CN115369689A - 一种造纸预染色工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种造纸预染色工艺，属于染色技术领域，包括如下步骤第一步、制浆：将植物纤维用打浆设备进行纤维化打浆处理，得到混合木浆；第二步、预染色：调整混合木浆的pH值；向混合木浆中加入30％的染料混合均匀，再加入染色助剂充分搅拌，得到预染色浆料；第三步、二次染色：向预染色浆料中加入剩余染料，在洛布混合器中进行二次染色，输入造纸机的网部成型，经过压榨、干燥、成卷、分切，即可。将造纸染色过程分为制浆、预染色、二次染色，将染色过程分为两部分，可以减少染料的投入量，降低成本，且在预染色过程中加入了自制的染色助剂，提高纸张的质量，解决纸张日晒牢度差、易褪色和上染率差的问题。

Description

一种造纸预染色工艺
技术领域
本发明属于染色技术领域，具体地，涉及一种造纸预染色工艺。
背景技术
彩色纸的市场需求量呈逐年上升趋势，因为彩色纸一方面可以预防读者近视，另一方面满足了出版社防盗版和增加图书美感从而扩大销量的需要。
目前所使用的彩色纸的生产方法有多种，传统的方法是手工涂刷，这种方法不仅成本高、生产效率低，彩色纸的质量也非常差；最常用的工艺是在制浆的过程中，将溶解的染料直接加入纸浆中，使纸浆着色抄造成彩色纸张：另一种方法是在烘干前用彩色喷涂系统上色。但在实际生产操作中，采用上述的生产方法均会普遍遇到相同的难题：色差的控制问题。
常用的染料大多为碱性染料，存在日晒牢度差、易褪色的缺点，主要用于车速较快的纸机或生产颜色较浅的纸张。用直接或酸性等染料则因染色时间短而着色较轻；彩色纸张的色牢度低以及上染率差的问题限制了其发展。
发明内容
为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明提供一种造纸预染色工艺。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种造纸预染色工艺，包括如下步骤：
第一步、制浆：将植物纤维用打浆设备进行纤维化打浆处理，植物纤维的叩解度打至30-60°S，得到混合木浆；
第二步、预染色：调整混合木浆的pH值；向混合木浆中加入30％的染料混合均匀，再加入染色助剂充分搅拌，得到预染色浆料；
第三步、二次染色：向预染色浆料中加入剩余染料，在洛布混合器中进行二次染色，保持20-25min，输入造纸机的网部成型，经过压榨、干燥、成卷、分切，即可。
进一步地，染色助剂通过如下步骤制备：
步骤一、在冰水浴条件下，将酰氯单体和氯化锂加入N,N-二甲基乙酰胺中，搅拌分散20min后，然后保持温度不变(冰水浴)，加入吡啶和氨基单体搅拌30min，然后缓慢升温至20℃，搅拌反应16h，得到反应液，然后将木质素和N,N-二甲基乙酰胺混合后加入反应液中，保持温度不变，继续搅拌24h，反应结束后，经过过滤、洗涤干燥，得到改性木质素；
步骤二、将改性木质素和水混合，超声分散，然后加入甲酸和甲醛，回流反应36h，反应结束后，旋蒸除去水，然后用无水乙醇洗涤，经过干燥后，加入N,N-二甲基甲酰胺中，加入2-氯乙基乙酸酯，升温至40℃，搅拌反应48h后，用乙醚沉淀，经过真空干燥，得到染色助剂。以木质素作为骨架接枝超支化聚合物作为染色助剂，通过酰氯单体与氨基单体反应制备超支化聚酰胺，改性过程中通过调节酰氯单体的用量，使酰氯单体过量，用于制备改性木质素，然后与改性木质素结构中的氨基进行甲基化，最后通过2-氯乙基乙酸酯发生季铵化反应，得到染色助剂。
