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一种造纸填料的制备方法

阅读:137发布:2020-05-08

专利汇可以提供一种造纸填料的制备方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种造纸填料的制备方法,属于造纸技术领域。本发明以复合颗粒作为 基础 原料,通过利用 磁选 去除其中的 铁 元素,再将其与 盐酸 进行混合,与 碳 酸钠及活性剂进行混合形成碳酸 钙 等复合颗粒,增强了填料的性能,使用氢 氧 化钠溶液进行再次除杂,对其表面进行改性,提高耐 水 性能,增强分散性,再与 单体 等进行混合,增强了颗粒表面的活性,增强颗粒与纸张的结合能 力 ,最后通过多孔颗粒在其表面进行沉积,进一步增强了填料的 吸附 性能, 硝酸 铈铵的催化作用,可以有效将己内酰胺与 纤维 素进行结合,进步增强了填料与纸张的结合性能,提高纸张的强度,避免了纸张强度的降低。本发明解决了目前纸张填料的加入,易导致纸张的强度性能下降较大的问题。,下面是一种造纸填料的制备方法专利的具体信息内容。

1.一种造纸填料的制备方法,其特征在于,该制备方法包括如下步骤:
(1)取复合颗粒与盐酸溶液按质量比4~6:9~12进行超声震荡,过滤,收集滤液,将滤液、酸钠及活性剂按质量比7~9:5:1~3,搅拌均匀,加热,静置;
(2)待静置结束后,进行过滤,收集滤渣,将滤渣与氢化钠溶液按质量比3:6~8进行混合搅拌,过滤,收集滤饼,烘干,粉碎,过筛,收集过筛颗粒;
(3)按重量份数计,取160~180份混合溶液、40~50份过筛颗粒、10~12份单体、6~9份金属盐、3~5份添加剂、0.5~0.8份引发剂,首先将混合溶液、过筛颗粒及添加剂放入反应釜中,搅拌,预热;
(4)在预热结束后,再加入单体、金属盐及引发剂,氮气保护,升温,搅拌反应,喷雾干燥,收集干燥物;
(5)将干燥物、多孔颗粒及按质量比7~9:1~2:16进行超声震荡,再加入干燥物质量
10~30%的增效剂,搅拌混合,冷冻干燥,收集冷冻干燥物,粉碎,收集粉碎物,即得造纸填料。
2.根据权利要求1所述造纸填料的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中复合颗粒为将高炉渣、氧化按质量比6~8:2~7进行球磨,磁选除杂,收集剩余物,即得复合颗粒。
3.根据权利要求1所述造纸填料的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中活性剂为聚乙烯吡咯烷、十二烷基苯磺酸钠按质量比3:1~5混合而成。
4.根据权利要求1所述造纸填料的制备方法,其特征在于,所述混合溶液为丙酮、乙醇溶液按体积比3:9~13混合而成。
5.根据权利要求1所述造纸填料的制备方法,其特征在于,所述单体为丙烯酰胺及丙烯酸按质量比13~16:3进行混合而成。
6.根据权利要求1所述造纸填料的制备方法,其特征在于,所述金属盐为氯化、氯化镁中的任意一种。
7.根据权利要求1所述造纸填料的制备方法,其特征在于,所述添加剂为γ-丙基三乙氧基烷、二甲基二乙氧基硅烷中的任意一种。
8.根据权利要求1所述造纸填料的制备方法,其特征在于,所述引发剂为过硫酸、过硫酸铵中的任意一种。
9.根据权利要求1所述造纸填料的制备方法,其特征在于,所述步骤(5)中多孔颗粒的制备方法为将二氧化硅、水及聚乙烯吡咯烷酮按质量比9~11:20进行混合,再加入水体积3~5%的氢氟酸溶液,搅拌,调节pH至中性,加入二氧化硅质量6~15%的硝酸铈铵,混合均匀,喷雾干燥,即得多孔颗粒。
10.根据权利要求1所述造纸填料的制备方法,其特征在于,所述步骤(5)中增效剂为己内酰胺。

