CN117026676A - 一种聚离子复合物及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚离子复合物及其使用方法，属于造纸领域。包括25质量份的乙二醛接枝改性聚丙烯酰胺，4质量份的羧甲基纤维素碱溶物，25质量份的两性聚丙烯酰胺衍生物类增强剂；所述两性聚丙烯酰胺衍生物类增强剂先与羧甲基纤维素碱溶物混合，再与乙二醛接枝改性聚丙烯酰胺混合，所形成的胶体物质即为聚离子复合物。本发明通过在多个产品在线混合反应后，对纸张的内结合力提升有显著的效果，提高纸张内结合力的同时不影响纸机系统的保留和滤水；可以显著降低系统的淀粉的用量，可以降低淀粉对纸张带来的负面影响。
Description
技术领域
本发明属于造纸领域，尤其是一种聚离子复合物及其使用方法。
背景技术
由于目前市场回收纸的原料较差，细小纤维较多，同时由于白水封闭循环程度高，系统中电导率，胶体物质，溶解电荷等干扰物质增多，导致纸机纸页成形过程中干强剂和淀粉效率低，纸张强度提升困难。现在造纸原料纤维质量越来越差，成纸的强度提高成为目前纸厂面临的难题。
目前纸厂在造纸过程中为了提高纸张强度和品质，会向系统中添加增强化学品，一般影响纸张强度的因素：1)在单位纸张体积内，纤维-纤维之间接触点的数量，2)纤维-纤维接触区域内分子和纤维及分子之间的接触面积，3)分子结构对纤维之间连接力的影响，4)纤维-纤维接触区内，纤维和高分子直接形成的共价键。通常会向浆料系统中添加淀粉，两性聚丙烯酰胺类增强剂。通过化学物质改善影响纸张强度的因素，同时提高纸张的强度，但是过量的添加会对造纸系统产生负面影响。
对于聚丙烯酰胺类增强剂，过量添加量两性聚丙烯酰胺类增强剂，纸张的强度容易达到平顶区，继续增加两性聚丙烯酰胺类增强剂用量不能使纸张强度有显著提升；同时过量的使用两性聚丙烯酰胺类增强剂影响纸机系统脱水和保留。对于淀粉增强剂，过量添加淀粉会使浆料系统微生物生长增长，加剧纸机系统钙化，纸页的干燥变得困难。传统的增强方案给系统带来许多负面影响，需要我们研究一种纸张增强效果优异，且不影响系统的保留和滤水的增强方法。
经检索，中国发明专利(公布号为CN 103343480 A)公开了一种改性填料及其制备方法，应用其的造纸工艺及纸张，其含有填料，该改性填料还含有阳离子聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素和两性聚丙烯酰胺。但是该方案主要是通过依次添加阳离子聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素和两性聚丙烯酰胺，并包裹填料，然后改善填料在浆料中的保留，降低造纸成本，提高纸张的不透明度、白度、光泽度、平滑度、透气度、油墨吸收性及印刷适性。显然，该方案填料并不能够作为增强剂使用，且不影响系统的保留和滤水的前提下，增强纸张强度。
发明内容
为了克服上述技术缺陷，本发明提供一种聚离子复合物及其使用方法，以解决背景技术所涉及的问题。
本发明提供一种聚离子复合物，包括：20-30质量份的乙二醛接枝改性聚丙烯酰胺，2-6质量份的羧甲基纤维素碱溶物，20-30质量份的两性聚丙烯酰胺衍生物类增强剂；
所述两性聚丙烯酰胺衍生物类增强剂先与羧甲基纤维素碱溶物混合，再与乙二醛接枝改性聚丙烯酰胺混合，所形成的胶体物质即为聚离子复合物。
优选地或可选地，所述两性聚丙烯酰胺衍生物类增强剂至少包括两性聚丙烯酰胺干强剂，阴聚丙烯酰胺干强剂，聚丙烯酰胺树脂干强剂，支化或交联型聚丙烯酰胺，淀粉接枝聚丙烯酰胺中的一种；