染色助剂的结构中超支化聚合物，分子链不易缠结分子链末端带有大量阳离子基团，用于吸附阴离子染料，由于未进行处理的纸浆纤维表面通常带有负电荷，与阴离子染料之间会存在斥力，阻止染料分子在纤维表面的吸附，所以染色助剂中的阳离子基团对于染料的吸附具有促进作用，并且染色助剂具有良好的两亲性，有利于降低分散过程中的表面张力，提高纸浆分散过程中的分散性。
进一步地，染色助剂的添加量为混合木浆质量的4-5％；染料的添加量为混合木浆质量的1-2％。
进一步地，调整混合木浆的pH值在4.5-5。
进一步地，预染色及二次染色过程中维持温度为35-40℃。
进一步地，步骤一中酰氯单体、氯化锂、吡啶、氨基单体和木质素的用量比为1.5g：0.2g：0.5mL：0.12-0.14g：1g；步骤二中改性木质素、水、甲酸、甲醛、N,N-二甲基甲酰胺和2-氯乙基乙酸酯的用量比为10g：80mL：50mL：10mL：50mL：3g。
进一步地，氨基单体为乙二胺和1,3-丙二胺中的一种。
进一步地，酰氯单体通过如下步骤制备：
将丙三酸和氯化亚砜混合，然后加入N,N-二甲基甲酰胺，在氮气保护条件下，升温至70℃，搅拌反应10h，反应结束后，冷却至室温，然后经过常压蒸馏除去氯化亚砜，然后经过油泵减压蒸馏，得到酰氯单体。控制丙三酸、氯化亚砜和N,N-二甲基甲酰胺的用量比为10g：100mL：1mL。
进一步地，混合木浆中红松木绒毛浆和针叶木浆的质量比5-7：5。
本发明的有益效果：
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种造纸预染色工艺；将造纸染色过程分为制浆、预染色、二次染色，将染色过程分为两部分，可以减少染料的投入量，降低成本，且在预染色过程中加入了自制的染色助剂，提高纸张的质量，解决纸张日晒牢度差、易褪色和上染率差的问题。
现有的纸张染色过程中，未进行处理的纸浆纤维表面通常带有负电荷，与阴离子染料之间会存在斥力，阻止染料分子在纤维表面的吸附，所以本发明中制备了一种染色助剂，染色助剂中的阳离子基团对于染料分子极强的吸附固着能力，即具有固色作用，相比于现有的固色剂，本发明中的染色助剂具有较高的比表面积，且与纸张的结合更紧密，固色效果更好。
并且染色助剂具有良好的两亲性，有利于降低分散过程中的表面张力，提高纸浆分散过程中的分散性。而且，染色助剂是以木质素作为骨架，其作为自然界中含量丰富的天然芳香类聚合物，木质素及其衍生物具有广阔的应用潜力，木质素中含有芳基、酚羟基、酮基以及羧基等官能团，赋予了木质素一定的抗氧化性与抗紫外辐射性能，解决纸张日晒牢度差的问题。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
制备酰氯单体：
将丙三酸和氯化亚砜混合，然后加入N,N-二甲基甲酰胺，在氮气保护条件下，升温至70℃，搅拌反应10h，反应结束后，冷却至室温，然后经过常压蒸馏除去氯化亚砜，然后经过油泵减压蒸馏，得到酰氯单体。控制丙三酸、氯化亚砜和N,N-二甲基甲酰胺的用量比为10g：100mL：1mL。
实施例2
制备染色助剂：
步骤一、在冰水浴条件下将1.5g实施例1制备的酰氯单体和0.2g氯化锂加入20mLN,N-二甲基乙酰胺中，搅拌分散20min后，然后保持温度不变(冰水浴)，加入0.5mL吡啶和0.12g乙二胺搅拌30min，然后缓慢升温至20℃，搅拌反应16h，得到反应液，然后将1g木质素和30mLN,N-二甲基乙酰胺混合后加入反应液中，保持温度不变，继续搅拌24h，反应结束后，经过过滤、洗涤干燥，得到改性木质素；
