一種造紙增強劑及其制備方法與應用的制作方法
【專利摘要】本發明屬于變性淀粉的生產【技術領域】，具體涉及一種造紙增強劑及其制備方法與應用。該造紙增強劑制備方法為：將糯米淀粉、蒸餾水及膨脹抑制劑混合成淀粉懸浮液；待混合均勻后將堿溶液滴加到淀粉懸浮液中進行堿化；再將陽離子醚化劑溶液慢慢滴加到上述堿化后溶液中，升溫反應；反應結束后室溫下冷卻，滴加醋酸中和，真空抽濾，用乙醇溶液洗滌，把得到的固形物進行干燥，干燥后粉碎得到造紙增強劑。將制得的造紙增強劑配制成溶液按比例添加到造紙機濕部，可提高所產紙張的物理強度。
【專利說明】一種造紙增強劑及其制備方法與應用
【技術領域】
[0001]本發明屬于變性淀粉的生產【技術領域】，具體涉及一種造紙增強劑及其制備方法與應用。
【背景技術】
[0002]我國變性淀粉行業起步較晚，產能較低，2000年以前國內變性淀粉年產量均在20萬噸以下，國內消費高度依賴進口，進口依存度在30%以上。并且國內產品的種類和質量也不能完全適應市場需求。
[0003]陽離子淀粉主要有叔胺鹽類和季銨鹽類。陽離子淀粉糊化溫度低，易于分散，且黏度高、熱穩定性好。因此被廣泛應用于造紙、紡織、食品、石油、黏合劑、采礦業、污水處理和化妝品等領域。季銨型陽離子淀粉，無論在酸性還是堿性條件下均呈陽離子性，特別適用中、堿性或酸性條件下抄紙，在中性抄紙技術迅速發展的今天，它正成為不可缺少的造紙助齊U，也是目前適用范圍最廣、用量最大的一種變性淀粉。
[0004]目前變性淀粉使用效果最好的為高支鏈的陽離子淀粉，糯米淀粉因其結構中支鏈淀粉含量較高，近年來日益受到人們的關注，逐漸成為研究的熱點。目前常見的生產制備造紙用陽離子淀粉增強劑的原料有玉米淀粉、木薯淀粉、小麥淀粉或馬鈴薯淀粉等。目前尚未有以糯米淀粉為原料制備造紙增強劑的方法報道。
【發明內容】
[0005]本發明的首要目的在于提供一種造紙增強劑的制備方法，該方法以糯米淀粉為主要原料通過濕法制備適合造紙工業要求的造紙增強劑；
[0006]本發明的另一目的在于提供上述制備方法制得的造紙增強劑；
[0007]本發明的再一目的在于提供上述造紙增強劑的應用。
[0008]本發明的目的通過下述技術方案實現:
[0009]一種造紙增強劑的制備方法，包括以下操作步驟:
[0010](I)調漿:將糯米淀粉、膨脹抑制劑和蒸餾水混合成淀粉懸浮液；所述膨脹抑制劑為淀粉重量的15%，所述蒸餾水為淀粉重量的2.5倍；
[0011](2)堿化:將相當于糯米淀粉重量3?5%的堿配成溶液滴加到步驟(I)的淀粉懸浮液中，在30°C條件下堿化15?30分鐘；
[0012](3)醚化:將相當于糯米淀粉重量6?8%的陽離子醚化劑配制成溶液滴加到步驟
(2)堿化后的淀粉懸浮液中，滴加時間為30?45分鐘，升溫至85?90°C反應105?120分鐘；
[0013](4)中和、抽濾、洗滌、干燥:在步驟(3)醚化后的淀粉懸浮液中，滴加體積百分濃度為10%的醋酸中和至pH = 6.5?7.0，真空抽濾，以體積分數為60?80%的乙醇水溶液洗滌，把得到的固形物在40?50°C下真空干燥，干燥后粉碎得到造紙增強劑。
[0014]步驟(I)所述的膨脹抑制劑為氯化鈉。[0015]步驟(2)所述的堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀或氫氧化鈣。
[0016]步驟(3)所述的陽離子醚化劑為3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨或2，3-環氧丙基
三甲基氯化銨。
[0017]一種根據上述制備方法制備的造紙增強劑。
[0018]所述的造紙增強劑配制成溶液按比例添加到造紙機濕部以提高產品紙張強度的應用。將造紙增強劑配制成濃度為0.001g/ml的溶液，按相對于絕干紙漿質量的0.2%、
0.4%、0.6%或0.8%的比例添加到造紙機濕紙漿中，可以提高紙張的強度。
[0019]本發明相對于現有技術具有如下的優點及效果:
[0020](I)本發明的造紙增強劑生產工藝合理，經調漿、堿化、醚化、中和、抽濾、洗滌、干燥等工藝系統的精確控制，使糯米淀粉具有陽離子特性，同時降低了糯米淀粉的糊化溫度和凝沉性，其應用效果完全可以達到造紙工業要求，可有效提高紙張強度；
