專利名稱：陽離子紙張增強劑及其生產和使用方法
技術領域：
本發明涉及紙張增強劑技術領域，具體地，涉及一種利用浮選脫墨渣纖維制備的陽離子紙張增強劑；本發明涉及利用浮選脫墨渣纖維制備陽離子紙張增強劑的生產方法；本發明還涉及利用浮選脫墨渣纖維制備的陽離子紙張增強劑的使用方法。
背景技術：
隨著消費水平的不斷提高，人們對紙張檔次及質量的要求也越來越高，紙張強度的提高顯得越來越重要。如何提高紙張的強度，滿足人們對低定量、高檔次紙張的需求迫在眉睫。紙張強度的提高可以通過打漿、提高長纖維的配比和使用增強劑來實現。通過打漿和提高長纖維配比來提高紙的強度存在較多缺點，如動力消耗大、纖維濾水性低、紙張孔隙度減少、挺度下降、撕裂度變弱等。但使用增強劑來提高紙的強度則不存在上述問 題。造紙工業中，造紙增強劑的使用一般采用內部加添和外部涂飾法。一般來說，成紙強度受漿料纖維本身強度和纖維之間或與涂層之間結合強度及面積的影響較大，而紙漿纖維的結合則是紙張產生強大的主要原因。干增強劑分子的結構特點是含有多羥基、胺基、羧基或正電荷的高分子聚合物，這是與纖維素分子間形成氫鍵結合的基礎，是增強劑的起作用的主要原因。干增強型紙張增強劑主要有淀粉、植物膠等天然產品，以后發展為淀粉衍生物、聚丙烯酰胺類、羥甲基纖維素等半合成產品。使用紙張增強劑后，可以用部分低檔紙漿替代高檔木漿，或提高產品質量，降低造紙成本。某些增強劑還具有較強的助留、助濾作用，能提高細小纖維和填料的留著率，降低白水濃度，改善施膠效果。然而，一般造紙增強劑對紙張的增強作用受到其在纖維表面吸附量的限制，對纖維間分子水平結合面積的提高有限，淀粉類增強劑還將消耗較多的糧食資源。
發明內容
為了克服現有技術的缺陷，一方面，本發明的目的在于提供了一種利用浮選脫墨渣纖維制備的陽離子紙張增強劑，該增強劑用來提高纖維間的有效接觸面積，以增強紙張的強度。為了實現上述目的，本發明采用提供的陽離子紙張增強劑，由辦公廢紙經浮選脫墨后，從浮選槽上面得到的廢渣，所述廢渣包括油墨、填料和10wt% 20wt%的細小纖維，所述廢渣經100目篩篩選，得到的篩余物為浮選脫墨渣纖維；再由所述浮選脫墨渣纖維以NaOH為堿化劑，經3-氯2-羥丙基-三甲基氯化銨醚化反應而制得，所述陽離子紙張增強劑的保水值為 74. 2g/100g 76. 5g/100g。所述浮選脫墨渣含有紙漿、油墨等有機物和碳酸鈣等無機物，在600°C溫度下灼燒殘渣含量不高于79. 5wt% ;在900°C溫度下灼燒殘渣含量不高于49. 5wt%。另一方面，為了得到前述陽離子紙張增強劑，本發明的目的還在于提供一種使用浮選脫墨渣纖維制取所述陽離子紙張增強劑的生產方法。能綜合利用廢紙脫墨漿生產過程中的廢棄物，使資源得到綜合利用，減少對環境的污染。
為了實現上述目的，本發明提供的陽離子紙張增強劑的生產方法，包括以下步驟
Si:辦公廢紙經浮選脫墨后，從浮選槽上面得到的廢渣，所述廢渣包括油墨、填料和10wt% 20wt%的細小纖維，所述廢渣經100目篩篩選，得到的篩余物為浮選脫墨渣纖維；S2 :將所述浮選脫墨渣纖維制成含水率30wt% 80被％的漿料。S3 :加入所述浮選脫墨渣纖維0. 005 0. 03重量份的NaOH，攪拌均勻后，加入所述浮選脫墨渣纖維0. I 0. 6重量份的3-氯2-羥丙基-三甲基氯化銨，所述浮選脫墨渣纖維在60 80°C溫度下，經醚化反應3-4h后得到所述陽離子紙張增強劑。此外，本發明還提供一種所述陽離子紙張增強劑的使用方法在紙張抄造過程中，加入絕干紙漿lwt% 4wt%的所述陽離子紙張增強劑。進一步地，所述陽離子紙張增強劑的使用方法，還包括在紙張抄造過程 中，加入絕干紙漿0. 3wt% 0. 7 七％的硫酸鋁、控制上網pH值為5 6。本發明帶來的有益效果采用陽離子化試劑3-氯2-羥丙基-三甲基氯化銨，將浮選脫墨渣纖維中羥基經醚化反應之后季銨化，當所述陽離子紙張增強劑添加到紙漿中抄造時，可很好的附著在纖維上，加強紙漿纖維之間的結合力，從而提高紙張的物理強度。以辦公廢紙經浮選脫墨后從浮選槽上面得到的廢渣為原料，實現了廢棄物資源的綜合利用，減少了對環境的污染。