步骤二、将改性木质素和水混合，超声分散，然后加入甲酸和甲醛，回流反应36h，反应结束后，旋蒸除去水，然后用无水乙醇洗涤，经过干燥后，加入N,N-二甲基甲酰胺中，加入2-氯乙基乙酸酯，升温至40℃，搅拌反应48h后，用乙醚沉淀，经过真空干燥，得到染色助剂；改性木质素、水、甲酸、甲醛、N,N-二甲基甲酰胺和2-氯乙基乙酸酯的用量比为10g：80mL：50mL：10mL：50mL：3g。
实施例3
制备染色助剂：
步骤一、在冰水浴条件下将1.5g实施例1制备的酰氯单体和0.2g氯化锂加入20mLN,N-二甲基乙酰胺中，搅拌分散20min后，然后保持温度不变(冰水浴)，加入0.5mL吡啶和0.14g1,3-丙二胺搅拌30min，然后缓慢升温至20℃，搅拌反应16h，得到反应液，然后将1g木质素和30mLN,N-二甲基乙酰胺混合后加入反应液中，保持温度不变，继续搅拌24h，反应结束后，经过过滤、洗涤干燥，得到改性木质素；
步骤二、将改性木质素和水混合，超声分散，然后加入甲酸和甲醛，回流反应36h，反应结束后，旋蒸除去水，然后用无水乙醇洗涤，经过干燥后，加入N,N-二甲基甲酰胺中，加入2-氯乙基乙酸酯，升温至40℃，搅拌反应48h后，用乙醚沉淀，经过真空干燥，得到染色助剂；改性木质素、水、甲酸、甲醛、N,N-二甲基甲酰胺和2-氯乙基乙酸酯的用量比为10g：80mL：50mL：10mL：50mL：3g。
实施例4
一种造纸预染色工艺，包括如下步骤：
第一步、制浆：将植物纤维用打浆设备进行纤维化打浆处理，植物纤维的叩解度打至30°S，得到混合木浆，混合木浆中红松木绒毛浆和针叶木浆的质量比1：1；
第二步、预染色：调整混合木浆的pH值在4.5；向混合木浆中加入30％的PG黄染料混合均匀，再加入实施例2制备的染色助剂充分搅拌，得到预染色浆料，染色过程中维持温度为35℃，染色助剂的添加量为混合木浆质量的4％；染料的添加量为混合木浆质量的1％；
第三步、二次染色：向预染色浆料中加入剩余PG黄染料，在洛布混合器中进行二次染色，保持20min，过程中维持温度为35℃，输入造纸机的网部成型，经过压榨、干燥、成卷、分切，即可。
实施例5
一种造纸预染色工艺，包括如下步骤：
第一步、制浆：将植物纤维用打浆设备进行纤维化打浆处理，植物纤维的叩解度打至50°S，得到混合木浆，混合木浆中红松木绒毛浆和针叶木浆的质量比6：5；
第二步、预染色：调整混合木浆的pH值在5；向混合木浆中加入30％的PG黄染料混合均匀，再加入实施例3制备的染色助剂充分搅拌，得到预染色浆料，染色过程中维持温度为40℃，染色助剂的添加量为混合木浆质量的5％；染料的添加量为混合木浆质量的2％；
第三步、二次染色：向预染色浆料中加入剩余PG黄染料，在洛布混合器中进行二次染色，保持25min，过程中维持温度为40℃，输入造纸机的网部成型，经过压榨、干燥、成卷、分切，即可。
实施例6
一种造纸预染色工艺，包括如下步骤：
第一步、制浆：将植物纤维用打浆设备进行纤维化打浆处理，植物纤维的叩解度打至60°S，得到混合木浆，混合木浆中红松木绒毛浆和针叶木浆的质量比7：5；
第二步、预染色：调整混合木浆的pH值在5；向混合木浆中加入30％的PG黄染料混合均匀，再加入实施例3制备的染色助剂充分搅拌，得到预染色浆料，染色过程中维持温度为40℃，染色助剂的添加量为混合木浆质量的4％；染料的添加量为混合木浆质量的2％；
