CN1244402C

CN1244402C - 一种助留助滤剂及其制备方法

Info

Publication number: CN1244402C
Application number: CN 02137298
Authority: CN
Inventors: 詹金明; 王松叶
Original assignee: AOXING CHITIN Co Ltd YUHUAN COUNTY
Current assignee: AOXING CHITIN Co Ltd YUHUAN COUNTY
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2006-03-08
Anticipated expiration: 2022-09-30
Also published as: CN1415409A

Abstract

本发明属于化工技术领域，特别是提供了一种助留助滤剂及其制备方法，它解决了目前在造纸领域中助留助滤剂所存在的添加量大、操作繁琐、保存期短、使用效果不理想等问题。本助留助滤剂基本上由壳聚糖、阳离子聚丙烯酰胺和水所组成。在本助留助滤剂中，壳聚糖与纤维之间有较强的结合力，同时通过采用适当比例的阳离子化合物对壳聚糖进行改性，可以充分发挥壳聚糖的强离子性与聚合物高分子链长的双重特性，所以该助留助滤剂是集强电荷中和能力和强的架桥能力于一身。本助留助滤剂可以显著提高细小纤维和填料的留着率，无毒无腐蚀性，且适合性强，不受其它盐类的影响，广泛适用于木浆、草浆，并可在各种造纸机上生产各类纸种。

Description

一种助留助滤剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种助留助滤剂，特别是一种造纸用的助留助滤剂及其制备方法。

背景技术

在造纸过程中，使用助留助滤剂有以下优点：

1、可以增加纸机浆料中细小纤维和填料的留着，降低吨纸浆耗，网下白水浓度也会显著降低。

2、可以改善纸页的两面性，使纸页的均匀度、白度、平滑度、印刷适应性都有所提高。

3、由于填料留着率的提高和助滤作用也使得湿纸页再网部和压榨的脱水速度提高，从而提高纸机车速，增加产量。

4、毛毯较清洁，延长使用寿命，降低干燥部蒸气的消耗量。

因此，助留助滤剂在造纸领域已得到广泛应用。

目前造纸工业中较常见的助留助滤剂有阳离子淀粉和交联物聚丙烯酰胺等。如中国专利99113919.4提供的“草浆造纸用助滤、助留剂”，它就是一种多元增效型淀粉衍生物，通过三步反应得到，即阳离子醚化反应、阴离子化反应和复合反应。该助留助滤剂的基本原理是利用产品分子中的阳离子取代基可以防止草浆体系中阴离子杂质的干扰而对其分子中的阴离子取代基起保护作用。但阳离子淀粉作助留助滤剂存在着明显的缺点：添加量大、使用时必须糊化、操作烦琐、保存期短，且使用效果不理想。

而交联物聚丙烯酰胺只有在较强酸性条件下，氢离子才与叔胺基结合产生一带正电荷的阳离子基团。但即使在酸性抄纸中，浆料的酸度也不是很高的，产生作用的主要是叔胺形式的基团。由于其他电荷较弱，聚丙烯酰胺分子与纤维之间的静电作用较小，其助留助滤效果亦不明显。

因此，人们期望寻找一种具有较强阳离子基团、与纤维之间的结合力较强、用量省、操作简单的造纸助剂。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种具有较强阳离子基团、与纤维之间的结合力较强、操作方便的助留助滤剂。

本发明的另一目的是提供上述助留助滤剂的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用了下列技术方案：本助留助滤剂基本上由壳聚糖、阳离子聚丙烯酰胺和水所组成。在本助留助滤剂中，壳聚糖属于天然聚合物，其分子链中含有较强阳离子性基团，是一种水溶性的线性高分子，与纤维之间的结合力较强。同时，通过采用适当比例的阳离子化合物对壳聚糖进行改性，可以充分发挥壳聚糖的强离子性与聚合物高分子链长的双重特性，所以该助留助滤剂是集强电荷中和能力和强的架桥能力于一身。

在上述的助留助滤剂中，壳聚糖占总重量的重量百分比为0.1％～10％，阳离子聚丙烯酰胺占总重量的重量百分比为0.2％～20％。

在上述的助留助滤剂中，壳聚糖占总重量的重量百分比最佳范围为0.5％～5％，阳离子聚丙烯酰胺占总重量的重量百分比最佳范围为1％～10％。

本助留助滤剂的作用机理主要是依据絮凝理论。纤维表面的细纤维由于电荷中和发生收缩使纤维的比表面下降，结合水量减少致使对液体的阻力减少；同时，由于纤维与固体细料的絮聚，从而减少了湿纸层间微孔结构的堵塞，增加了纸页的渗透性能。在造纸过程中，本助留助滤剂具体表现在下列三个方面：

