專利名稱：一種利用乙醇制漿廢液改性制備紙張增強劑的方法
技術領域：
本發明涉及紙張增強劑的合成方法，具體涉及一種利用乙醇制漿廢液改性制備紙張增強劑的方法。
背景技術：
乙醇木素是麥草乙醇法分解的副產物，是一種生物可降解、可再生的天然高分子。 目前，木素是自然界中最豐富的可再生資源之一。這種天然有機高分子化合物由于其結構的復雜性、大分子的多分散性以及物理化學性質的不均一性，至今尚未得到充分有效的利用。目前可作為工業原料的木素主要是造紙工業的副產品，主要分為木素磺酸鹽和堿木素兩大類，用于混凝土減水劑、分散劑、泥漿處理劑、土質穩定劑、表面活性劑、水處理劑、粘合劑等方面。麥草乙醇法分解是一種環境友好型的生物精煉方法，其分解得到的纖維素可進一步深加工制備微晶纖維素。其廢液除了乙醇外，還有乙醇木素、半纖維素、糠醛等，具有很高的利用價值。從廢液中分離得到的乙醇木素本身具有甲氧基、酚羥基、羰基和羧甲基等多種官能團和化學鍵，有很強的反應活性，在一定條件下能與多種基因發生置換、取代、交聯和接枝反應，為其進行化學改性，實現綜合利用提供了可能性。同時以農作物秸稈為原料進行無污染分解并進一步高值化利用其廢液，具有較大的社會經濟效益，符合國家環保發展要求。乙醇木素本身水溶性差，能與紙張中的纖維產生氫鍵結合的官能團較少，直接作為紙張增強劑效果較差。目前沒有利用乙醇木素制備紙張增強劑的報道。
發明內容
本發明的目的在于提供一種利用乙醇制漿廢液改性制備紙張增強劑的方法，該方法根據乙醇木素的分子結構特征，針對性改造，增加能與纖維產生氫鍵結合的官能團，合成紙張增強劑，增加紙張抗張強度。為達到上述目的，本發明采用的技術方案是1)在裝有電動攪拌器的三口瓶中加入乙醇木素和質量濃度10%的NaOH溶液水浴升溫至40-70°C，使乙醇木素完全溶解，其中每克乙醇木素2-3ml的NaOH溶液，然后再用鹽酸調節溶液的PH值為10-11，在按乙醇木素與甲醛的質量比為1 0.20-0. 25加入甲醛攪拌反應2-2. 5小時得羥甲基化乙醇木素溶液；2)在30-80°C的水浴條件下，向羥甲基化乙醇木素溶液中緩慢加入丙烯酰胺和引發劑，于密閉狀態攪拌反應3小時制得紙張增強劑；所述的丙烯酰胺與羥甲基乙醇木素的質量比為1. 2-1. 5:1;引發劑與羥甲基乙醇木素質量比為0.04-0. 06 1 ；所述的引發劑為7. 5mmol/L的過氧化氫-硫酸亞鐵體系，過氧化氫與硫酸亞鐵質量比為4 3。
本發明合成的紙張增強劑屬于生物高分子化合物，具有生物相容性，不會產生二次污染。本發明利用麥草無污染分解液中的乙醇木素作為原料，為麥草高值化循環利用提供了途徑。本發明采用先羥甲基化改性增加乙醇木素活性，再利用羥甲基化木素與丙烯酰胺接枝共聚增加酰胺基的方法，利于與紙張中纖維產生氫鍵結合，制得得紙張增強劑性能好， 能提高紙張強度40%左右。
具體實施例方式下面結合實施例，對本發明做進一步的詳細說明紙張抄造及紙張強度的測定將原料漿用水疏解后倒入打漿機，打漿到打漿度35° SR，稀釋分散至0. 5%，在攪拌條件下加入紙頁定量2 %的硫酸鋁，調節pH至5 6，攪拌均勻，加入紙頁定量2 %本發明制備的紙張增強劑并攪拌lmin，倒入紙頁抄取器，按Tappi標準法抄取定量為60g/m2的紙頁。在105°C下熟化30min后，在恒溫恒濕的條件下平衡水分Mh。按GB/T465. 2-1989標準測其強度指標。實施例11)在裝有電動攪拌器的三口瓶中加入乙醇木素和質量濃度10%的NaOH溶液水浴升溫至50°C，使乙醇木素完全溶解，其中每克乙醇木素2ml的NaOH溶液，然后再用鹽酸調節溶液的PH值為10，在按乙醇木素與甲醛的質量比為1 0.20加入甲醛攪拌反應2小時得羥甲基化乙醇木素溶液；2)在30°C的水浴條件下，向羥甲基化乙醇木素溶液中緩慢加入丙烯酰胺和引發劑，于密閉狀態攪拌反應3小時制得紙張增強劑；所述的丙烯酰胺與羥甲基乙醇木素的質量比為1. 2 ；引發劑與羥甲基乙醇木素質量比為0.04 1 ；所述的引發劑為7. 5mmol/L的過氧化氫-硫酸亞鐵體系，過氧化氫與硫酸亞鐵質量比為4 3。