第三步、二次染色：向预染色浆料中加入剩余PG黄染料，在洛布混合器中进行二次染色，保持25min，过程中维持温度为40℃，输入造纸机的网部成型，经过压榨、干燥、成卷、分切，即可。
对比例1
将实施例5中的染色助剂换成阳离子固色剂为二烯丙基氯化铵。
对实施例4-实施例6和对比例1制备的样品进行测试，在隔离周边照射的状态下进行测试。持续400nm光照射10h后的褪色情况。
褪色率＝(照射前K/S值—照射后K/S值)/照射前K/S值，K/S值是用粒子的光散射系数S和光吸收系数K描述了光的反射或透射，计算式如下，表示染色物颜色浓度的比值。
测试结果如下表1所示：
表1
实施例4 实施例5 实施例6 对比例1
褪色率/％ 10.28 10.14 10.15 27.38
从测试数据可知，本发明提供的工艺制备的纸张具有良好的光照牢度。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种造纸预染色工艺，其特征在于，包括如下步骤：
第一步、制浆：将植物纤维进行纤维化打浆处理，得到混合木浆；
第二步、预染色：调整混合木浆的pH值；向混合木浆中加入30％的染料混合均匀，再加入染色助剂充分搅拌，得到预染色浆料；
第三步、二次染色：向预染色浆料中加入剩余染料，进行二次染色，保持20-25min，输入造纸机的网部成型，经过压榨、干燥、成卷、分切，即可。
2.根据权利要求1所述的一种造纸预染色工艺，其特征在于，所述染色助剂通过如下步骤制备：
步骤一、在冰水浴条件下，将酰氯单体和氯化锂加入N,N-二甲基乙酰胺中，搅拌分散20min后，然后保持温度不变，加入吡啶和氨基单体搅拌30min，然后升温至20℃，搅拌反应16h，得到反应液，然后将木质素和N,N-二甲基乙酰胺混合后加入反应液中，保持温度不变，继续搅拌24h，得到改性木质素；
步骤二、将改性木质素和水混合，超声分散，然后加入甲酸和甲醛，回流反应36h，反应结束后，旋蒸除去水，然后用无水乙醇洗涤，经过干燥后，加入N,N-二甲基甲酰胺中，加入2-氯乙基乙酸酯，升温至40℃，搅拌反应48h，得到染色助剂。
3.根据权利要求1所述的一种造纸预染色工艺，其特征在于，染色助剂的添加量为混合木浆质量的4-5％；染料的添加量为混合木浆质量的1-2％。
4.根据权利要求1所述的一种造纸预染色工艺，其特征在于，调整混合木浆的pH值在4.5-5。
5.根据权利要求1所述的一种造纸预染色工艺，其特征在于，预染色及二次染色过程中维持温度为35-40℃。
6.根据权利要求2所述的一种造纸预染色工艺，其特征在于，步骤一中酰氯单体、氯化锂、吡啶、氨基单体和木质素的用量比为1.5g：0.2g：0.5mL：0.12-0.14g：1g；步骤二中改性木质素、水、甲酸、甲醛、N,N-二甲基甲酰胺和2-氯乙基乙酸酯的用量比为10g：80mL：50mL：10mL：50mL：3g。
7.根据权利要求2所述的一种造纸预染色工艺，其特征在于，氨基单体为乙二胺和1,3-丙二胺中的一种。
8.根据权利要求2所述的一种造纸预染色工艺，其特征在于，酰氯单体通过如下步骤制备：
将丙三酸和氯化亚砜混合，然后加入N,N-二甲基甲酰胺，在氮气保护条件下，升温至70℃，搅拌反应10h，反应结束后，冷却至室温，然后经过常压蒸馏除去氯化亚砜，然后经过油泵减压蒸馏，得到酰氯单体。
9.根据权利要求1所述的一种造纸预染色工艺，其特征在于，混合木浆中红松木绒毛浆和针叶木浆的质量比5-7：5。
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