1、表面电荷中和：纸浆加填料均带阴电荷，加入本阳离子助留助滤剂后，可降低Zeta电位，当Zeta电位接近于零时，形成微絮聚体。

2、补丁结合：由于阳离子助留助滤剂在纸表面和填料粒子间产生吸附，形成具有阳电荷的嵌镶状中心。助留助滤剂表面阳电荷的静电，可以吸引表面仍为阴电荷的纸浆和填料粒子。

3、架桥结合：助留助滤剂的分子量很大，有很长的分子链，可使纤维与多个固体细料发生桥联，从而相互产生絮聚。

上述助留助滤剂的制备方法是按下列步骤进行的(本案专利中的份数均为重量份)：

1、壳聚糖溶解：壳聚糖0.5～1份用稀的酸1～10份在10～50℃的温度下搅拌溶解，并用滤布过滤。

最好是将稀酸加热至40～50℃，以加快其溶解的速度。

上述稀酸的浓度一般在5％以下。

这里，所述的酸可以是有机酸或者无机酸。通常，有机酸可以是甲酸、乙酸、丙酸、丙酮酸、柠檬酸、乳酸、水杨酸。无机酸可以是盐酸、硫酸、磷酸。

2、聚丙烯酰胺溶解：在反应釜中将阳离子聚丙烯酰胺1～2份慢慢加入10～50份的水中，加热至30～50℃，搅拌溶解。阳离子聚丙烯酰胺的电荷度为30％，分子量大于300万道尔顿。

3、引发：待聚丙烯酰胺溶解后，在反应釜中加入引发剂甲醛0.01～0.5份，搅拌反应10～120分钟。

这里甲醛为试剂级或者工业级。

4、交联：将溶解好的壳聚糖溶液加入反应釜中，搅拌，加水使总重量达到100份，反应10～120分钟，控制PH值在3～6之间，然后降温出料，边过滤边装入塑料桶内。

显然，上述制备方法所得到的助留助滤剂还含有酸和甲醛的成份。

与现有技术相比，在造纸工业中采用本发明提供的助留助滤剂后，具有下列优点：

1、可以显著提高细小纤维和填料的留着率，保留率在25％以上，吨纸加入助留剂后可节约干浆料30至50公斤以上。

2、由于本助留助滤剂在PH值5至8范围内均有效，故其适合性强，不受其它盐类的影响，广泛适用于木浆、草浆，并可在各种造纸机上生产各类纸种。

3、本助留助滤剂属于天然产物改性产品，无毒无腐蚀性，且无二次公害，不易爆易燃。

4、本产品可显著降低网下白水浓度，减少细小纤维和填料的流失，降低白水污染负荷。

5、采用本助留助滤剂后，在造纸过程中将有利于提高纸机的车速，增加产量。

具体实施方式

本实施例中，将冰乙酸2公斤溶解在100公斤水中，搅拌均匀后加入8公斤壳聚糖，加热40～50℃，搅拌溶解并用滤布过滤。另外，在反应釜中加入400公斤的水，边搅拌边慢慢加入阳离子聚丙烯酰胺10公斤，大约30分钟内加完，防止结块，加热至40～50℃搅拌溶解。待聚丙烯酰胺溶解好后，在反应釜中加入引发剂甲醛250ml，搅拌反应30分钟。然后将溶解好的壳聚糖溶液加入反应釜中，搅拌，并加水至1吨，反应时间为30分钟，控制pH值4.5。降温出料，边过滤边装入塑料桶内。

这样制得的助留助滤剂，其外观为淡黄色或白色粘稠液体，表现粘度≤500mpa.S，比重1.07～1.20，PH值4～6，离子度35～55％，稳定性6个月，其用量为每吨纸2～6公斤。

