一種無機纖維柔軟劑的制備方法及利用該柔軟劑增強無機纖維柔軟度的改性方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于材料領域，具體涉及一種無機纖維柔軟劑的制備方法及利用該柔軟劑增強無機纖維柔軟度的改性方法。
【背景技術】
[0002]隨著社會的不斷進步，人類開始越來越追求人與生態的可持續性發展。在追求綠色環保、發展循環經濟的新形勢推動下，使用各種礦渣和工業廢渣制成的無機纖維替代傳統植物纖維造紙的社會、經濟價值不容忽視。傳統的造紙業普遍存在植被資源消耗量大及環境污染嚴重等問題。同時，由于傳統造紙原料均選用有機植物纖維，所成紙張具有不耐高溫、易燃燒、易吸潮霉變等特點，無法滿足越來越廣的領域需求，因此使紙張在各行業的應用和發展受到了較大制約。由各種礦渣和工業廢渣制成的無機纖維具有不燃、不焦、不吸潮、抗霉變等優良特點。因此，選用無機纖維替代傳統造紙原料生產出的無機纖維紙，繼承和發揚了無機纖維的這些優點，填補了傳統紙張在苛刻工業生產條件下的應用空白，適時的推進了造紙工業的深入發展。
[0003]然而，發展無機纖維造紙也存在著巨大的挑戰。工業生產的無機纖維原棉主要存在脆性大、剛性強、纖維短、球渣多等缺點。在應用于造紙業時往往存在以下幾大問題:其一，無機纖維不能細纖維化，剛性強，柔軟度差，在制漿過程中經打漿分散，輸送較易發生斷裂;其二，無機纖維分散性差，易出現小段纖維交織、堵塞設備等問題;其三，用無機纖維抄成的紙張表面較粗糙，易掉粉，柔韌性差，不宜反復折疊，使用手感較差，舒適度欠佳。這些問題極大的影響了無機纖維紙的發展和應用。因此，須尋找理想的分散劑和軟化劑對無機纖維進行表面改性處理，以增強無機纖維的柔韌性，提高其抄造性能。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種無機纖維柔軟劑的制備方法及利用該柔軟劑增強無機纖維柔軟度的改性方法，該方法制備工藝簡單，使用該方法合成的無機纖維柔軟劑對無機纖維進行改性處理，利用處理后的改性無機纖維造紙，所得紙張的柔軟度得到顯著提高。
[0005]為達到上述目的，本發明采用的技術方案為:
[0006]—種無機纖維柔軟劑的制備方法，包括以下步驟:
[0007]1)按質量比為1:(15?40)將十二胺加入水中，攪拌至十二胺溶解，得到十二胺溶液；
[0008]2)將氯乙酸鈉加入十二胺溶液中，在50?70°C下反應25?35min，然后加入固體氫氧化鈉，在50?70°C下反應25?35min，反應完成后，調節反應產物的pH值為中性，得到無機纖維柔軟劑半成品；其中加入的氯乙酸鈉與十二胺溶液中十二胺的質量比為1:(0.4?1.8)，加入的氫氧化鈉與十二胺溶液中十二胺的質量比為1: (4.2?7)；
[0009]3)向無機纖維柔軟劑半成品中加入乳化硅油，攪拌混合均勻，得到無機纖維柔軟劑;其中無機纖維柔軟劑半成品與乳化硅油的質量比為100:(0.3?1)。
[0010]所述步驟1)中在45?55°C下攪拌使十二胺溶解。
[0011 ]所述步驟2)中用稀鹽酸或氫氧化鈉調節pH值。
[0012]所述步驟3)中的乳化硅油為甲基乳化硅油。
[0013]所述步驟3)是在無機纖維柔軟劑半成品自然降溫到40°C以下時進行的。
[0014]所述步驟3)中的攪拌混合均勻是在200?500r/min的轉速下攪拌5?lOmin。
[0015]利用無機纖維柔軟劑來增強無機纖維柔軟度的改性方法，其具體步驟為:將無機纖維放入容器中加水潤濕，再加入無機纖維柔軟劑，攪拌均勻，然后浸泡30?60min，即得到軟化后的改性無機纖維。
[0016]加入的無機纖維與無機纖維柔軟劑的質量比為1:(3?10)。
[0017]加入的無機纖維與水的質量比為(1.5?4):150。
[0018]所述的無機纖維為白泥纖維或粉煤灰纖維。