说明书全文

一种造纸填料的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种造纸填料的制备方法,属于造纸技术领域。

背景技术

[0002] 矿物粉体材料在造纸领域使用的重要意义有三个方面:①充分利用不同矿物自身具有的不同结构特性和物理化学特性,来改善纸张性能,如增加纸张的不透明度、白度、改善纸张的印刷性能、改善纸张表面平滑度、阻燃等,以满足不同用途纸张的需要;②利用天然矿物制成品的低廉价格,降低纸张生产成本;③人类对环境保护意识的增强,求减少天然纤维用量,特别是扼制森林资源的过度开采,同时又要满足日益增长的纸张需求。 加填就是向纸料中加入白色矿物的微细颜料或合成填料,改进纸的性质,更好地满足使用的要求和节省纸浆,降低产品成本。填料加入量可占到纸料组分的20~40%,填料已成为现代造纸中不可或缺的重要组分之一。提高填料的留着率,一方面可以降低生产成本,另一方面可以减少对环境的污染负荷。然而,把矿物填料应用于造纸过程,随着纸张中填料加入量的增加,加填的负效应也逐渐显现出来,如纸张的强度性能下降、施胶效果变差、造纸网寿命缩短、印刷中易出现掉毛掉粉现象等。
[0003] 目前有多种矿物原料被用作造纸填料,主要包括高岭土、二二氧化和滑石粉等。碳酸钙作为填料有其独特的优势:适应中性造纸发展的趋势,对涂布胶粘剂需要量少,较好的流变性,是目前应用较多的填料之一。
[0004] 近些年来,国内外对改善碳酸钙填料的加填性能的研究十分活跃:预絮聚技术,纤维细胞内加填,原位加填,表面改性技术等。其中,填料的表面改性在近来年研究尤为活跃,有基于天然高分子膜的改性技术、基于聚合物的改性技术、基于表面活性剂离子化改性、基于无机化合物的改性与处理技术等。尽管目前对填料的改性技术研究日益广泛和深入,但真正能应用于生产实践的技术非常有限。这主要存在四个方面的问题:一是填料改性的工艺复杂,成本太高;二是填料改性的效果不明显,随着填料的加入,纸张的强度性能下降较大;三是改性填 料的稳定性不够,增加纸机湿部负荷,四是对成纸光学性能产生负面影响。因此亟需提供一种可以不影响纸张强度性能的填料。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题:针对目前纸张填料的加入,易导致纸张的强度性能下降较大的问题,本发明提供了一种纸张填料的制备方法。
[0006] 为解决上述技术问题,本发明采用如下所述的技术方案是:一种造纸填料的制备方法,该制备方法包括如下步骤:
(1)取复合颗粒与盐酸溶液按质量比4~6:9~12进行超声震荡,过滤,收集滤液,将滤液、碳酸钠及活性剂按质量比7~9:5:1~3,搅拌均匀,加热,静置;