所述乙二醛接枝改性聚丙烯酰胺至少包括乙二醛接枝改性支链状阳离子聚丙烯酰胺，乙二醛接枝网状聚丙烯酰胺中的一种。
优选地或可选地，所述羧甲基纤维素碱溶物的配置方法为：将羧甲基纤维素溶解在浓度为1wt％的氢氧化钠碱溶液中。
优选地或可选地，所述羧甲基纤维素碱溶物的浓度为1-8wt％。
优选地或可选地，所述两性聚丙烯酰胺衍生物类增强剂的分子量为50万-100万，有效含量15-20％；
所述乙二醛接枝改性聚丙烯酰胺的分子量500000-1000000；其质量离子度为15％-20％。
本发明还提供一种基于聚离子复合物的使用方法，包括：
在抄前混合浆池向浆料中加入两性聚丙烯酰胺衍生物类增强剂；
经过冲浆泵前，加入两性聚丙烯酰胺衍生物类增强剂、羧甲基纤维素碱溶液、乙二醛接枝改性聚丙烯酰胺的混合反应产生的聚离子复合物；
在浆料经过网前压力筛后，加入固体聚丙烯酰胺粉末。
优选地或可选地，所述聚离子复合物的用量为5-10公斤/吨绝干浆料；
所述固体聚丙烯酰胺粉末的用量为0.5±A公斤/吨绝干浆料，A值大小根据纸张匀度、白水浓度和成纸灰分进行调整。
优选地或可选地，所述两性聚丙烯酰胺衍生物类增强剂的分子量为50万-100万，有效含量15-20％；
所述乙二醛接枝改性聚丙烯酰胺的分子量500000-1000000；其质量离子度为15％-20％；
所述固体聚丙烯酰胺粉末的分子量：650-850万，其质量离子度20-30％。
优选地或可选地，所述两性聚丙烯酰胺衍生物类增强剂至少包括两性聚丙烯酰胺干强剂，阴聚丙烯酰胺干强剂，聚丙烯酰胺树脂干强剂，支化或交联型聚丙烯酰胺，淀粉接枝聚丙烯酰胺中的一种；
所述乙二醛接枝改性聚丙烯酰胺至少包括乙二醛接枝改性支链状阳离子聚丙烯酰胺，乙二醛接枝网状聚丙烯酰胺中的一种。
所述羧甲基纤维素碱溶物的配置方法为：将羧甲基纤维素溶解在浓度为1wt％的氢氧化钠碱溶液中；所述羧甲基纤维素碱溶物的浓度为1-8wt％。
本发明涉及一种聚离子复合物、及其应用和使用方法，相较于现有技术，具有如下有益效果：本发明使用羧甲基纤维素碱溶液和两性聚丙烯酰胺衍生物类增强剂混合，在等电点以上的碱性条件下更多的显阴电性，同时羧甲基纤维素也可以贡献更多的阴电性。其阴离子可以与乙二醛交联的阳离子聚丙烯酰胺结构适配形成团聚体结构，形成一种胶体物质，即为聚离子复合物，其相比单个高分子，其尺寸显著增大，能够和纤维之间形成更大的接触面，从而也增大了纤维之间的接触面积，从而更加有效的提升纸张强度；同时，聚离子复合物结构，能够和纤维之间形成更多的共价键和氢键，而且也增加了纤维-纤维之间接触点的数目。聚离子复合物的分子量比两种高分子各自的分子量都要大，有一定的助留效果，可以有效提升系统的细小组分保留，但这种高分子复合物的分子量又比助留剂的分子量小，其在增强和保留之间找到了最佳平衡点。聚离子复合物可以将堵塞滤水通道的细小组分絮聚在纤维上，从而打开滤水通道，改善网部滤水。同时该复合物可以改善其压榨脱水的通道，减少其压榨回湿。
本发明通过在多个产品在线混合反应后，对纸张的内结合力提升有显著的效果，提高纸张内结合力的同时不影响纸机系统的保留和滤水；可以显著降低系统的淀粉的用量，可以降低淀粉对纸张带来的负面影响。
附图说明
图1是本发明中聚离子复合物的混合流程图。
图2是本发明中造纸方法的混合流程图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