应用效果试验

应用1-将本助留助滤剂与现有的几种助留剂作对比实验。

采用硫酸盐草浆，填料用量为20％，助留剂按照通常的推荐用量，其实验室的检测结果如下：

样品	抗张指数/N.m/g	耐破指数/Kpa.m²/g	灰份/％
样品	抗张指数/N.m/g	耐破指数/Kpa.m²/g	灰份/％	不加助留剂	32.91	0.72	11.08
本助留助滤剂	29.46	0.58	16.09	不加助留剂	32.91	0.72	11.08
本助留助滤剂	29.46	0.58	16.09	双元助留剂	24.87	0.48	15.68
阳离子淀粉	32.70	0.69	12.98	双元助留剂	24.87	0.48	15.68

从对比实验的数据可以看出，采用本助留助滤剂后，其抗张指数和耐破指数均有明显下降，而灰份有所提高。

应用2-将本助留助滤剂与聚丙烯酰胺作对比试验。

1、试验目的：考查本助留助滤剂在降低白水浓度，提高填料留着率方面的情况。

2、试验方法：

(1)助留剂稀释浓度为0.5％。

(2)加入方法：用流量计准确计量，连续加添。

(3)加入位置：纸机前稳浆箱处。

(4)取样办法：将聚丙烯酰胺样与本助留助滤剂样，分别取三组平行对比。

3、工艺条件：

纸机：1760长网多缸纸机；生产品种：70g/m²书写纸；车速：150m/min。

4、试验数据

样品	加入量(kg/t)	成纸灰分(％)	填料留着率(％)	平均填料留着率(％)	白水浓度(‰)	平均白水浓度(‰)
样品	加入量(kg/t)	成纸灰分(％)	填料留着率(％)	平均填料留着率(％)	白水浓度(‰)	平均白水浓度(‰)	聚丙烯酰胺	/	14.1	73.3	66.0	2.719	2.4760
/	12.0	58.7	2.233					/	14.1	73.3		2.719
/	12.0	58.7	2.233	本助留助滤剂	4	13.87		73.7	76.5	2.180		1.8875
8	14.79	79.3	1.595		4	13.87		73.7		2.180

5、试验结论

使用聚丙烯酰胺时，填料留着率为66.0％，平均白水浓度为2.4760‰；使用本助留助滤剂后，填料留着率提高到76.5％，平均白水浓度下降至1.8875‰。因此，本助留助滤剂可以明显提高填料留着率和降低白水浓度，由此可以节约浆耗，减少细小纤维和滑石粉的流失，降低生产成本。

Claims

1、一种助留助滤剂，其特征在于该助留助滤剂是由壳聚糖酸性溶液、阳离子聚丙烯酰胺水溶液经甲醛引发形成的交联物，其中壳聚糖占该助留助滤剂的总重量的重量百分比为0.1％～10％，阳离子聚丙烯酰胺占该助留助滤剂的总重量的重量百分比为0.2％～20％。

2、根据权利要求1所述的助留助滤剂，其特征在于所述的壳聚糖占该助留助滤剂的总重量的重量百分比为0.5％～5％，阳离子聚丙烯酰胺占该助留助滤剂的总重量的重量百分比为1％～10％。

3、一种如权利要求1或2所述的助留助滤剂的制备方法，其特征在于该制备方法是按下列步骤进行的(本案专利中的份数均为重量份)：

(1)、壳聚糖溶解：壳聚糖0.5～1份用浓度在5％以下的稀酸1～10份在10～50℃的温度下搅拌溶解，并用滤布过滤；

(2)、聚丙烯酰胺溶解：在反应釜中将阳离子聚丙烯酰胺1～2份慢慢加入10～50份的水中，加热至30～50℃，搅拌溶解；

(3)、引发：待聚丙烯酰胺溶解后，在反应釜中加入引发剂甲醛0.01～0.5份，搅拌反应10～120分钟；

(4)、交联：将溶解好的壳聚糖溶液加入反应釜中，搅拌，加水使总重量达到100份，反应10～120分钟，控制PH值在3～6之间，然后降温出料，边过滤边装入塑料桶内。

4、根据权利要求3所述的助留助滤剂的制备方法，其特征在于在壳聚糖溶解步骤中将稀酸加热至40～50℃。

5、根据权利要求3所述的助留助滤剂的制备方法，其特征在于所述的酸是有机酸或者无机酸。

6、根据权利要求5所述的助留助滤剂的制备方法，其特征在于所述的有机酸是甲酸、乙酸、丙酸、丙酮酸、柠檬酸、乳酸或者水杨酸。

7、根据权利要求5所述的助留助滤剂的制备方法，其特征在于所述的无机酸是盐酸、硫酸或者磷酸。