(2)待静置结束后,进行过滤,收集滤渣,将滤渣与氢氧化钠溶液按质量比3:6~8进行混合搅拌,过滤,收集滤饼,烘干,粉碎,过筛,收集过筛颗粒;
(3)按重量份数计,取160~180份混合溶液、40~50份过筛颗粒、10~12份单体、6~9份金属盐、3~5份添加剂、0.5~0.8份引发剂,首先将混合溶液、过筛颗粒及添加剂放入反应釜中,搅拌,预热;
(4)在预热结束后,再加入单体、金属盐及引发剂,氮气保护,升温,搅拌反应,喷雾干燥,收集干燥物;
(5)将干燥物、多孔颗粒及水按质量比7~9:1~2:16进行超声震荡,再加入干燥物质量
10~30%的增效剂,搅拌混合,冷冻干燥,收集冷冻干燥物,粉碎,收集粉碎物,即得造纸填料。
[0007] 所述步骤(1)中复合颗粒为将高炉渣、氧化钙按质量比6~8:2~7进行球磨,磁选除杂,收集剩余物,即得复合颗粒。
[0008] 所述步骤(1)中活性剂为聚乙烯吡咯烷、十二烷基苯磺酸钠按质量比3:1~5混合而成。
[0009] 所述混合溶液为丙酮、乙醇溶液按体积比3:9~13混合而成。
[0010] 所述单体为丙烯酰胺及丙烯酸按质量比13~16:3进行混合而成。
[0011] 所述金属盐为氯化、氯化镁中的任意一种。
[0012] 所述添加剂为γ-丙基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷中的任意一种。
[0013] 所述引发剂为过硫酸、过硫酸铵中的任意一种。
[0014] 所述步骤(5)中多孔颗粒的制备方法为将二氧化硅、水及聚乙烯吡咯烷酮按质量比9~11:20进行混合,再加入水体积3~5%的氢氟酸溶液,搅拌,调节pH至中性,加入二氧化硅质量6~15%的硝酸铈铵,混合均匀,喷雾干燥,即得多孔颗粒。
[0015] 所述步骤(5)中增效剂为己内酰胺。
[0016] 本发明与其他方法相比,有益技术效果是:本发明以复合颗粒作为基础原料,通过利用磁选去除其中的元素,再将其与盐酸进行混合,将其中的氧化钙、氧化铝等氧化金属形成可溶性金属盐,与碳酸钠及活性剂进行混合形成碳酸钙等复合颗粒,使碳酸钙表面及内部包裹部分金属元素,增加了碳酸钙的粒径,增强了填料的性能,使用氢氧化钠溶液进行再次除杂,随后与添加剂进行混合,对其表面进行改性,提高耐水性能,增强分散性,再与单体等进行混合,通过单体的聚合实现对颗粒表面的包裹,并且对加入的金属离子进行吸附,增强了颗粒表面的活性,增强了颗粒与纸张的结合能力,最后通过多孔颗粒在其表面进行沉积,进一步增强了填料的吸附性能,并且内部负载硝酸铈铵,通过在使用过程中,硝酸铈铵的催化作用,可以有效将己内酰胺与纤维素进行结合,进步增强了填料与纸张的结合性能,提高了纸张的强度,避免了纸张强度的降低。