一种聚离子复合物包括：20-30质量份的乙二醛接枝改性聚丙烯酰胺，2-6质量份的羧甲基纤维素碱溶物，20-30质量份的两性聚丙烯酰胺衍生物类增强剂；优选为，25质量份的乙二醛接枝改性聚丙烯酰胺，4质量份的羧甲基纤维素碱溶物，25质量份的两性聚丙烯酰胺衍生物类增强剂。所述两性聚丙烯酰胺衍生物类增强剂先与羧甲基纤维素碱溶物混合，再与乙二醛接枝改性聚丙烯酰胺混合，所形成的胶体物质即为聚离子复合物。其中，所述两性聚丙烯酰胺衍生物类增强剂至少包括两性聚丙烯酰胺干强剂，阴聚丙烯酰胺干强剂，聚丙烯酰胺树脂干强剂，支化或交联型聚丙烯酰胺，淀粉接枝聚丙烯酰胺中的一种；所述两性聚丙烯酰胺衍生物类增强剂的分子量为50万-100万，有效含量15-20％。所述乙二醛接枝改性聚丙烯酰胺至少包括乙二醛接枝改性支链状阳离子聚丙烯酰胺，乙二醛接枝网状聚丙烯酰胺中的一种；所述乙二醛接枝改性聚丙烯酰胺的分子量500000-1000000；其质量离子度为15％-20％。所述羧甲基纤维素碱溶物的配置方法为：将羧甲基纤维素溶解在浓度为1wt％的氢氧化钠碱溶液中，质量浓度为1-8wt％，优选为5wt％。
该聚合物是由阳离子聚合物和阴离子聚合物所组成的高度亲水的复合结构，在水中通常都以胶体粒子的形式存在。这种由阴阳离子复合而成的团聚体，能够增加纤维-纤维之间的结合位点的数目，同时也能够增加聚合物分子和纤维之间共价键的数目，从而能够有效提高以回收纤维为原料的纸张强度，尤其是内结合力。
参阅附图2，一种基于聚离子复合物的使用方法，在抄前混合浆池向浆料中加入两性聚丙烯酰胺衍生物类增强剂10kg/吨绝干浆料，经过冲浆泵前，加入两性聚丙烯酰胺衍生物类增强剂，羧甲基纤维素碱溶液，乙二醛接枝改性聚丙烯酰胺的混合反应产生的聚离子复合物，添加量为5-10公斤/吨绝干浆，在浆料经过网前压力筛后，加入固体聚丙烯酰胺粉末，聚丙烯酰胺粉末添加量为0.5公斤/吨浆料。其中，所述聚离子复合物的用量为5-10公斤/吨绝干浆料；所述固体聚丙烯酰胺粉末的用量为0.5±A公斤/吨绝干浆料，A值大小根据纸张匀度、白水浓度和成纸灰分进行调整。所述两性聚丙烯酰胺衍生物类增强剂的分子量为50万-100万，有效含量15-20％；所述乙二醛接枝改性聚丙烯酰胺的分子量500000-1000000；其质量离子度为15％-20％；所述固体聚丙烯酰胺粉末的分子量：650-850万，其质量离子度20-30％。所述羧甲基纤维素碱溶物的配置方法为：将羧甲基纤维素溶解在浓度为1wt％的氢氧化钠碱溶液中；所述羧甲基纤维素碱溶物的浓度为1-8wt％，优选为5wt％。
在纸机的提浆泵前添加两性聚丙烯酰胺衍生物类增强剂，在两性聚丙烯酰胺衍生物类增强剂之后提浆泵之前或冲浆泵前添加两性聚丙烯酰胺衍生物类增强剂，羧甲基纤维素碱溶液，乙二醛接枝改性聚丙烯酰胺反应后的聚离子复合物，用量5-10公斤/吨绝干浆料，在压力筛后使用聚丙烯酰胺粉末，其用量达到0.5公斤/吨绝干浆料后，聚丙烯酰胺的粉末可以根据系统的纸张匀度，白水浓度和成纸灰分进行适量的调整。
下面结合实施例，对本发明作进一步说明，所述的实施例的示例旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
实施例1
实验室造纸抄片工艺：浆料(回收箱板纸)经过碎浆，然后进行打浆和疏解，取一定浆料加入3kg/t的硫酸铝，用搅拌器进行搅拌，搅拌1min后，添加20kg/t的两性聚丙烯酰胺干强剂，然后搅拌1min，再添加0.5kg/t的助留剂阳离子聚丙烯酰胺粉末,搅拌1min，进行抄片，然后进行压榨，进行烘干，挂在实验室里平衡水分，测纸张强度。