具體實施例方式實施例用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。實施例I :辦公廢紙經浮選脫墨后，從浮選槽上面得到的廢渣，所述廢渣包括油墨、填料和10wt% 20wt%的細小纖維，所述廢渣經100目篩篩選，得到的篩余物為浮選脫墨渣纖維；將所述浮選脫墨渣纖維制成含水率80wt%漿料，加入所述浮選脫墨渣纖維0. 03重量份的NaOH，攪拌均勻后，再加入所述浮選脫墨渣纖維0. I重量份的3-氯2-羥丙基-三甲基氯化銨在60°C溫度下，反應4h后得到所述陽離子紙張增強劑。經測試，得到的陽離子紙張增強劑的保水值為74.2g/100g。將楊木硫酸鹽漿用水疏解后打漿到40° SR，稀釋至2%。的濃度，在攪拌條件下加入絕干紙漿0. 3wt%的硫酸鋁，調節漿料的pH值至6，加入絕干紙漿4wt%本實施例制得的陽離子紙張增強劑，攪拌均勻后，按國家標準法抄取定量60g/m2的紙頁。在105°C下熟化20min后，在恒溫恒濕條件下平衡水分24h，按國家標準測其強度。實施例2 :辦公廢紙經浮選脫墨后，從浮選槽上面得到的廢渣，所述廢渣包括油墨、填料和10wt% 20wt%的細小纖維，所述廢渣經100目篩篩選，得到的篩余物為浮選脫墨渣纖維；將所述浮選脫墨渣纖維制成含水率60wt%漿料，加入所述浮選脫墨渣纖維0. 02重量份的NaOH，攪拌均勻后，再加入所述浮選脫墨渣纖維0. 2重量份的3-氯2-羥丙基-三甲基氯化銨在80°C溫度下，反應3h后得到所述陽離子紙張增強劑。經測試，得到的陽離子紙張增強劑的保水值為74. 5g/100g。將楊木硫酸鹽漿用水疏解后打漿到40° SR，稀釋至2%。的濃度，在攪拌條件下加入絕干紙漿0. 5wt%的硫酸鋁，調節漿料的pH值至5，加入絕干紙漿2wt%本實施例制得的陽離子紙張增強劑，攪拌均勻后，按國家標準法抄取定量60g/m2的紙頁。在105°C下熟化20min后，在恒溫恒濕條件下平衡水分24h，按國家標準測其強度。
實施例3 :辦公廢紙經浮選脫墨后，從浮選槽上面得到的廢渣，所述廢渣包括油墨、填料和10wt% 20wt%的細小纖維，所述廢渣經100目篩篩選，得到的篩余物為浮選脫墨渣纖維；將所述浮選脫墨渣纖維制成含水率40wt%漿料，加入所述浮選脫墨渣纖維O. 01重量份的NaOH，攪拌均勻后，再加入所述浮選脫墨渣纖維O. 3重量份的3-氯2-羥丙基-三甲基氯化銨在70°C溫度下，反應3. 5h后得到所述陽離子紙張增強劑。經測試，得到的陽離子紙張增強劑的保水值為76.4g/100g。將楊木硫酸鹽漿用水疏解后打漿到40° SR，稀釋至2%。的濃度,在攪拌條件下加入絕干紙衆O. 5wt%的硫酸招,調節衆料的pH值至5. 5,加入絕干紙漿3wt%本實施例制得的陽離子紙張增強劑，攪拌均勻后，按國家標準法抄取定量60g/m2的紙頁。在105°C下熟化20min后，在恒溫恒濕條件下平衡水分24h，按國家標準測其強度。實施例4 :辦公廢紙經浮選脫墨后，從浮選槽上面得到的廢渣，所述廢渣包括油墨、填料和IOwt % 20wt%的細小纖維，所述廢渣經100目篩篩選，得到的篩余物為浮選脫墨渣纖維；將所述浮選脫墨渣纖維制成含水率30wt%漿料，加入所述浮選脫墨渣纖維 O. 005重量份的NaOH，攪拌均勻后，再加入所述浮選脫墨渣纖維O. 6重量份的3-氯2-羥丙基-三甲基氯化銨在80°C溫度下，反應3h后得到所述陽離子紙張增強劑。經測試，得到的陽離子紙張增強劑的保水值為75. 6g/100g。將楊木硫酸鹽漿用水疏解后打漿到40° SR，稀釋至2%。的濃度，在攪拌條件下加入絕干紙漿O. 7wt%的硫酸鋁，調節漿料的pH值至5，加入絕干紙漿lwt%本實施例制得的陽離子紙張增強劑，攪拌均勻后，按國家標準法抄取定量60g/m2的紙頁。在105°C下熟化20min后，在恒溫恒濕條件下平衡水分24h，按國家標準測其強度。對照例將楊木硫酸鹽漿用水疏解后打漿到40° SR，稀釋至2%。的濃度，在攪拌條件下加入絕干紙漿O. 5wt%的硫酸鋁，調節漿料的pH值至5，攪拌均勻后，按國家標準法抄取定量60g/m2的紙頁。在105°C下熟化20min后,在恒溫恒濕條件下平衡水分24h,按國家標準測其強度。各實施例和對照例得到的紙張產品，經測試性能如下