[0021](2)本發明以糯米淀粉為原料制備造紙增強劑，拓展了糯米淀粉的使用范圍，豐富了造紙增強劑的種類；
[0022](3)本發明制備的造紙增強劑黏度適中，穩定性高，糊液透明度較好，取代度低，增強效果好；
[0023](4)本發明的造紙增強劑可減少造紙過程中陽離子淀粉用量，降低成本，增加經濟效益。
【具體實施方式】
[0024]下面結合實施例對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。
[0025]實施例1
[0026](I)調楽;:將50g糯米淀粉與125ml的蒸懼水、7.5g氯化鈉,混合成淀粉懸浮液。
[0027](2)堿化:將50ml的3%的氫氧化鈉溶液滴加到步驟(I)的淀粉懸浮液中，在30°C條件下堿化15分鐘。
[0028](3)醚化:將70ml質量份數3%的2，3_環氧丙基三甲基氯化銨溶液慢慢滴加到步驟(2)堿化后的淀粉懸浮液中，滴加時間30分鐘，升溫至85°C反應105分鐘。
[0029](4)中和、抽濾、洗滌、干燥:在步驟(3)醚化后的淀粉懸浮液中，滴加體積百分濃度為10%的醋酸中和至pH = 6.5?7.0，真空抽濾，以體積分數為60%的乙醇水溶液洗滌5次，把得到的固形物放置在真空干燥箱內在40°C下干燥，干燥后粉碎得到造紙增強劑。
[0030]將步驟(4)得到的造紙增強劑配制成濃度為0.001g/ml的溶液按照相對于絕干紙漿質量0.2%的量添加到紙張中，并測定抄造紙張的耐破指數、撕裂指數、抗張指數并與空白紙樣比較。
[0031]本實施例造紙增強劑取代度為0.012，使用該造紙增強劑的紙樣比空白紙樣耐破指數提高9.4%，撕裂指數提高8.5%、抗張指數提高5.9%。
[0032]實施例2
[0033](I)調漿:將50g糯米淀粉與125ml的蒸餾水、7.5g氯化鈉，混合成淀粉懸浮液。
[0034](2)堿化:將50ml的5%的氫氧化鈉溶液滴加到步驟(I)的淀粉懸浮液中，在30°C條件下堿化20分鐘。
[0035](3)醚化:將75ml質量份數3%的2，3_環氧丙基三甲基氯化銨溶液慢慢滴加到步驟(2)堿化后的淀粉懸浮液中，滴加時間35分鐘，升溫至87V反應120分鐘。
[0036](4)中和、抽濾、洗滌、干燥:在步驟(3)醚化后的淀粉懸浮液中，滴加體積百分濃度為10%的醋酸中和至pH = 6.5?7.0，真空抽濾，以體積分數為70%的乙醇水溶液洗滌5次，把得到的固形物放置在真空干燥箱內在45°C下干燥，干燥后粉碎得到造紙增強劑。
[0037]將步驟(4)得到的造紙增強劑配制成濃度為0.001g/ml的溶液按照相對于絕干紙漿質量0.4%的量添加到紙張中，并測定抄造紙張的耐破指數、撕裂指數、抗張指數并與空白紙樣比較。
[0038]本實施例造紙增強劑取代度為0.013，使用該造紙增強劑的紙樣比空白紙樣耐破指數提高11.0%，撕裂指數提高10.1%，抗張指數提高7.5%。
[0039]實施例3
[0040](I)調楽;:將IOOg糯米淀粉與250ml的蒸懼水、15g氯化鈉,混合成淀粉懸浮液。
[0041](2)堿化:將IOOml的3%的氫氧化鈣溶液滴加到步驟(I)的淀粉懸浮液中，在30°C條件下堿化25分鐘。
[0042](3)醚化:將160ml質量份數3%的2，3_環氧丙基三甲基氯化銨溶液慢慢滴加到步驟(2)堿化后的淀粉懸浮液中，滴加時間40分鐘，升溫至90°C反應115分鐘。
[0043](4)中和、抽濾、洗滌、干燥:在步驟(3)醚化后的淀粉懸浮液中，滴加體積百分濃度為10%的醋酸中和至pH = 6.5?7.0，真空抽濾，以體積分數為75%的乙醇水溶液洗滌5次，把得到的固形物放置在真空干燥箱內在50°C下干燥，干燥后粉碎得到造紙增強劑。
[0044]將步驟(4)得到的造紙增強劑配制成濃度為0.001g/ml的溶液按照相對于絕干紙漿質量0.6%的量添加到紙張中，并測定抄造紙張的耐破指數、撕裂指數、抗張指數并與空白紙樣比較。
[0045]本實施例造紙增強劑取代度為0.022，使用該造紙增強劑的紙樣比空白紙樣耐破指數提高12.4%，撕裂指數提高11.3%，抗張指數提高9.2%。
[0046]實施例4
[0047](I)調楽;:將IOOg糯米淀粉與250ml的蒸懼水、15g氯化鈉,混合成淀粉懸浮液。
