CN108385439A - 一种造纸制浆专用树脂控制剂 - Google Patents

一种造纸制浆专用树脂控制剂 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种造纸制浆专用树脂控制剂，属于造纸助剂技术领域。本发明研制的造纸制浆专用树脂控制剂是由改性海泡石、脲酶分散液、尿素、表面活性剂和自制干凝胶组成，在配置过程中，先将干凝胶和水按质量比为1：30～1：40混合后，调节pH至2.0～2.2，再加入改性海泡石，超声分散后，调节pH至6.0～6.5，过滤，洗涤，干燥和球磨，得球磨料；将球磨料、脲酶分散液、尿素和表面活性剂恒温搅拌混合均匀，出料，即得造纸制浆专用树脂控制剂。

Description

一种造纸制浆专用树脂控制剂
技术领域
本发明公开了一种造纸制浆专用树脂控制剂，属于造纸助剂技术领域。
背景技术
随着环境保护要求越来越高、二次纤维用量的增加、纸机车速的提高、造纸助剂
的应用日益广泛化以及酸性抄纸向中碱性抄纸过渡，制浆造纸过程中产生的问题越来越多，树脂障碍就是其中这样一个很重要的问题并且正在逐步引起各制浆造纸厂的重视。制浆造纸过程中的树脂障碍是由于纸浆中带有树脂成分以多种形式沉积在设备表面而产生的,所以制浆造纸过程的树脂障碍控制本质就是树脂沉积物的控制。纸浆中树脂的沉积对制浆造纸的影响主要有两个方面一是树脂的沉积降低纸机(或制浆设备)的可运行性使得浆料和成纸的产量下降；二是影响最终纸品的质量如纸品表面的尘埃度提高以及“透明点”、“破洞”等纸病增多。具体说来，在纸浆的洗涤、筛选和漂白工段，纸浆中的树脂会沉积在浆料流送过程中的光滑表面上(如管壁、输浆泵或浆池螺旋推进器等叶轮表面等)，在抄纸工段树脂粒子会沉积在毛毯、成型网、真空吸水箱和流浆箱等处，轻者堵塞毛毯和成型网的孔眼降低网部脱水效率，重者在纸的表面形成斑点和破洞等纸病影响纸品的质量。更有甚者，若沉积在流送管或流浆箱等处的树脂因浓度过大而从其表面脱落下来的话，则有可能造成纸页断头影响纸机的运转性能。传统的制浆方法有石灰法、烧碱法和硫酸盐法，需要高温、高碱、长时间蒸煮，所以制浆成本高，浆料得率低，且对树脂的去除也有限。
因此，如何改善传统的造纸制浆笨醇抽出物含量低，浆料得率低，且对树脂的去除有限的缺点，以获取更高综合性能的提高，是其推广与应用，满足工业生产需求亟待解决的问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：针对传统的造纸制浆笨醇抽出物含量低，浆料得率低，且对树脂的去除有限的缺点，提供了一种造纸制浆专用树脂控制剂。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种造纸制浆专用树脂控制剂，其特征在于，是由以下重量份数的原料组成：
改性海泡石 60～80份
脲酶分散液 1～3份
尿素 4～6份
表面活性剂 4～6份
干凝胶 15～20份
所述造纸制浆专用树脂控制剂的配置过程为：
（1）按原料组成称量各组分；
（2）先将干凝胶和水按质量比为1：30～1：40混合后，调节pH至2.0～2.2，再加入改性海泡石，超声分散后，调节pH至6.0～6.5，过滤，洗涤，干燥和球磨，得球磨料；
（3）将球磨料、脲酶分散液、尿素和表面活性剂恒温搅拌混合均匀，出料，即得造纸制浆专用树脂控制剂。
将海泡石粉碎，过筛后，与盐酸按质量比为1：8～1：10混合，并加入海泡石质量0.2～0.3倍的聚乙烯吡咯烷酮，恒温搅拌反应后，依次经过滤、洗涤、干燥和焙烧，得改性海泡石。
3～5份脲酶，20～30份甘油，30～40份二乙醇。
阳离子聚丙烯酰胺或乳化剂OP-10中的任意一种。