按紙張抄造及紙張強度的測定方法，測試紙張抗張強度提高了 40%。實施例21)在裝有電動攪拌器的三口瓶中加入乙醇木素和質量濃度10%的NaOH溶液水浴升溫至70°C，使乙醇木素完全溶解，其中每克乙醇木素3ml的NaOH溶液，然后再用鹽酸調節溶液的PH值為11，在按乙醇木素與甲醛的質量比為1 0.23加入甲醛攪拌反應2. 5小時得羥甲基化乙醇木素溶液；2)在60°C的水浴條件下，向羥甲基化乙醇木素溶液中緩慢加入丙烯酰胺和引發劑，于密閉狀態攪拌反應3小時制得紙張增強劑；所述的丙烯酰胺與羥甲基乙醇木素的質量比為1.4 1 ；引發劑與羥甲基乙醇木素質量比為0.05 1 ；所述的引發劑為7. 5mmol/L的過氧化氫-硫酸亞鐵體系，過氧化氫與硫酸亞鐵質量比為4 3。
按紙張抄造及紙張強度的測定方法，測試紙張抗張強度提高了 37%。實施例31)在裝有電動攪拌器的三口瓶中加入乙醇木素和質量濃度10%的NaOH溶液水浴升溫至40°C，使乙醇木素完全溶解，其中每克乙醇木素2. 3ml的NaOH溶液，然后再用鹽酸調節溶液的PH值為10. 5，在按乙醇木素與甲醛的質量比為1 0.21加入甲醛攪拌反應2. 3 小時得羥甲基化乙醇木素溶液；2)在50°C的水浴條件下，向羥甲基化乙醇木素溶液中緩慢加入丙烯酰胺和引發劑，于密閉狀態攪拌反應3小時制得紙張增強劑；所述的丙烯酰胺與羥甲基乙醇木素的質量比為1.5 1 ；引發劑與羥甲基乙醇木素質量比為0.06 1 ；所述的引發劑為7. 5mmol/L的過氧化氫-硫酸亞鐵體系，過氧化氫與硫酸亞鐵質量比為4 3。按紙張抄造及紙張強度的測定方法，測試紙張抗張強度提高了 35%。實施例41)在裝有電動攪拌器的三口瓶中加入乙醇木素和質量濃度10%的NaOH溶液水浴升溫至60°C，使乙醇木素完全溶解，其中每克乙醇木素2. 7ml的NaOH溶液，然后再用鹽酸調節溶液的PH值為11，在按乙醇木素與甲醛的質量比為1 0.25加入甲醛攪拌反應2. 5 小時得羥甲基化乙醇木素溶液；2)在80°C的水浴條件下，向羥甲基化乙醇木素溶液中緩慢加入丙烯酰胺和引發劑，于密閉狀態攪拌反應3小時制得紙張增強劑；所述的丙烯酰胺與羥甲基乙醇木素的質量比為1.3 1 ；引發劑與羥甲基乙醇木素質量比為0.06 1 ；所述的引發劑為7. 5mmol/L的過氧化氫-硫酸亞鐵體系，過氧化氫與硫酸亞鐵質量比為4 3。按紙張抄造及紙張強度的測定方法，測試紙張抗張強度提高了 36%。
權利要求
1. 一種利用乙醇制漿廢液改性制備紙張增強劑的方法，其特征在于按以下步驟進行1)在裝有電動攪拌器的三口瓶中加入乙醇木素和質量濃度10%的NaOH溶液水浴升溫至40-70°C，使乙醇木素完全溶解，其中每克乙醇木素2-3ml的NaOH溶液，然后再用鹽酸調節溶液的PH值為10-11，在按乙醇木素與甲醛的質量比為1 0.20-0. 25加入甲醛攪拌反應2-2. 5小時得羥甲基化乙醇木素溶液；2)在30-80°C的水浴條件下，向羥甲基化乙醇木素溶液中緩慢加入丙烯酰胺和引發劑，于密閉狀態攪拌反應3小時制得紙張增強劑；所述的丙烯酰胺與羥甲基乙醇木素的質量比為1.2-1.5 1 ； 引發劑與羥甲基乙醇木素質量比為0.04-0. 06 1 ；所述的引發劑為 . 5mmol/L的過氧化氫-硫酸亞鐵體系，過氧化氫與硫酸亞鐵質量比為 4 3。
全文摘要
一種利用乙醇制漿廢液改性制備紙張增強劑的方法，采用NaOH溶液溶解乙醇木素，然后再用鹽酸調節溶液的pH值后加入甲醛攪拌反應得羥甲基化乙醇木素溶液；在水浴條件下，向羥甲基化乙醇木素溶液中緩慢加入丙烯酰胺和引發劑，于密閉狀態攪拌反應3小時制得紙張增強劑。本發明以乙醇制漿廢液中的乙醇木素為原料，為麥草的高值化利用提供新的途徑。合成的紙張增強劑，使得紙張的抗張強度提高40％左右。
文檔編號D21H21/08GK102182112SQ201110081038
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月31日 優先權日2011年3月31日
發明者張美云, 曹建武 申請人:陜西科技大學