CN108611900A - 一种利用废纸制备造纸增强剂的方法 - Google Patents

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李玉萍
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    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
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    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/64—Paper recycling

Abstract

本发明公开了一种利用废纸制备造纸增强剂的方法，先将废纸剪小成碎片后进行脱墨处理，再采用浓硫酸将其制成纳米纤维素，然后采用2,3‑环氧丙基三甲基氯化铵对其进行改性制成阳离子纳米纤维素，最后将阳离子纳米纤维素、壳聚糖、表面活性剂混合，研磨，得到增强剂。本发明的纳米纤维素的直径小，可以填补纤维与纤维之间的空隙，同时纳米纤维素含有丰富羟基，能够和纤维表面的羟基结合形成氢键，增大纤维之间的结合力，从而提高纸张的抗张指数、耐破指数、撕裂指数以及伸长率。

Description

一种利用废纸制备造纸增强剂的方法
技术领域
本发明属于造纸技术领域，具体涉及一种利用废纸制备造纸增强剂的方法。
背景技术
当前，利用废弃物制备新材料受到人们的关注，废纸再生利用由于具有投资小、能耗低、节约原料、保护森林环境等优点，受到造纸工业的重视。据中国造纸协会预测2011～2020年我国纸品废弃量将达53598万吨，目前，回收的废纸常被二次利用加工成纸张，但是纤维在加工利用过程易受到衰变，导致再生产出的纸张性能有所降低。
由于纳米纤维素纤维具有较大的比表面积、含有丰富的表面羟基且对环境友好，若将其添加到纸浆中，有利于纤维与纤维之间的结合，从而能够提高纸浆纤维间的结合力，使得纸张的致密度得到改善。随着人们生活水平的提高，对纸张的质量要求也越来越高，但造纸中很多原料都来自于二次纤维，导致制造出来的纸张物理性能不高。同时，人们对环境的保护越来越重视，对环保的要求越来越严，传统的污染型造纸助剂已经不能满足现在的需求，因此，开发高性能且无污染的助剂符合未来造纸化学品的发展方向。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用废纸制备造纸增强剂的方法。
一种利用废纸制备造纸增强剂的方法，包括以下步骤：
步骤1，将废纸剪小，碎片加至脱墨助剂中，搅拌碎浆，保温熟化，得到脱墨纸浆；
步骤2，向脱墨纸浆中滴加浓硫酸，边加边搅拌，45-72℃保温密封处理30min，加入去离子水终止反应，得到反应液，将反应液离心，用去离子水清洗沉淀至pH为中性，得到纳米纤维素；
步骤3，将纳米纤维素加至二甲基亚砜中，搅拌条件下加入氢氧化钠，加热至60-70℃，滴加2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，保温反应3-5h，将反应溶液倒入乙醇中终止反应，将反应液离心，用乙醇洗涤，干燥，得到阳离子纳米纤维素；
步骤4，以重量份计，将阳离子纳米纤维素3-5份、壳聚糖0.5-1份、表面活性剂0.2-0.5份混合，研磨，得到增强剂。
优选地，所述脱墨助剂是过氧化氢、氢氧化钠和硅酸钠的混合水溶液，过氧化氢的质量浓度为10wt.％，过氧化氢、氢氧化钠和硅酸钠的浓度比为2：1：2。
优选地，步骤1中保温熟化的条件为70-75℃、30-40min。
优选地，步骤2中浓硫酸的浓度为65-70％，用量为脱墨纸浆重量的5％-10％。
优选地，步骤3中纳米纤维素、氢氧化钠和2,3-环氧丙基三甲基氯化铵的重量比为20：0.5：1。
优选地，所述表面活性剂为硅烷类表面活性剂。
本发明将废纸脱墨后制成纳米纤维素，再将其进行阳离子改性后与壳聚糖混合制成增强剂，纳米纤维素的直径小，可以填补纤维与纤维之间的空隙，同时纳米纤维素含有丰富羟基，能够和纤维表面的羟基结合形成氢键，增大纤维之间的结合力，从而提高纸张的抗张指数、耐破指数、撕裂指数以及伸长率。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1
一种利用废纸制备造纸增强剂的方法，包括以下步骤：
步骤1，将废纸剪小，碎片加至脱墨助剂中，搅拌碎浆，保温熟化，得到脱墨纸浆；
步骤2，向脱墨纸浆中滴加浓硫酸，边加边搅拌，45℃保温密封处理30min，加入去离子水终止反应，得到反应液，将反应液离心，用去离子水清洗沉淀至pH为中性，得到纳米纤维素；
步骤3，将纳米纤维素加至二甲基亚砜中，搅拌条件下加入氢氧化钠，加热至60℃，滴加2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，保温反应5h，将反应溶液倒入乙醇中终止反应，将反应液离心，用乙醇洗涤，干燥，得到阳离子纳米纤维素；