按重量份数计，依次取6～8份聚乙烯醇，12～15份明胶，120～200份水，0.4～0.5份对苯二甲醛，先将聚乙烯醇、明胶和水搅拌混合后，静置溶胀，再经加热搅拌溶解，得混合溶液，随后再加入对苯二甲醛，搅拌反应后，静置，过滤，得湿凝胶，再将湿凝胶洗涤和干燥，得干凝胶；所述明胶为等电点为6.0～6.5的明胶。
本发明的有益效果是：
（1）本发明通过添加改性海泡石，首先，海泡石有较强的吸附性能，而吸附能力和比表面积有直接关系，在本申请海泡石的改性过程中，利用氢离子和海泡石骨架中的镁离子发生离子交换，使海泡石晶体内部部分通道连通，使微孔发展成中孔，比表面积增大，从而使吸附性能增强，在使用过程中，海泡石可吸附在树脂表面，从而降低树脂黏性，避免树脂的沉积，另外，海泡石经改性后，其结构内部氢离子可在使用过程中，和体系中游离钙离子等金属离子发生离子交换，从而有效降低钙离子等金属离子浓度，降低水的硬度，从而进一步避免树脂的沉积；
（2）本发明通过添加脲酶和尿素，在使用过程中，脲酶水解尿素产生的碳酸根离子可与体系中游离钙离子等金属离子结合，从而形成不溶的沉淀物，且一旦产生沉淀物晶核即可被海泡石吸附，避免了钙离子等游离金属离子的不利影响，减少树脂沉积，同时，多余碳酸根离子和氢离子结合产生二氧化碳气体，二氧化碳气体的产生有利于质轻的海泡石上浮到体系表面，从而使吸附了树脂等物质的海泡石可轻易去除，避免杂质沉积；
（3）本发明通过采用聚乙烯醇和明胶制得的凝胶作为原料之一，并限定了明胶的等电点，首先，在制备过程中，在低于明胶等电点时，即在酸性较低pH环境条件下，明胶分子结构中的氨基被质子化而带正电荷，同时聚乙烯醇中部分羟基也被质子化而带正电荷，整个凝胶网络结构因为同种电荷的相互排斥作用而发生膨胀，膨胀后有利于改性海泡石进入凝胶网络结构中，随着pH像等电点靠拢过程中，凝胶网络收缩，并将海泡石限定在其网络结构中，从而使其均匀良好分散于凝胶体系中，且可有效避免在后续加工过程中的团聚，在使用过程中，该凝胶的加入可随体系pH的变化发生重复的收缩和膨胀过程，从而将凝胶内部固定吸附的有效物质挤压释放，实现内部有效成分的缓释，使产品可在使用过程中，长效发挥控制树脂沉积的作用。
具体实施方式
将海泡石倒入粉碎机，粉碎后过1200～1500目筛，得海泡石粉，再将所得海泡石粉和质量分数为8～10%的盐酸混合倒入烧杯中，并向烧杯中加入海泡石质量0.2～0.3倍的聚乙烯吡咯烷酮，随后将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为45～50℃，转速为600～800r/min条件下，恒温搅拌反应2～3h，再经过滤，得滤渣，并将所得滤渣用去离子水洗涤3～5次，再将洗涤后的滤渣置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，得干燥滤渣，随后将干燥滤渣转入管式炉中，于氮气保护状态下，于温度为280～290℃条件下，焙烧2～3h后，随炉冷却至室温，出料，得改性海泡石；按重量份数计，依次取6～8份聚乙烯醇，12～15份等电点为6.0～6.5的明胶，120～200份水，0.4～0.5对苯二甲醛，先将聚乙烯醇、明胶和水混合倒入三口烧瓶中，用玻璃棒搅拌10～15min，再于室温条件下静置溶胀6～8h，待溶胀结束，将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为85～95℃，转速为400～500r/min条件下，加热搅拌溶解45～60min，得混合溶液，随后再向三口烧瓶中加入对苯二甲醛，继续于温度为75～80℃，转速为300～500r/min条件下，加热搅拌反应2～3h，待反应技术，将三口烧瓶中物料倒入水槽中，于室温条件下静置4～6h，再经过滤，得湿凝胶，随后将湿凝胶用去离子水洗涤6～8次，再将洗涤后的湿凝胶真空干燥至恒重，得干凝胶；按重量份数计，依次取60～80份改性海泡石，1～3份脲酶分散