实施例2
实验室造纸抄片工艺：浆料(回收箱板纸)经过碎浆，然后进行打浆和疏解，取一定浆料加入3kg/t的硫酸铝，用搅拌器进行搅拌，搅拌1min后，添加10kg/t的两性聚丙烯酰胺干强剂，然后搅拌1min，再添加10kg/t的乙二醛接枝改性聚丙烯酰胺，搅拌1min，再添加0.5kg/t的助留剂阳离子聚丙烯酰胺粉末,搅拌1min，进行抄片，然后进行压榨，进行烘干，挂在实验室里平衡水分，测纸张强度。
实施例3
实验室造纸抄片工艺：浆料(回收箱板纸)经过碎浆，然后进行打浆和疏解，取一定浆料加入3kg/t的硫酸铝，用搅拌器进行搅拌，搅拌1min后，添加10kg/t的两性聚丙烯酰胺干强剂，然后搅拌1min，再添加10kg/t乙二醛接枝改性聚丙烯酰胺和两性聚丙烯酰胺干强剂混合液(混合质量比例为1:1)，搅拌1min，再添加0.5kg/t的助留剂阳离子聚丙烯酰胺粉末,搅拌1min，进行抄片，然后进行压榨，进行烘干，挂在实验室里平衡水分，测纸张强度。
实施例4
实验室造纸抄片工艺：浆料(回收箱板纸)经过碎浆，然后进行打浆和疏解，取一定浆料加入3kg/t的硫酸铝，用搅拌器进行搅拌，搅拌1min后，添加10kg/t的两性聚丙烯酰胺干强剂，然后搅拌1min，再添加由5kg/t的乙二醛接枝改性聚丙烯酰胺和5kg/t的两性聚丙烯酰胺衍生物类增强剂混合后再与0.8kg/t羧甲基纤维素碱溶液混合得到的混合溶液，搅拌1min，再添加0.5kg/t的助留剂阳离子聚丙烯酰胺粉末,搅拌1min，进行抄片，然后进行压榨，进行烘干，挂在实验室里平衡水分，测纸张强度。
实施例5
实验室造纸抄片工艺：浆料(回收箱板纸)经过碎浆，然后进行打浆和疏解，取一定浆料加入3kg/t的硫酸铝，用搅拌器进行搅拌，搅拌1min后，添加10kg/t的两性聚丙烯酰胺干强剂，然后搅拌1min，在添加由5kg/t的两性聚丙烯酰胺衍生物类增强剂和0.8kg/t羧甲基纤维素碱溶液混合后再与5kg/t的乙二醛接枝改性聚丙烯酰胺混合得到的混合溶液，再添加0.5kg/t的助留剂阳离子聚丙烯酰胺粉末,搅拌1min，进行抄片，然后进行压榨，进行烘干，挂在实验室里平衡水分，测纸张强度。
实施例6
实验室造纸抄片工艺：浆料(回收箱板纸)经过碎浆，然后进行打浆和疏解，取一定浆料加入3kg/t的硫酸铝，用搅拌器进行搅拌，搅拌1min后，添加10kg/t的两性聚丙烯酰胺干强剂，然后搅拌1min，在添加由5kg/t的乙二醛接枝改性聚丙烯酰胺和0.8kg/t羧甲基纤维素碱溶液混合后再与5kg/t两性聚丙烯酰胺衍生物类增强剂的混合得到的混合溶液，再添加0.5kg/t的助留剂阳离子聚丙烯酰胺粉末,搅拌1min，进行抄片，然后进行压榨，进行烘干，挂在实验室里平衡水分，测纸张强度。
对比例1
浆料(回收箱板纸)经过碎浆，然后进行打浆和疏解，取一定浆料加入3kg/t的硫酸铝，用搅拌器进行搅拌，搅拌1min后，添加0.5kg/t的助留剂阳离子聚丙烯酰胺粉末,搅拌1min，进行抄片，然后进行压榨，进行烘干，挂在实验室里平衡水分，测纸张强度。
结果测试：
将实施例1～6与对比例1得到的实验室抄纸的耐破指数，环压指数，层间结合强度进行评估。其测试结果如下表所示：
讨论：