I抗張指數I撕裂指數I耐破系數I耐折度(次)
__(Nm/g)__(NmmVg)__(KPamVg)__
對照例 44.6210.153.4649
—實施例 I — 45.438.833.52727
_ 實施例 2 ~ 49.886.72' 3.58929
實施例 3 一 54.566.75' 3.68035
—實施例 4 一 48.787.083.51322
由表中數據可知，隨著陽離子試劑加入量的增加，紙張的干抗張強度呈先上升后下降趨勢；耐破指數有所變化但不如干抗張強度變化明顯；耐折度呈先上升后下降趨勢，撕裂度呈先下降后上升趨勢。醚化反應時間加長，正電荷含量逐漸增加，與纖維結合力增大，耐折度與耐破度也隨之增大，撕裂度降低，但陽離子增加到一定量時，超出了與纖維表面結合的電荷，再增加正電荷，反而不利于纖維之間的結合力，因此干抗張強度、耐破度、耐折度出現下降趨勢，撕裂指數開始增加。對比實施例組一在實施例3的基礎上，變更由實施例3制得的陽離子紙張增強劑的加入量，分別加入絕干紙衆O. 5wt2wt5wt %的陽離子紙張增強劑。各對照例得到的紙張產品，經測試性能如下
權利要求
1.一種陽離子紙張增強劑，其特征在于所述陽離子紙張增強劑由辦公廢紙經浮選脫墨后，從浮選槽上面得到的廢渣，所述廢渣包括油墨、填料和10wt% 20wt%的細小纖維，所述廢渣經100目篩篩選，得到的篩余物為浮選脫墨渣纖維；再由所述浮選脫墨渣纖維以NaOH為堿化劑，經3-氯2-羥丙基-三甲基氯化銨醚化反應而制得，所述陽離子紙張增強劑的保水值為 74. 2g/100g 76. 5g/100g。
2.ー種制備權利要求I所述陽離子紙張增強劑的生產方法，其特征在于，包括以下步驟 Si:辦公廢紙經浮選脫墨后，從浮選槽上面得到的廢渣，所述廢渣包括油墨、填料和10wt% 20wt%的細小纖維，所述廢渣經100目篩篩選，得到的篩余物為浮選脫墨渣纖維； 52:將所述浮選脫墨渣纖維制成含水率30wt% 80wt%的漿料； 53:加入所述浮選脫墨渣纖維O. 005 O. 03重量份的NaOH，攪拌均勻后，加入所述浮選脫墨渣纖維O. I O. 6重量份的3-氯2-羥丙基-三甲基氯化銨，所述浮選脫墨渣纖維在60 80°C溫度下，經醚化反應3 4h后得到所述陽離子紙張增強劑。
3.—種權利要求I所述陽離子紙張增強劑的使用方法，其特征在于在紙張抄造過程中，加入絕干紙漿lwt% 4wt%的所述陽離子紙張增強劑。
4.一種權利要求3所述陽離子紙張增強劑的使用方法，其特征在于在紙張抄造過程中，還加入絕干紙漿O. 3wt% 0. 7wt%的硫酸鋁、控制上網pH值為5 6。
全文摘要
陽離子紙張增強劑及其生產和使用方法。由辦公廢紙經浮選脫墨后，從浮選槽上面得到的廢渣，廢渣包括油墨、填料和10wt％～20wt％的細小纖維，廢渣經100目篩篩選得到浮選脫墨渣纖維；再由浮選脫墨渣纖維以NaOH為堿化劑，3-氯2-羥丙基-三甲基氯化銨為陽離子醚化劑，經醚化而制得，所得陽離子紙張增強劑的保水值為74.2g/100g～76.5g/100g。在紙張抄造過程中，加入絕干紙漿1wt％～4wt％的陽離子紙張增強劑。可增強紙漿纖維之間的結合力，從而提高紙張的物理強度。以浮選脫墨廢渣為原料，實現了廢棄物資源的綜合利用，減少了對環境的污染。
文檔編號D21H17/66GK102852036SQ20121030618
公開日2013年1月2日 申請日期2012年8月27日 優先權日2012年8月27日
發明者宋先亮, 王楊弘 申請人:北京林業大學