液，4～6份尿素，4～6份表面活性剂，15～20份干凝胶，先将干凝胶和去离子水按质量比为1：30～1：40混合后，用质量分数为10～15%盐酸调节pH至2.0～2.2，再加入改性海泡石，随后于超声频率为45～60kHz条件下，超声分散45～60min后，用质量分数为8～10%氢氧化钠溶液调节pH至6.0～6.5，再经过滤，得滤饼，并将所得滤饼用去离子水洗涤4～6次，再将洗涤后的滤饼转入烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，得干燥滤饼，再将所得干燥滤饼转入球磨机中，并按球料质量比为10：1～30：1加入氧化锆球磨珠，球磨混合4～6h，出料，得球磨料，再将球磨料、脲酶分散液、尿素和表面活性剂倒入混料机中，于温度为45～50℃，转速为300～500r/min条件下，恒温搅拌混合2～4h，出料，即得造纸制浆专用树脂控制剂。所述脲酶分散液是由以下重量份数的原料配置而成：3～5份脲酶，20～30份甘油，30～40份二乙醇。所述表面活性剂为：阳离子聚丙烯酰胺或乳化剂OP-10中的任意一种。
实例1
将海泡石倒入粉碎机，粉碎后过1500目筛，得海泡石粉，再将所得海泡石粉和质量分数为10%的盐酸混合倒入烧杯中，并向烧杯中加入海泡石质量0.3倍的聚乙烯吡咯烷酮，随后将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为50℃，转速为800r/min条件下，恒温搅拌反应3h，再经过滤，得滤渣，并将所得滤渣用去离子水洗涤5次，再将洗涤后的滤渣置于烘箱中，于温度110℃条件下干燥至恒重，得干燥滤渣，随后将干燥滤渣转入管式炉中，于氮气保护状态下，于温度为290℃条件下，焙烧3h后，随炉冷却至室温，出料，得改性海泡石；按重量份数计，依次取8份聚乙烯醇，15份等电点为6.5的明胶，200份水，0.5对苯二甲醛，先将聚乙烯醇、明胶和水混合倒入三口烧瓶中，用玻璃棒搅拌15min，再于室温条件下静置溶胀8h，待溶胀结束，将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为95℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解60min，得混合溶液，随后再向三口烧瓶中加入对苯二甲醛，继续于温度为80℃，转速为3500r/min条件下，加热搅拌反应3h，待反应技术，将三口烧瓶中物料倒入水槽中，于室温条件下静置6h，再经过滤，得湿凝胶，随后将湿凝胶用去离子水洗涤8次，再将洗涤后的湿凝胶真空干燥至恒重，得干凝胶；按重量份数计，依次取80份改性海泡石，3份脲酶分散液，6份尿素，6份表面活性剂，20份干凝胶，先将干凝胶和去离子水按质量比为1：40混合后，用质量分数为15%盐酸调节pH至2.2，再加入改性海泡石，随后于超声频率为60kHz条件下，超声分散60min后，用质量分数为10%氢氧化钠溶液调节pH至6.5，再经过滤，得滤饼，并将所得滤饼用去离子水洗涤6次，再将洗涤后的滤饼转入烘箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，得干燥滤饼，再将所得干燥滤饼转入球磨机中，并按球料质量比为30：1加入氧化锆球磨珠，球磨混合6h，出料，得球磨料，再将球磨料、脲酶分散液、尿素和表面活性剂倒入混料机中，于温度为50℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌混合4h，出料，即得造纸制浆专用树脂控制剂。所述脲酶分散液是由以下重量份数的原料配置而成：5份脲酶，30份甘油，40份二乙醇。所述表面活性剂为：阳离子聚丙烯酰胺或乳化剂OP-10中的任意一种。
实例2