[0048](2)堿化:將IOOml的5%的氫氧化鈣溶液滴加到步驟(I)的淀粉懸浮液中，在30°C條件下堿化30分鐘。
[0049](3)醚化:將170ml質量份數3%的2，3_環氧丙基三甲基氯化銨溶液慢慢滴加到步驟(2)堿化后的淀粉懸浮液中，滴加時間45分鐘，升溫至90°C反應110分鐘。
[0050](4)中和、抽濾、洗滌、干燥:在步驟(3)醚化后的淀粉懸浮液中，滴加體積百分濃度為10%的醋酸中和至pH = 6.5?7.0，真空抽濾，以體積分數為80%的乙醇水溶液洗滌5次，把得到的固形物放置在真空干燥箱內在50°C下干燥，干燥后粉碎得到造紙增強劑。
[0051]將步驟(4)得到的造紙增強劑配制成濃度為0.001g/ml的溶液按照相對于絕干紙漿質量0.8%的量添加到紙張中，并測定抄造紙張的耐破指數、撕裂指數、抗張指數并與空白紙樣比較。
[0052]本實施例造紙增強劑取代度為0.021，使用該造紙增強劑的紙樣比空白紙樣耐破指數提高15.7%，撕裂指數提高13.2%，抗張指數提高11.5%。
[0053]實施例5
[0054](I)調楽;:將50g糯米淀粉與125ml的蒸懼水、7.5g氯化鈉,混合成淀粉懸浮液。[0055](2)堿化:將80ml的3%的氫氧化鉀溶液滴加到步驟(I)的淀粉懸浮液中，在30°C條件下堿化15分鐘。
[0056](3)醚化:將IOOml質量份數3%的3_氯_2_羥丙基三甲基氯化銨溶液慢慢滴加到步驟(2)堿化后的淀粉懸浮液中，滴加時間30分鐘，升溫至85°C反應105分鐘。
[0057](4)中和、抽濾、洗滌、干燥:在步驟(3)醚化后的淀粉懸浮液中，滴加體積百分濃度為10%的醋酸中和至pH = 6.5?7.0，真空抽濾，以體積分數為65%的乙醇水溶液洗滌5次，把得到的固形物放置在真空干燥箱內在40°C下干燥，干燥后粉碎得到造紙增強劑。
[0058]將步驟(4)得到的造紙增強劑配制成濃度為0.001g/ml的溶液按照相對于絕干紙漿質量0.2%的量添加到紙張中，并測定抄造紙張的耐破指數、撕裂指數、抗張指數并與空白紙樣比較。
[0059]本實施例造紙增強劑取代度為0.017，使用該造紙增強劑的紙樣比空白紙樣耐破指數提高9.2%，撕裂指數提高8.4%、抗張指數提高6.6%。
[0060]實施例6
[0061](I)調楽;:將50g糯米淀粉與125ml的蒸懼水、7.5g氯化鈉,混合成淀粉懸浮液。
[0062](2)堿化:將50ml的4%的氫氧化鉀溶液滴加到步驟(I)的淀粉懸浮液中，在30°C條件下堿化20分鐘。
[0063](3)醚化:將IOOml質量份數3%的3_氯_2_羥丙基三甲基氯化銨溶液慢慢滴加到步驟(2)堿化后的淀粉懸浮液中，滴加時間35分鐘，升溫至87°C反應110分鐘。
[0064](4)中和、抽濾、洗滌、干燥:在步驟(3)醚化后的淀粉懸浮液中，滴加體積百分濃度為10%的醋酸中和至pH = 6.5?7.0，真空抽濾，以體積分數為70%的乙醇水溶液洗滌5次，把得到的固形物放置在真空干燥箱內在45°C下干燥，干燥后粉碎得到造紙增強劑。
[0065]將步驟(4)得到的造紙增強劑配制成濃度為0.001g/ml的溶液按照相對于絕干紙漿質量0.4%的量添加到紙張中，并測定抄造紙張的耐破指數、撕裂指數、抗張指數并與空白紙樣比較。
[0066]本實施例造紙增強劑取代度為0.019，使用該造紙增強劑的紙樣比空白紙樣耐破指數提高10.7%，撕裂指數提高9.7%、抗張指數提高8.5%。
[0067]實施例7
[0068](I)調楽;:將IOOg糯米淀粉與250ml的蒸懼水、15g氯化鈉,混合成淀粉懸浮液。
[0069](2)堿化:將IOOml的5%的氫氧化鈉溶液滴加到步驟(I)的淀粉懸浮液中，在30°C條件下堿化25分鐘。
[0070](3)醚化:將190ml質量份數3%的3_氯_2_羥丙基三甲基氯化銨溶液慢慢滴加到步驟(2)堿化后的淀粉懸浮液中，滴加時間40分鐘，升溫至90°C反應115分鐘。
[0071](4)中和、抽濾、洗滌、干燥:在步驟(3)醚化后的淀粉懸浮液中，滴加體積百分濃度為10%的醋酸中和至pH = 6.5?7.0,真空抽濾，以體積分數為75%的乙醇水溶液洗滌5次，把得到的固形物放置在真空干燥箱內在50°C下干燥，干燥后粉碎得到造紙增強劑。
