專利名稱：：功能化紙漿及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬纖維素纖維的化學(xué)改性領(lǐng)域，具體地說(shuō)涉及一種功能化紙漿及其制備方法和應(yīng)用。這種功能化紙漿可作為造紙濕部的纖維狀助劑應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：造紙纖維表面帶有大量的負(fù)電荷，主要是由于制漿和漂白過(guò)程中纖維表面產(chǎn)生了大量的羧基和羰基，有的還帶有磺酸基。這些負(fù)電荷在造紙過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致纖維和細(xì)小纖維之間的排斥，與添加的陰離子填料和助劑排斥，阻礙了絮聚，使濾水變差，細(xì)小組分的保留亦變差，加重了污染負(fù)荷。為了減輕負(fù)電荷帶來(lái)的負(fù)面影響，目前普遍采用的方法是添加水溶性陽(yáng)離子助劑，但是添加水溶性陽(yáng)離子助劑也會(huì)帶來(lái)諸多問題，例如白水封閉循環(huán)造成鹽含量的積累直接影響其使用效果，加入過(guò)量會(huì)造成體系由陰離子性變成陽(yáng)離子性從而產(chǎn)生另一種新的排斥，可溶性陽(yáng)離子聚合物會(huì)造成白水的粘度增加，使紙機(jī)操作困難。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種功能化紙槳；提供一種可簡(jiǎn)單而安全地制備功能化紙漿的方法；以及提供一種可通過(guò)使用上述功能化紙漿，作為纖維狀助劑以改善濕部系統(tǒng)中細(xì)小組分的保留，提高紙張的強(qiáng)度，改善濾水的應(yīng)用方法。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種功能化紙漿，其特征在于該紙漿由纖維素纖維與乙烯基化合物混合而成，其中纖維素纖維與乙烯基化合物的質(zhì)量比為1:O.l—l:10。本發(fā)明中，所述纖維素纖維為由針葉材、闊葉材、棉、麻、禾草或農(nóng)林廢棄物為原料制得的纖維素纖維中的任一種或幾種的混合物。纖維素纖維可以用化學(xué)法、機(jī)械法或化學(xué)機(jī)械法制得。所述乙烯基化合物的必要組分為含季銨基團(tuán)的乙烯基化合物，該含季銨基團(tuán)的乙烯基化合物是二烯丙基二甲基氯化銨、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨或甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨中的任意一種或幾種的混合物；所述乙烯基化合物的非必要組分為丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸、丙烯酸中的任一種或幾種的混合物。特別優(yōu)選的是丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨的組合，或者丙烯酰胺和二烯丙基二甲基氯化銨的組合，或者丙烯酰胺和丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨的組合。一種功能化紙漿的制備方法，其特征在于該制備方法由纖維素纖維與乙烯基化合物在自由基聚合催化劑的作用下進(jìn)行接枝共聚得到功能化紙漿，具體制備步驟如下將纖維素纖維、乙烯基化合物與自由基聚合催化劑按照1:0.1:0.05—1:10:0.2的質(zhì)量比在水介質(zhì)中，進(jìn)行接枝共聚反應(yīng)，反應(yīng)溫度為35—95'C、反應(yīng)時(shí)間為8分鐘一12小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，濾出纖維，洗滌干凈，得到功能化紙漿。所述的自由基聚合催化劑為金屬離子催化劑或氧化還原催化劑。所述的金屬離子催化劑為高價(jià)鈰鹽、釩鹽、三價(jià)錳硫酸鹽配合物、高錳酸鉀一硫酸、高錳酸鉀一草酸或高錳酸鉀一擰檬酸中的任一種。