将海泡石倒入粉碎机，粉碎后过1500目筛，得海泡石粉，按重量份数计，依次取8份聚乙烯醇，15份等电点为6.5的明胶，200份水，0.5对苯二甲醛，先将聚乙烯醇、明胶和水混合倒入三口烧瓶中，用玻璃棒搅拌15min，再于室温条件下静置溶胀8h，待溶胀结束，将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为95℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解60min，得混合溶液，随后再向三口烧瓶中加入对苯二甲醛，继续于温度为80℃，转速为3500r/min条件下，加热搅拌反应3h，待反应技术，将三口烧瓶中物料倒入水槽中，于室温条件下静置6h，再经过滤，得湿凝胶，随后将湿凝胶用去离子水洗涤8次，再将洗涤后的湿凝胶真空干燥至恒重，得干凝胶；按重量份数计，依次取80份海泡石，3份脲酶分散液，6份尿素，6份表面活性剂，20份干凝胶，先将干凝胶和去离子水按质量比为1：40混合后，用质量分数为15%盐酸调节pH至2.2，再加入海泡石，随后于超声频率为60kHz条件下，超声分散60min后，用质量分数为10%氢氧化钠溶液调节pH至6.5，再经过滤，得滤饼，并将所得滤饼用去离子水洗涤6次，再将洗涤后的滤饼转入烘箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，得干燥滤饼，再将所得干燥滤饼转入球磨机中，并按球料质量比为30：1加入氧化锆球磨珠，球磨混合6h，出料，得球磨料，再将球磨料、脲酶分散液、尿素和表面活性剂倒入混料机中，于温度为50℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌混合4h，出料，即得造纸制浆专用树脂控制剂。所述脲酶分散液是由以下重量份数的原料配置而成：5份脲酶，30份甘油，40份二乙醇。所述表面活性剂为：阳离子聚丙烯酰胺或乳化剂OP-10中的任意一种。
实例3
将海泡石倒入粉碎机，粉碎后过1500目筛，得海泡石粉，再将所得海泡石粉和质量分数为10%的盐酸混合倒入烧杯中，并向烧杯中加入海泡石质量0.3倍的聚乙烯吡咯烷酮，随后将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为50℃，转速为800r/min条件下，恒温搅拌反应3h，再经过滤，得滤渣，并将所得滤渣用去离子水洗涤5次，再将洗涤后的滤渣置于烘箱中，于温度110℃条件下干燥至恒重，得干燥滤渣，随后将干燥滤渣转入管式炉中，于氮气保护状态下，于温度为290℃条件下，焙烧3h后，随炉冷却至室温，出料，得改性海泡石；按重量份数计，依次取8份聚乙烯醇，15份等电点为6.5的明胶，200份水，0.5对苯二甲醛，先将聚乙烯醇、明胶和水混合倒入三口烧瓶中，用玻璃棒搅拌15min，再于室温条件下静置溶胀8h，待溶胀结束，将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为95℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解60min，得混合溶液，随后再向三口烧瓶中加入对苯二甲醛，继续于温度为80℃，转速为3500r/min条件下，加热搅拌反应3h，待反应技术，将三口烧瓶中物料倒入水槽中，于室温条件下静置6h，再经过滤，得湿凝胶，随后将湿凝胶用去离子水洗涤8次，再将洗涤后的湿凝胶真空干燥至恒重，得干凝胶；按重量份数计，依次取80份改性海泡石，3份脲酶分散液，6份表面活性剂，20份干凝胶，先将干凝胶和去离子水按质量比为1：40混合后，用质量分数为15%盐酸调节pH至2.2，再加入改性海泡石，随后于超声频率为60kHz条件下，超声分散60min后，用质量分数为10%氢氧化钠溶液