[0072]將步驟(4)得到的造紙增強劑配制成濃度為0.001g/ml的溶液按照相對于絕干紙漿質量0.6%的量添加到紙張中，并測定抄造紙張的耐破指數、撕裂指數、抗張指數并與空白紙樣比較。
[0073]本實施例造紙增強劑取代度為0.019，使用該造紙增強劑的紙樣比空白紙樣耐破指數提高11.9%，撕裂指數提高11.2%、抗張指數提高10.1%。
[0074]實施例8
[0075](I)調漿:將IOOg糯米淀粉與250ml的蒸餾水、15g氯化鈉，混合成淀粉懸浮液。
[0076](2)堿化:將IOOml的4%的氫氧化鈣溶液滴加到步驟(I)的淀粉懸浮液中，在30°C條件下堿化30分鐘。
[0077](3)醚化:將200ml質量份數3%的3_氯_2_羥丙基三甲基氯化銨溶液慢慢滴加到步驟(2)堿化后的淀粉懸浮液中，滴加時間45分鐘，升溫至90°C反應120分鐘。
[0078](4)中和、抽濾、洗滌、干燥:在步驟(3)醚化后的淀粉懸浮液中，滴加體積百分濃度為10%的醋酸中和至pH = 6.5?7.0，真空抽濾，以體積分數為80%的乙醇水溶液洗滌5次，把得到的固形物放置在真空干燥箱內在50°C下干燥，干燥后粉碎得到造紙增強劑。
[0079]將步驟(4)得到的造紙增強劑配制成濃度為0.001g/ml的溶液按照相對于絕干紙漿質量0.8%的量添加到紙張中，并測定抄造紙張的耐破指數、撕裂指數、抗張指數并與空白紙樣比較。
[0080]本實施例造紙增強劑取代度為0.020，使用該造紙增強劑的紙樣比空白紙樣耐破指數提高13.4%，撕裂指數提高12.8%、抗張指數提高11.5%。
[0081]上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種造紙增強劑的制備方法，其特征在于包括以下操作步驟: (1)調漿:將糯米淀粉、膨脹抑制劑和蒸餾水混合成淀粉懸浮液；所述膨脹抑制劑為淀粉重量的15%，所述蒸餾水為淀粉重量的2.5倍； (2)堿化:將相當于糯米淀粉重量3?5%的堿配成溶液滴加到步驟(I)的淀粉懸浮液中，在30°C條件下堿化15?30分鐘； (3)醚化:將相當于糯米淀粉重量6?8%的陽離子醚化劑配制成溶液滴加到步驟(2)堿化后的淀粉懸浮液中，滴加時間為30?45分鐘，升溫至85?90°C反應105?120分鐘； (4)中和、抽濾、洗滌、干燥:在步驟(3)醚化后的淀粉懸浮液中，滴加體積百分濃度為10%的醋酸中和至pH = 6.5?7.0，真空抽濾，以體積分數為60?80%的乙醇水溶液洗滌，把得到的固形物在40?50°C下真空干燥，干燥后粉碎得到造紙增強劑。
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟(I)所述的膨脹抑制劑為氯化鈉。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟(2)所述的堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀或氫氧化鈣。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟(3)所述的陽離子醚化劑為3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨或2，3-環氧丙基三甲基氯化銨。
5.一種根據權利要求1?4任一項所述方法制備的造紙增強劑。
6.根據權利要求5所述的造紙增強劑在提高產品紙張強度的應用。
7.根據權利要求6所述的應用，其特征在于:所述應用過程中將造紙增強劑配制成濃度為0.001g/ml的溶液按比例添加到造紙機濕部。
8.根據權利要求7所述的應用，其特征在于:所述比例為相對于絕干紙漿質量的0.2%、0.4%、0.6% 或 0.8%ο
【文檔編號】D21H21/18GK103437246SQ201310388972
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月30日 優先權日:2013年8月30日
【發明者】楊仁黨, 劉進, 阮蒙, 楊飛, 劉德桃 申請人:華南理工大學