所述的氧化還原催化劑為二價(jià)鐵鹽與過(guò)氧化氫及二氧化硫脲、二價(jià)鐵鹽與過(guò)氧化氫及肼，過(guò)硫酸鹽、過(guò)硫酸鹽與二價(jià)鐵鹽或亞硫酸鈉或亞硫酸氫鈉或硫代硫酸鈉或硫脲中的任一種。特別優(yōu)選的是高價(jià)鈽鹽或過(guò)硫酸鹽類體系。本發(fā)明的功能化紙漿，其骨架是纖維素纖維，具體地說(shuō)，是以木材類(以馬尾松、云杉、樺木、桉木、楊木為特別優(yōu)選)、禾草(以龍須草、竹子、稻麥草、戶蘋、甘蔗渣為特別優(yōu)選)、棉、麻和其它農(nóng)林廢棄物為原料，以化學(xué)法、機(jī)械法或化學(xué)機(jī)械法制得，根據(jù)需要也可兼用其中的任幾種纖維組合后使用。其中化學(xué)法制得的纖維素纖維采用硫酸鹽漿、漂白硫酸鹽漿、亞硫酸鹽漿、漂白亞硫酸鹽漿、蘇打漿中的一種；機(jī)械法制得的纖維素纖維采用木片磨木漿、磨石磨木漿、熱磨機(jī)械漿中的一種；化學(xué)機(jī)械法制得的纖維素纖維采用化學(xué)熱磨機(jī)械漿、堿性過(guò)氧化氫機(jī)械漿、盤磨化學(xué)預(yù)處理的堿性過(guò)氧化氫機(jī)械漿、漂白化學(xué)熱磨機(jī)械漿中的一種。本發(fā)明的功能化紙漿作為纖維狀助劑在紙料制備工段中的應(yīng)用。功能化紙漿直接作為助劑在紙料制備工段進(jìn)行添加，功能化紙漿相對(duì)于絕干漿的添加量為0.1-100%。采用本發(fā)明的功能化紙漿，可以提高保留率，改善濾水性能和提高紙張強(qiáng)度。本發(fā)明采用纖維改性的方法可使得纖維表面包覆一層高分子膜。選擇帶有陽(yáng)電性的乙烯基化合物在自由基聚合催化劑的作用下，可接枝共聚到常規(guī)紙漿的表面，這樣所得的功能化紙漿不僅可以克服添加水溶性陽(yáng)離子助劑帶來(lái)的上述問題，而且與水溶性陽(yáng)離子助劑相比具有更高的填料留著率、更好的濾水性能和更強(qiáng)的抗陰離子干擾物的能力。本發(fā)明的功能化紙漿具有以下優(yōu)點(diǎn)-1、可作為纖維狀的助劑直接使用，以一定比例添加到系統(tǒng)中，自身100%的保留；可降低助留劑的用量或提高系統(tǒng)保留水平；改善系統(tǒng)濾水性能；提高紙張強(qiáng)度。2、拓展了新的思路，將造紙中的大宗原料——紙漿，作為改性對(duì)象，并最終將功能化紙漿作為纖維狀助劑在造紙中使用。具體實(shí)施例方式以下列舉實(shí)施例更加具體地說(shuō)明本發(fā)明。實(shí)施例1將20g漂白硫酸鹽桉木漿置于蒸餾水中均勻分散，加入8.0g丙烯酰胺，3.0g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨以及10ml0.1mol/L的硝酸鈰銨溶液并均勻分散，在45'C下處理2小時(shí)，然后濾出纖維，洗滌干凈。將所得的功能化紙漿作為纖維狀助劑配入紙料，取代少量的闊葉漿。為了對(duì)比，同時(shí)進(jìn)行一個(gè)空白樣，即不加功能化紙漿。添加功能化紙漿的纖維配比為功能化紙漿:闊葉漿:針葉漿:BCTMP:損紙二2:30:30.4:17.6:20?？瞻讟拥睦w維配比為功能化紙漿:闊葉漿:針葉漿:BCTMP:損紙0:32:30.4:17.6:20。其它化學(xué)助劑添加情況為0.038%CPAM，0.38%膨潤(rùn)土，碳酸鈣8.6%，陽(yáng)離子淀粉0.96%，AKD0.15%。結(jié)果列于表l中。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實(shí)施例2將10g漂白硫酸鹽馬尾松漿置于蒸餾水中均勻分散，加入3.3g丙烯酰胺，5.1g丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨以及0.4g的過(guò)硫酸銨和少量亞硫酸鈉，并均勻分散，在6(TC下處理1小時(shí)，然后濾出纖維，洗滌干凈。將所得的功能化紙漿作為纖維狀助劑配入紙料，取代少量的針葉漿。