调节pH至6.5，再经过滤，得滤饼，并将所得滤饼用去离子水洗涤6次，再将洗涤后的滤饼转入烘箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，得干燥滤饼，再将所得干燥滤饼转入球磨机中，并按球料质量比为30：1加入氧化锆球磨珠，球磨混合6h，出料，得球磨料，再将球磨料、脲酶分散液和表面活性剂倒入混料机中，于温度为50℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌混合4h，出料，即得造纸制浆专用树脂控制剂。所述脲酶分散液是由以下重量份数的原料配置而成：5份脲酶，30份甘油，40份二乙醇。所述表面活性剂为：阳离子聚丙烯酰胺或乳化剂OP-10中的任意一种。
实例4
将海泡石倒入粉碎机，粉碎后过1500目筛，得海泡石粉，再将所得海泡石粉和质量分数为10%的盐酸混合倒入烧杯中，并向烧杯中加入海泡石质量0.3倍的聚乙烯吡咯烷酮，随后将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为50℃，转速为800r/min条件下，恒温搅拌反应3h，再经过滤，得滤渣，并将所得滤渣用去离子水洗涤5次，再将洗涤后的滤渣置于烘箱中，于温度110℃条件下干燥至恒重，得干燥滤渣，随后将干燥滤渣转入管式炉中，于氮气保护状态下，于温度为290℃条件下，焙烧3h后，随炉冷却至室温，出料，得改性海泡石；按重量份数计，依次取8份聚乙烯醇，15份等电点为6.5的明胶，200份水，0.5对苯二甲醛，先将聚乙烯醇、明胶和水混合倒入三口烧瓶中，用玻璃棒搅拌15min，再于室温条件下静置溶胀8h，待溶胀结束，将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为95℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解60min，得混合溶液，随后再向三口烧瓶中加入对苯二甲醛，继续于温度为80℃，转速为3500r/min条件下，加热搅拌反应3h，待反应技术，将三口烧瓶中物料倒入水槽中，于室温条件下静置6h，再经过滤，得湿凝胶，随后将湿凝胶用去离子水洗涤8次，再将洗涤后的湿凝胶真空干燥至恒重，得干凝胶；按重量份数计，依次取80份改性海泡石，6份尿素，6份表面活性剂，20份干凝胶，先将干凝胶和去离子水按质量比为1：40混合后，用质量分数为15%盐酸调节pH至2.2，再加入改性海泡石，随后于超声频率为60kHz条件下，超声分散60min后，用质量分数为10%氢氧化钠溶液调节pH至6.5，再经过滤，得滤饼，并将所得滤饼用去离子水洗涤6次，再将洗涤后的滤饼转入烘箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，得干燥滤饼，再将所得干燥滤饼转入球磨机中，并按球料质量比为30：1加入氧化锆球磨珠，球磨混合6h，出料，得球磨料，再将球磨料、尿素和表面活性剂倒入混料机中，于温度为50℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌混合4h，出料，即得造纸制浆专用树脂控制剂。所述表面活性剂为：阳离子聚丙烯酰胺或乳化剂OP-10中的任意一种。
实例5
