60℃下热风干燥，去除所含溶剂，得到用于表面施胶的复合纤维材料。
(6)施胶液A的制备：将步骤(5)所制得的用于表面施胶的复合纤维材料与氧化淀粉进行混合，两者比例为1：20(质量比)，得到施胶液A。
(7)施胶液B的制备：将工业施胶剂(BK-532)与氧化淀粉进行混合，两者比例为1：20(质量比)，得到施胶液B。
(8)检测：施涂，施涂量选择1g/m2。施涂原纸为工厂提供的瓦楞原纸(105GSM)，采用绕丝涂布棒进行，吸水值采用Cobb值1分钟测量。瓦楞原纸用施胶液A施涂后吸水值23GSM，抗张指数58.62N·m/g，环压指数11.07N·m/g；而相同条件下，瓦楞原纸用施胶液B施涂后吸水值30GSM，抗张指数57.05N·m/g，环压指数9.64N·m/g。
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，其他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 (10)

1.一种用于表面施胶的复合纤维材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将天然纤维材料粉碎得到50-300目细度，将该粉末进行预处理制得载体；
(2)将施胶料在溶剂中进行溶解，得到完全溶解的施胶料均匀溶液；
(3)将步骤(2)获得的施胶料均匀溶液与步骤(1)得到的载体按比例均匀混合；
(4)将步骤(3)获得的混合物进行固化稳定反应，反应温度为50-90℃，时间为1-4小时；
(5)将步骤(4)中所得产物干燥，得到所述用于表面施胶的复合纤维材料。
2.根据权利要求1所述的一种用于表面施胶的复合纤维材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的天然纤维材料指甘蔗渣、稻草、玉米杆、竹子、木材、木屑、树皮、芦苇中的一种以上。
3.根据权利要求1所述的一种用于表面施胶的复合纤维材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述预处理是指：将粉末进行蒸煮，蒸煮温度为150-170℃，液比为1:3-1:6kg/L，蒸煮40-80分钟后洗涤，80℃下干燥得载体。
4.根据权利要求1所述的一种用于表面施胶的复合纤维材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的施胶料为烷基烯酮二聚体和/或松香。
5.根据权利要求1所述的一种用于表面施胶的复合纤维材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的溶剂为乙醇、苯、甲苯、四氯化碳中的一种以上。
6.根据权利要求1所述的一种用于表面施胶的复合纤维材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中得到的均匀溶液的质量浓度为10-50％。
7.根据权利要求1所述的一种用于表面施胶的复合纤维材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的按比例混合是指施胶料对载体比例为质量比5％-20％。
8.根据权利要求1所述的一种用于表面施胶的复合纤维材料的制备方法，其特征在于，步骤(5)中所述的干燥是采用低温热风抽吸，温度不高于80℃。
9.一种用于表面施胶的复合纤维材料，其特征在于，其由权利要求1至8任一项所述的一种用于表面施胶的复合纤维材料的制备方法制得。
10.权利要求9所述的用于表面施胶的复合纤维材料在纸张的表面施胶中的应用。
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