具体实施方式

[0017] 复合颗粒为将高炉渣、氧化钙按质量比6~8:2~7以800r/min进行球磨20min,磁选除杂,收集剩余物,即得复合颗粒。
[0018] 活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠按质量比3:1~5混合而成。
[0019] 混合溶液为丙酮、0.3mol/L乙醇溶液按体积比3:9~13混合而成。
[0020] 单体为丙烯酰胺及丙烯酸按质量比13~16:3进行混合而成。
[0021] 金属盐为氯化铝、氯化镁中的任意一种。
[0022] 添加剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷中的任意一种。
[0023] 引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵中的任意一种。
[0024] 多孔颗粒的制备方法为将二氧化硅、水及聚乙烯吡咯烷酮按质量比9~11:20进行混合10min,再加入水体积3~5%的质量分数为20%的氢氟酸溶液,搅拌4~6h,调节pH至中性,加入二氧化硅质量6~15%的硝酸铈铵,混合均匀,喷雾干燥,即得多孔颗粒。
[0025] 增效剂为己内酰胺。
[0026] 一种造纸填料的制备方法,该制备方法包括如下步骤:(1)取复合颗粒与1.3mol/L盐酸溶液按质量比4~6:9~12进行超声震荡15min,过滤,收集滤液,将滤液、碳酸钠及活性剂按质量比7~9:5:1~3,搅拌均匀,加热至60~65℃,静置6h;
(2)待静置结束后,进行过滤,收集滤渣,将滤渣与1.3mol/L氢氧化钠溶液按质量比3:6~8进行混合搅拌,过滤,收集滤饼,烘干,粉碎,过500目筛,收集过筛颗粒;
(3)按重量份数计,取160~180份混合溶液、40~50份过筛颗粒、10~12份单体、6~9份金属盐、3~5份添加剂、0.5~0.8份引发剂,首先将混合溶液、过筛颗粒及添加剂放入反应釜中,搅拌,在45℃预热50min;
(4)在预热结束后,再加入单体、金属盐及引发剂,氮气保护,升温至60℃,搅拌反应5~
7h,喷雾干燥,收集干燥物;
(5)将干燥物、多孔颗粒及水按质量比7~9:1~2:16进行超声震荡,再加入干燥物质量
10~30%的增效剂,搅拌混合,冷冻干燥,收集冷冻干燥物,以800r/min粉碎30~40min,收集粉碎物,即得造纸填料。
[0027] 实施例1复合颗粒为将高炉渣、氧化钙按质量比8:7以800r/min进行球磨20min,磁选除杂,收集剩余物,即得复合颗粒。
[0028] 活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠按质量比3:5混合而成。
[0029] 混合溶液为丙酮、0.3mol/L乙醇溶液按体积比3:13混合而成。
[0030] 单体为丙烯酰胺及丙烯酸按质量比16:3进行混合而成。
[0031] 金属盐为氯化铝。
[0032] 添加剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
[0033] 引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵中的任意一种。
[0034] 多孔颗粒的制备方法为将二氧化硅、水及聚乙烯吡咯烷酮按质量比11:20进行混合10min,再加入水体积5%的质量分数为20%的氢氟酸溶液,搅拌6h,调节pH至中性,加入二氧化硅质量15%的硝酸铈铵,混合均匀,喷雾干燥,即得多孔颗粒。
[0035] 增效剂为己内酰胺。
[0036] 一种造纸填料的制备方法,该制备方法包括如下步骤:(1)取复合颗粒与1.3mol/L盐酸溶液按质量比6:12进行超声震荡15min,过滤,收集滤液,将滤液、碳酸钠及活性剂按质量比9:5:3,搅拌均匀,加热至65℃,静置6h;
(2)待静置结束后,进行过滤,收集滤渣,将滤渣与1.3mol/L氢氧化钠溶液按质量比3:8进行混合搅拌,过滤,收集滤饼,烘干,粉碎,过500目筛,收集过筛颗粒;
(3)按重量份数计,取180份混合溶液、50份过筛颗粒、12份单体、9份金属盐、5份添加剂、0.8份引发剂,首先将混合溶液、过筛颗粒及添加剂放入反应釜中,搅拌,在45℃预热
50min;
(4)在预热结束后,再加入单体、金属盐及引发剂,氮气保护,升温至60℃,搅拌反应7h,喷雾干燥,收集干燥物;
(5)将干燥物、多孔颗粒及水按质量比9:2:16进行超声震荡,再加入干燥物质量30%的增效剂,搅拌混合,冷冻干燥,收集冷冻干燥物,以800r/min粉碎40min,收集粉碎物,即得造纸填料。
[0037] 实施例2复合颗粒为将高炉渣、氧化钙按质量比7:4以800r/min进行球磨20min,磁选除杂,收集剩余物,即得复合颗粒。
[0038] 活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠按质量比3:4混合而成。