為了對(duì)比，同時(shí)進(jìn)行一個(gè)空白樣，即不加功能化紙漿。添加功能化紙漿的纖維配比為-功能化紙漿:闊葉漿:針葉漿:APMP:損紙-2:32:28.4:17.6:20?？瞻讟拥睦w維配比為功能化紙漿:闊葉漿:針葉漿:APMP:損紙二0:32:30.4:17.6:20。其它化學(xué)助劑添加情況為0.025%CPAM，0.25%Silica，碳酸鈣15%和18%(分別對(duì)于空白樣和添加功能化漿的情況)，陽(yáng)離子淀粉1.0%，AKD0.20%。結(jié)果列于表2中。表2實(shí)驗(yàn)組空白添加功能漿功能化漿用量，％02FPAR，％(灼燒法)56.356.630秒濾水，mL612628克重，g/m265.465.8抗張指數(shù)，N*m/g38.237.9內(nèi)聚力，J/m2322.2321.9實(shí)施例3將20g漂白葦漿置于蒸餾水中均勻分散，加入8.3g丙烯酰胺，5.4g二烯丙基二甲基氯化銨以及0.328的高錳酸鉀和少量草酸，并均勻分散，在50'C下處理1小時(shí)，然后濾出纖維，洗漆干凈。將所得的功能化紙漿作為纖維狀助劑配入紙料，取代少量的闊葉漿。為了對(duì)比，同時(shí)進(jìn)行一個(gè)空白樣，即不加功能化紙漿。添加功能化紙漿的纖維配比為功能化紙漿:闊葉槳:針葉漿:BCTMP二2:63:15:20。空白樣的纖維配比為功能化紙漿:闊葉漿:針葉漿:BCTMP二0:65:15:20。其它化學(xué)助劑添加情況為0.03%CPAM，0.3%膨潤(rùn)土，碳酸鈣15%，陽(yáng)離子淀粉1.0%，AKD0.2%。結(jié)果列于表3中。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實(shí)施例4將20g由意大利楊木生產(chǎn)的堿性過(guò)氧化氫機(jī)械漿置于蒸餾水中均勻分散，加入8.2g丙烯酰胺，4.8g二烯丙基二甲基氯化銨以及0.28g的高錳酸鉀和少量檸檬酸，并均勻分散，在5(TC下處理1小時(shí)，然后濾出纖維，洗滌干凈。將所得的功能化紙漿作為纖維狀助劑配入紙料，取代少量的闊葉漿。為了對(duì)比，同時(shí)進(jìn)行一個(gè)空白樣，即不加功能化紙漿。添加功能化紙漿的纖維配比為功能化紙漿:闊葉漿:針葉漿:BCTMP:損紙二2:30:30.4:17.6:20。空白樣的纖維配比為功能化紙漿:闊葉漿:針葉漿:BCTMP:損紙-0:32:30.4:17.6:20。其它化學(xué)助劑添加情況為0.025%CPAM，0.25%膨潤(rùn)土，碳酸鈣15%，陽(yáng)離子淀粉1.0%，AKD0.15%。結(jié)果列于表4中。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實(shí)施例5將20g漂白化學(xué)熱磨機(jī)械漿置于蒸餾水中均勻分散，加入5.0g丙烯酰胺，12.0g二烯丙基二甲基氯化銨以及0.33g的過(guò)硫酸鉀和少量亞硫酸氫鈉，并均勻分散，在4(TC下處理3小時(shí)，然后濾出纖維，洗滌干凈。將所得的功能化紙漿作為纖維狀助劑配入紙料，取代少量的闊葉漿。為了對(duì)比，同時(shí)進(jìn)行一個(gè)空白樣，即不加功能化紙漿。添加功能化紙漿的纖維配比為功能化紙漿:闊葉漿:針葉漿:BCTMP:損紙二2:30:30.4:17.6:20?？瞻讟拥睦w維配比為功能化紙漿:闊葉漿:針葉漿:BCTMP:損紙二0:32:30.4:17.6:20。其它化學(xué)助劑添加情況為0.3%膨潤(rùn)土，碳酸鈣10%，陽(yáng)離子淀粉1.0%，AKD0.15%，CPAM分別添加0.03%和0.015%(分別對(duì)于空白樣和添加功能化漿的情況)。結(jié)果列于表5中。表5實(shí)驗(yàn)組空白添加功能漿功能化漿用量，％02FPAR，％(灼燒法)56.656.430秒濾水，mL617622克重，g/m264.865.2抗張指數(shù)，N*m/g34.435.1內(nèi)聚力，J/m2307.5312.2通過(guò)以上實(shí)施例可以表明用本發(fā)明的功能化紙漿，可以提高保留率，改善濾水性能和提高紙張強(qiáng)度。