步骤4，以重量份计，将阳离子纳米纤维素3份、壳聚糖0.5份、表面活性剂0.2份混合，研磨，得到增强剂。
其中，所述脱墨助剂是过氧化氢、氢氧化钠和硅酸钠的混合水溶液，过氧化氢的质量浓度为10wt.％，过氧化氢、氢氧化钠和硅酸钠的浓度比为2：1：2。
步骤1中保温熟化的条件为70℃、40min。
步骤2中浓硫酸的浓度为65％，用量为脱墨纸浆重量的10％。
步骤3中纳米纤维素、氢氧化钠和2,3-环氧丙基三甲基氯化铵的重量比为20：0.5：1。
所述表面活性剂为硅烷类表面活性剂。
实施例2
一种利用废纸制备造纸增强剂的方法，包括以下步骤：
步骤1，将废纸剪小，碎片加至脱墨助剂中，搅拌碎浆，保温熟化，得到脱墨纸浆；
步骤2，向脱墨纸浆中滴加浓硫酸，边加边搅拌，55℃保温密封处理30min，加入去离子水终止反应，得到反应液，将反应液离心，用去离子水清洗沉淀至pH为中性，得到纳米纤维素；
步骤3，将纳米纤维素加至二甲基亚砜中，搅拌条件下加入氢氧化钠，加热至65℃，滴加2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，保温反应4h，将反应溶液倒入乙醇中终止反应，将反应液离心，用乙醇洗涤，干燥，得到阳离子纳米纤维素；
步骤4，以重量份计，将阳离子纳米纤维素4份、壳聚糖0.7份、表面活性剂0.3份混合，研磨，得到增强剂。
其中，所述脱墨助剂是过氧化氢、氢氧化钠和硅酸钠的混合水溶液，过氧化氢的质量浓度为10wt.％，过氧化氢、氢氧化钠和硅酸钠的浓度比为2：1：2。
步骤1中保温熟化的条件为75℃、40min。
步骤2中浓硫酸的浓度为65％，用量为脱墨纸浆重量的7％。
步骤3中纳米纤维素、氢氧化钠和2,3-环氧丙基三甲基氯化铵的重量比为20：0.5：1。
所述表面活性剂为硅烷类表面活性剂。
实施例3
一种利用废纸制备造纸增强剂的方法，包括以下步骤：
步骤1，将废纸剪小，碎片加至脱墨助剂中，搅拌碎浆，保温熟化，得到脱墨纸浆；
步骤2，向脱墨纸浆中滴加浓硫酸，边加边搅拌，70℃保温密封处理30min，加入去离子水终止反应，得到反应液，将反应液离心，用去离子水清洗沉淀至pH为中性，得到纳米纤维素；
步骤3，将纳米纤维素加至二甲基亚砜中，搅拌条件下加入氢氧化钠，加热至70℃，滴加2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，保温反应4h，将反应溶液倒入乙醇中终止反应，将反应液离心，用乙醇洗涤，干燥，得到阳离子纳米纤维素；
步骤4，以重量份计，将阳离子纳米纤维素4份、壳聚糖0.5份、表面活性剂0.3份混合，研磨，得到增强剂。
其中，所述脱墨助剂是过氧化氢、氢氧化钠和硅酸钠的混合水溶液，过氧化氢的质量浓度为10wt.％，过氧化氢、氢氧化钠和硅酸钠的浓度比为2：1：2。
步骤1中保温熟化的条件为75℃、35min。
步骤2中浓硫酸的浓度为65％，用量为脱墨纸浆重量的5％。
步骤3中纳米纤维素、氢氧化钠和2,3-环氧丙基三甲基氯化铵的重量比为20：0.5：1。
所述表面活性剂为硅烷类表面活性剂。
实施例4
一种利用废纸制备造纸增强剂的方法，包括以下步骤：
步骤1，将废纸剪小，碎片加至脱墨助剂中，搅拌碎浆，保温熟化，得到脱墨纸浆；
步骤2，向脱墨纸浆中滴加浓硫酸，边加边搅拌，65℃保温密封处理30min，加入去离子水终止反应，得到反应液，将反应液离心，用去离子水清洗沉淀至pH为中性，得到纳米纤维素；
步骤3，将纳米纤维素加至二甲基亚砜中，搅拌条件下加入氢氧化钠，加热至70℃，滴加2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，保温反应3h，将反应溶液倒入乙醇中终止反应，将反应液离心，用乙醇洗涤，干燥，得到阳离子纳米纤维素；
步骤4，以重量份计，将阳离子纳米纤维素5份、壳聚糖1份、表面活性剂0.5份混合，研磨，得到增强剂。
其中，所述脱墨助剂是过氧化氢、氢氧化钠和硅酸钠的混合水溶液，过氧化氢的质量浓度为10wt.％，过氧化氢、氢氧化钠和硅酸钠的浓度比为2：1：2。
步骤1中保温熟化的条件为75℃、30min。
步骤2中浓硫酸的浓度为70％，用量为脱墨纸浆重量的5％。
步骤3中纳米纤维素、氢氧化钠和2,3-环氧丙基三甲基氯化铵的重量比为20：0.5：1。
所述表面活性剂为硅烷类表面活性剂。
将打浆度为45.7°SR的国产桉木化学浆加水稀释至浆浓为1％，用纤维解离机对其进行疏解，疏解转数为3000转。在室温下，搅拌机不断搅拌的同时向疏解后的浆料中加入5％的增强剂，充分搅拌混合10min，结束后用抄片器抄成定量为70g/m2的纸页，并于98℃下真空干燥8min，得到干燥的纸页。
按国家标准GB/T12914-2008测定抗张指数，按国家标准GB/T2679.8-1995测定环压指数，按国家标准GB/T454-2002测定耐破指数。
由上表可知，添加了增强剂的纸页具有较高的物理性能，抗张指数、耐破指数、撕裂指数以及伸长率都较高。