[0039] 混合溶液为丙酮、0.3mol/L乙醇溶液按体积比3:12混合而成。
[0040] 单体为丙烯酰胺及丙烯酸按质量比15:3进行混合而成。
[0041] 金属盐为氯化铝。
[0042] 添加剂为二甲基二乙氧基硅烷。
[0043] 引发剂为过硫酸铵。
[0044] 多孔颗粒的制备方法为将二氧化硅、水及聚乙烯吡咯烷酮按质量比10:20进行混合10min,再加入水体积4%的质量分数为20%的氢氟酸溶液,搅拌5h,调节pH至中性,加入二氧化硅质量12%的硝酸铈铵,混合均匀,喷雾干燥,即得多孔颗粒。
[0045] 增效剂为己内酰胺一种造纸填料的制备方法,该制备方法包括如下步骤:
(1)取复合颗粒与1.3mol/L盐酸溶液按质量比5:11进行超声震荡15min,过滤,收集滤液,将滤液、碳酸钠及活性剂按质量比8:5:2,搅拌均匀,加热至63℃,静置6h;
(2)待静置结束后,进行过滤,收集滤渣,将滤渣与1.3mol/L氢氧化钠溶液按质量比3:7进行混合搅拌,过滤,收集滤饼,烘干,粉碎,过500目筛,收集过筛颗粒;
(3)按重量份数计,取170份混合溶液、45份过筛颗粒、11份单体、8份金属盐、4份添加剂、0.7份引发剂,首先将混合溶液、过筛颗粒及添加剂放入反应釜中,搅拌,在45℃预热
50min;
(4)在预热结束后,再加入单体、金属盐及引发剂,氮气保护,升温至60℃,搅拌反应6h,喷雾干燥,收集干燥物;
(5)将干燥物、多孔颗粒及水按质量比8:1.5:16进行超声震荡,再加入干燥物质量20%的增效剂,搅拌混合,冷冻干燥,收集冷冻干燥物,以800r/min粉碎35min,收集粉碎物,即得造纸填料。
[0046] 实施例3复合颗粒为将高炉渣、氧化钙按质量比6:2以800r/min进行球磨20min,磁选除杂,收集剩余物,即得复合颗粒。
[0047] 活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠按质量比3:1混合而成。
[0048] 混合溶液为丙酮、0.3mol/L乙醇溶液按体积比3:9混合而成。
[0049] 单体为丙烯酰胺及丙烯酸按质量比13:3进行混合而成。
[0050] 金属盐为氯化铝、氯化镁中的任意一种。
[0051] 添加剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
[0052] 引发剂为过硫酸钾。
[0053] 多孔颗粒的制备方法为将二氧化硅、水及聚乙烯吡咯烷酮按质量比9:20进行混合10min,再加入水体积3%的质量分数为20%的氢氟酸溶液,搅拌4h,调节pH至中性,加入二氧化硅质量6%的硝酸铈铵,混合均匀,喷雾干燥,即得多孔颗粒。
[0054] 增效剂为己内酰胺。
[0055] 一种造纸填料的制备方法,该制备方法包括如下步骤:(1)取复合颗粒与1.3mol/L盐酸溶液按质量比4:9进行超声震荡15min,过滤,收集滤液,将滤液、碳酸钠及活性剂按质量比7:5:1,搅拌均匀,加热至60℃,静置6h;
(2)待静置结束后,进行过滤,收集滤渣,将滤渣与1.3mol/L氢氧化钠溶液按质量比3:6进行混合搅拌,过滤,收集滤饼,烘干,粉碎,过500目筛,收集过筛颗粒;
(3)按重量份数计,取160份混合溶液、40份过筛颗粒、10份单体、6份金属盐、3份添加剂、0.5份引发剂,首先将混合溶液、过筛颗粒及添加剂放入反应釜中,搅拌,在45℃预热
50min;
(4)在预热结束后,再加入单体、金属盐及引发剂,氮气保护,升温至60℃,搅拌反应5h,喷雾干燥,收集干燥物;
(5)将干燥物、多孔颗粒及水按质量比7:1:16进行超声震荡,再加入干燥物质量10%的增效剂,搅拌混合,冷冻干燥,收集冷冻干燥物,以800r/min粉碎30min,收集粉碎物,即得造纸填料。
[0056] 对比例1与实施例2基本相同,唯独不同的是缺少增效剂。
[0057] 对比例2与实施例2基本相同,唯独不同的是缺少单体。
[0058] 对比例3市售的造纸填料(主要成分为碳酸钙)。
[0059] 将实施例与对比例所得造纸填料按照 GB/T453-2002进行测试,测试结果如表1所示:表1:
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2 对比例3
抗张指数N·m/g 32.5 32.1 30.4 28.5 25.3 15.1
耐破指数kPa·m2/g 2.3 2.0 1.8 1.6 1.3 0.9
撕裂指数mN·m2/g 12.4 10.5 9.8 8.4 6.1 4.6
综合上述,本发明所得的造纸填料所制成的纸张力学性能较强。相比于市售产品效果更好,值得大力推广。
[0060] 以上所述仅为本发明的较佳方式,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
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