通过对比实施例1至6以及对比例1，我们可以看出：实施例5采用使用羧甲基纤维素碱溶液和两性聚丙烯酰胺衍生物类增强剂混合，然后再与乙二醛交联的阳离子聚丙烯酰胺结构适配形成聚离子复合物，该聚离子复合物能够打破两性聚丙烯酰胺类增强剂所达到的平顶区，更加有效的提升纸张强度；同时，聚离子复合物可以将堵塞滤水通道的细小组分絮聚在纤维上，从而打开滤水通道，改善网部滤水。同时该复合物可以改善其压榨脱水的通道，减少其压榨回湿。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
Claims (9)
1.一种聚离子复合物，其特征在于，包括：20-30质量份的乙二醛接枝改性聚丙烯酰胺，2-6质量份的羧甲基纤维素碱溶物，20-30质量份的两性聚丙烯酰胺衍生物类增强剂；
所述两性聚丙烯酰胺衍生物类增强剂先与羧甲基纤维素碱溶物混合，再与乙二醛接枝改性聚丙烯酰胺混合，所形成的胶体物质即为聚离子复合物。
2.根据权利要求1所述的聚离子复合物，其特征在于，所述两性聚丙烯酰胺衍生物类增强剂至少包括两性聚丙烯酰胺干强剂，阴聚丙烯酰胺干强剂，聚丙烯酰胺树脂干强剂，支化或交联型聚丙烯酰胺，淀粉接枝聚丙烯酰胺中的一种；
所述乙二醛接枝改性聚丙烯酰胺至少包括乙二醛接枝改性支链状阳离子聚丙烯酰胺，乙二醛接枝网状聚丙烯酰胺中的一种。
3.根据权利要求1所述的聚离子复合物，其特征在于，所述羧甲基纤维素碱溶物的配置方法为：将羧甲基纤维素溶解在浓度为1wt％的氢氧化钠碱溶液中。
4.根据权利要求3所述的聚离子复合物，其特征在于，所述羧甲基纤维素碱溶物的浓度为1-8wt％。
5.根据权利要求1所述的聚离子复合物，其特征在于，所述两性聚丙烯酰胺衍生物类增强剂的分子量为50万-100万，固含量15-20％；
所述乙二醛接枝改性聚丙烯酰胺的分子量500000-1000000；其质量离子度为15％-20％。
6.一种基于权利要求1至5任一项聚离子复合物的使用方法，其特征在于，包括：
在抄前混合浆池向浆料中加入两性聚丙烯酰胺衍生物类增强剂；
经过冲浆泵前，加入两性聚丙烯酰胺衍生物类增强剂、羧甲基纤维素碱溶液、乙二醛接枝改性聚丙烯酰胺的混合反应产生的聚离子复合物；
在浆料经过网前压力筛后，加入固体聚丙烯酰胺粉末。
7.根据权利要求6所述的基于聚离子复合物的使用方法，其特征在于，所述聚离子复合物的用量为5-10公斤/吨绝干浆料；
所述固体聚丙烯酰胺粉末的用量为0.5±A公斤/吨绝干浆料，A值大小根据纸张匀度、白水浓度和成纸灰分进行调整。
8.根据权利要求6所述的基于聚离子复合物的使用方法，其特征在于，所述两性聚丙烯酰胺衍生物类增强剂的分子量为50万-100万，有效含量15-20％；
所述乙二醛接枝改性聚丙烯酰胺的分子量500000-1000000；其质量离子度为15％-20％；
所述固体聚丙烯酰胺粉末的分子量：650-850万，其质量离子度20-30％。
9.根据权利要求6所述的基于聚离子复合物的使用方法，其特征在于，所述两性聚丙烯酰胺衍生物类增强剂至少包括两性聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺树脂，支化或交联型聚丙烯酰胺，淀粉接枝聚丙烯酰胺中的一种；
乙二醛接枝改性聚丙烯酰胺至少包括乙二醛接枝改性支链状阳离子聚丙烯酰胺，乙二醛接枝网状聚丙烯酰胺，乙二醛化聚丙烯酰胺中的一种；
所述羧甲基纤维素碱溶物的配置方法为：将羧甲基纤维素溶解在浓度为1wt％的氢氧化钠碱溶液中；所述羧甲基纤维素碱溶物的浓度为1-8wt％。
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