權(quán)利要求1、一種功能化紙漿，其特征在于該紙漿由纖維素纖維與乙烯基化合物混合而成，其中纖維素纖維與乙烯基化合物的質(zhì)量比為1∶0.1—1∶10。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的功能化紙漿，其特征在于所述纖維素纖維為由針葉材、闊葉材、棉、麻、禾草或農(nóng)林廢棄物為原料制得的纖維素纖維中的任一種或幾種的混合物。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的功能化紙漿，其特征在于所述乙烯基化合物的必要組分為含季銨基團(tuán)的乙烯基化合物，該含季銨基團(tuán)的乙烯基化合物是二烯丙基二甲基氯化銨、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨或甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨中的任意一種或幾種的混合物；所述乙烯基化合物的非必要組分為丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸、丙烯酸中的任一種或幾種的混合物。4、一種權(quán)利要求1所述功能化紙漿的制備方法，其特征在于該制備方法由纖維素纖維與乙烯基化合物在自由基聚合催化劑的作用下進(jìn)行接枝共聚得到功能化紙槳，具體制備步驟如下-將纖維素纖維、乙烯基化合物與自由基聚合催化劑按照1:0.1:0.05—1:10:0.2的質(zhì)量比在水介質(zhì)中，進(jìn)行接枝共聚反應(yīng)，反應(yīng)溫度為35—95'C、反應(yīng)時(shí)間為8分鐘一12小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，濾出纖維，洗滌干凈，得到功能化紙漿。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的功能化紙漿的制備方法，其特征在于所述的自由基聚合催化劑為金屬離子催化劑或氧化還原催化劑。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的功能化紙漿的制備方法，其特征在于所述的金屬離子催化劑為高價(jià)鈰鹽、釩鹽、三價(jià)錳硫酸鹽配合物、高錳酸鉀一硫酸、高錳酸鉀一草酸或高錳酸鉀一檸檬酸中的任一種。7、根據(jù)權(quán)利要求5所述的功能化紙漿的制備方法，其特征在于所述的氧化還原催化劑為二價(jià)鐵鹽與過(guò)氧化氫及二氧化硫脲、二價(jià)鐵鹽與過(guò)氧化氫及肼，過(guò)硫酸鹽、過(guò)硫酸鹽與二價(jià)鐵鹽或亞硫酸鈉或亞硫酸氫鈉或硫代硫酸鈉或硫脲中的任一種。8、一種權(quán)利要求1所述的功能化紙漿作為纖維狀助劑在紙料制備工段中的應(yīng)用。9、根據(jù)權(quán)利要求8所述的功能化紙漿在紙料制備工段中的應(yīng)用，其特征在于功能化紙漿直接作為助劑在紙料制備工段進(jìn)行添加，功能化紙漿相對(duì)于絕干漿的添加量為0.1-100%。全文摘要本發(fā)明公開了一種功能化紙漿及其制備方法和應(yīng)用，該功能化紙漿是以天然纖維素纖維為原料，通過(guò)與一種或多種乙烯基化合物進(jìn)行自由基接枝共聚而得到。其中纖維素纖維與乙烯基化合物的質(zhì)量比為1∶0.1-1∶10。這種功能化紙漿由于表面包覆有功能高分子，可直接作為助劑在紙料制備工段進(jìn)行添加，功能化紙漿相對(duì)于絕干漿的添加量為0.1-100％。功能化紙漿作為纖維狀助劑使用時(shí)，能提高紙張的強(qiáng)度，改善細(xì)小組分的保留，改善濾水。文檔編號(hào)D21H21/06GK101545231SQ200910026公開日2009年9月30日申請(qǐng)日期2009年5月7日優(yōu)先權(quán)日2009年5月7日發(fā)明者劉翔飛,明張,王仁榮,劍陳,軍黃申請(qǐng)人:金東紙業(yè)(江蘇)股份有限公司