将海泡石倒入粉碎机，粉碎后过1500目筛，得海泡石粉，再将所得海泡石粉和质量分数为10%的盐酸混合倒入烧杯中，并向烧杯中加入海泡石质量0.3倍的聚乙烯吡咯烷酮，随后将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为50℃，转速为800r/min条件下，恒温搅拌反应3h，再经过滤，得滤渣，并将所得滤渣用去离子水洗涤5次，再将洗涤后的滤渣置于烘箱中，于温度110℃条件下干燥至恒重，得干燥滤渣，随后将干燥滤渣转入管式炉中，于氮气保护状态下，于温度为290℃条件下，焙烧3h后，随炉冷却至室温，出料，得改性海泡石；按重量份数计，依次取80份改性海泡石，3份脲酶分散液，6份尿素，6份表面活性剂，加入改性海泡石，随后于超声频率为60kHz条件下，超声分散60min后，用质量分数为10%氢氧化钠溶液调节pH至6.5，再经过滤，得滤饼，并将所得滤饼用去离子水洗涤6次，再将洗涤后的滤饼转入烘箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，得干燥滤饼，再将所得干燥滤饼转入球磨机中，并按球料质量比为30：1加入氧化锆球磨珠，球磨混合6h，出料，得球磨料，再将球磨料、脲酶分散液、尿素和表面活性剂倒入混料机中，于温度为50℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌混合4h，出料，即得造纸制浆专用树脂控制剂。所述脲酶分散液是由以下重量份数的原料配置而成：5份脲酶，30份甘油，40份二乙醇。所述表面活性剂为：阳离子聚丙烯酰胺或乳化剂OP-10中的任意一种。
对比例：西安市某制浆制造有限公司生产的制浆剂。
将实例1至实例5所得的造纸制浆专用树脂控制剂及对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：
树脂去除率：按照GB/T742检测试件造纸纸浆；
浆料得率：按照GB/T742检测试件造纸纸浆；
笨醇抽出物含量：按照GB/T742检测试件造纸纸浆。
具体检测结果如表1所示：
表1：树脂控制性能具体检测结果量
由表1检测结果可知，本发明技术方案制备的树脂控制剂具有树脂去除率高、浆料得率高、笨醇抽出物含量高的特点，在造纸助剂技术行业的发展中具有广阔的前景。

Claims (5)

1.一种造纸制浆专用树脂控制剂，其特征在于，是由以下重量份数的原料组成：
改性海泡石 60～80份
脲酶分散液 1～3份
尿素 4～6份
表面活性剂 4～6份
干凝胶 15～20份
所述造纸制浆专用树脂控制剂的配置过程为：
（1）按原料组成称量各组分；
（2）先将干凝胶和水按质量比为1：30～1：40混合后，调节pH至2.0～2.2，再加入改性海泡石，超声分散后，调节pH至6.0～6.5，过滤，洗涤，干燥和球磨，得球磨料；
（3）将球磨料、脲酶分散液、尿素和表面活性剂恒温搅拌混合均匀，出料，即得造纸制浆专用树脂控制剂。
2.根据权利要求1所述的一种造纸制浆专用树脂控制剂，其特征在于，所述改性海泡石改性过程为：将海泡石粉碎，过筛后，与盐酸按质量比为1：8～1：10混合，并加入海泡石质量0.2～0.3倍的聚乙烯吡咯烷酮，恒温搅拌反应后，依次经过滤、洗涤、干燥和焙烧，得改性海泡石。
3.根据权利要求1所述的一种造纸制浆专用树脂控制剂，其特征在于，所述脲酶分散液是由以下重量份数的原料配置而成：3～5份脲酶，20～30份甘油，30～40份二乙醇。
4.根据权利要求1所述的一种造纸制浆专用树脂控制剂，其特征在于，所述表面活性剂为：阳离子聚丙烯酰胺或乳化剂OP-10中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种造纸制浆专用树脂控制剂，其特征在于，所述干凝胶制备过程为：按重量份数计，依次取6～8份聚乙烯醇，12～15份明胶，120～200份水，0.4～0.5份对苯二甲醛，先将聚乙烯醇、明胶和水搅拌混合后，静置溶胀，再经加热搅拌溶解，得混合溶液，随后再加入对苯二甲醛，搅拌反应后，静置，过滤，得湿凝胶，再将湿凝胶洗涤和干燥，得干凝胶；所述明胶为等电点为6.0～6.5的明胶。
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