[0019 ]相對于現有技術，本發明具有以下有益效果:
[0020]本發明提供的無機纖維柔軟劑的制備方法，先將十二胺充分溶解在水中，然后向十二胺溶液中先后加入氯乙酸鈉和氫氧化鈉進行反應，反應完后再加入乳化硅油攪拌均勻，即得到無機纖維柔軟劑。該方法合成的無機纖維柔軟劑為氨基酸型兩性表面活性劑，由于其本身兩性的帶電特性，能夠增強與無機纖維間的相互作用，并且具有較強的纖維疏散能力。而且乳化硅油的加入能夠降低無機纖維間的相互摩擦力，從而使無機纖維的手感更柔軟、光滑。該方法制備工藝簡單、生產成本低廉，適于工業化大規模生產，具有良好的應用前景。
[0021]本發明提供的利用無機纖維柔軟劑來增強無機纖維柔軟度的改性方法，將無機纖維加水潤濕后，再加入無機纖維柔軟劑，攪拌均勻后浸泡一段時間，即可增強無機纖維的柔軟度。該方法步驟簡單易行，適于工業化生產使用。采用本發明制備的無機纖維柔軟劑來處理無機纖維，能夠使得改性后的無機纖維的柔軟度顯著提高，提高了其抄造性能。在造紙工業中，使用經過該方法處理過的改性無機纖維與植物纖維混合造紙，制得的紙張柔軟度及性能也有顯者提尚。
【附圖說明】
[0022]圖1為用本發明制得的無機纖維柔軟劑改性前后的無機纖維的SEM圖，其中a為改性前的SEM圖，b為改性后的SEM圖。
[0023]圖2為用本發明制得的無機纖維柔軟劑改性前后的無機纖維造紙后對紙張性能的影響對比圖，其中a為紙張抗張強度的對比圖，b為紙張伸長率的對比圖，c為紙張環壓強度的對比圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合本發明較優的實施例對本發明做進一步詳細說明。
[0025]實施例1:
[0026]無機纖維柔軟劑的制備:
[0027]1)按1: 15的質量比將十二胺加入去離子水中，在50°C下攪拌使十二胺充分溶解，得到十二胺溶液；
[0028]2)將十二胺溶液恒溫加熱至55°C，向其中加入氯乙酸鈉，在55°C下反應32min，再向所得混合物中加入氫氧化鈉，在55°C下繼續反應32min，反應完成后，調節反應產物的pH值為中性，得到無機纖維柔軟劑半成品；其中加入的氯乙酸鈉與十二胺溶液中的十二胺的質量比為1:0.4，加入的氫氧化鈉與十二胺溶液中的十二胺的質量比為1:4.2;
[0029]3)待無機纖維柔軟劑半成品自然降溫到40°C以下，向無機纖維柔軟劑半成品中加入甲基乳化硅油，在400r/min的速度下恒速攪拌8min至混合均勻，得到無機纖維柔軟劑;其中無機纖維柔軟劑半成品與乳化硅油的質量比為100:0.3。
[0030]利用無機纖維柔軟劑增強無機纖維柔軟度:
[0031]將1.5g白泥纖維加入到150mL水中使白泥纖維潤濕，然后加入4.5g無機纖維柔軟劑，充分攪拌均勻，浸泡30min，即得到軟化后的改性白泥纖維。
[0032]實施例2:
[0033]無機纖維柔軟劑的制備:
[0034]1)按1:20的質量比將十二胺加入去離子水中，在52°C下攪拌使十二胺充分溶解，得到十二胺溶液；
[0035]2)將十二胺溶液恒溫加熱至60°C，向其中加入氯乙酸鈉，在60°C下反應30min，再向所得混合物中加入氫氧化鈉，在60°C下繼續反應30min，反應完成后，調節反應產物的pH值為中性，得到無機纖維柔軟劑半成品；其中加入的氯乙酸鈉與十二胺溶液中的十二胺的質量比為1:0.8，加入的氫氧化鈉與十二胺溶液中的十二胺的質量比為1:5;
[0036]3)待無機纖維柔軟劑半成品自然降溫到40°C以下，向無機纖維柔軟劑半成品中加入甲基乳化娃油，在200r/min的速度下恒速攪拌5min至混合均勾，得到無機纖維柔軟劑;其中無機纖維柔軟劑半成品與乳化硅油的質量比為100:0.5。
[0037]利用無機纖維柔軟劑增強無機纖維柔軟度:
[0038]將2g白泥纖維加入到150mL水中使白泥纖維潤濕，然后加入10g無機纖維柔軟劑，充分攪拌均勻，浸泡4