Claims (6)

1.一种利用废纸制备造纸增强剂的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，将废纸剪小，碎片加至脱墨助剂中，搅拌碎浆，保温熟化，得到脱墨纸浆；
步骤2，向脱墨纸浆中滴加浓硫酸，边加边搅拌，45-72℃保温密封处理30min，加入去离子水终止反应，得到反应液，将反应液离心，用去离子水清洗沉淀至pH为中性，得到纳米纤维素；
步骤3，将纳米纤维素加至二甲基亚砜中，搅拌条件下加入氢氧化钠，加热至60-70℃，滴加2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，保温反应3-5h，将反应溶液倒入乙醇中终止反应，将反应液离心，用乙醇洗涤，干燥，得到阳离子纳米纤维素；
步骤4，以重量份计，将阳离子纳米纤维素3-5份、壳聚糖0.5-1份、表面活性剂0.2-0.5份混合，研磨，得到增强剂。
2.根据权利要求1所述的利用废纸制备造纸增强剂的方法，其特征在于：所述脱墨助剂是过氧化氢、氢氧化钠和硅酸钠的混合水溶液，过氧化氢的质量浓度为10wt.％，过氧化氢、氢氧化钠和硅酸钠的浓度比为2：1：2。
3.根据权利要求1所述的利用废纸制备造纸增强剂的方法，其特征在于：步骤1中保温熟化的条件为70-75℃、30-40min。
4.根据权利要求1所述的利用废纸制备造纸增强剂的方法，其特征在于：步骤2中浓硫酸的浓度为65-70％，用量为脱墨纸浆重量的5％-10％。
5.根据权利要求1所述的利用废纸制备造纸增强剂的方法，其特征在于：步骤3中纳米纤维素、氢氧化钠和2,3-环氧丙基三甲基氯化铵的重量比为20：0.5：1。
6.根据权利要求1所述的利用废纸制备造纸增强剂的方法，其特征在于：所述表面活性剂为硅烷类表面活性剂。
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