專利名稱：復合陽離子淀粉、其制造方法及采用該淀粉造紙的方法
技術領域：
本發明涉及造紙技術領域，特別涉及一種用于造紙中的復合陽離子淀粉的制造方法、采用所述方法制得的復合陽離子淀粉及一種采用所述復合陽離子淀粉進行造紙的方法。
背景技術：
陽離子淀粉是淀粉醚的一種重要衍生物，陽離子淀粉廣泛應用于造紙行業中。陽離子淀粉帶有正電荷，能夠與造紙系統中的帶負電荷的細小纖維及填料緊密結合，因而廣泛應用于造紙濕部，具有增強、助留和助濾作用，可顯著增強紙張質量，降低成本。然而，由于造紙系統中高化機漿和高封閉白水的循環使用，系統中的陰離子垃圾增多，在濕端添加一般的陽離子淀粉后系統保留及漿料脫水能力不足，影響紙機車速提升，并導致保留助劑 成本的增加。因此，有必要提供一種復合陽離子淀粉制造方法，以及所制得的復合陽離子淀粉及采用該復合陽離子淀粉造紙的方法，在造紙過程中系統保留及脫水能力都得以提升。
發明內容
本發明提供一種復合陽離子淀粉的制造方法，包括步驟將原淀粉加水混合，制成淀粉溶液；在攪拌的條件下，在所述淀粉溶液中加入堿及醚化劑，反應持續3至10小時，得到陽離子淀粉；將所述陽離子淀粉溶液稀釋，并進行糊化處理；在糊化后的陽離子淀粉中加入相對原淀粉質量的0. 1%至1%的引發劑和相對原淀粉質量的0. 1%至1%的改性劑，攪拌反應3小時至5小時，以使得陽離子淀粉分子之間發生交聯反應，制得復合陽離子淀粉。一種復合陽離子淀粉，所述復合陽離子淀粉通過如下步驟制得將原淀粉加水混合，制成淀粉溶液；在攪拌的條件下，在所述淀粉溶液中加入堿及醚化劑，反應持續3至10小時，得到陽離子淀粉；將所述陽離子淀粉溶液稀釋，并進行糊化處理；在糊化后的陽離子淀粉中加入相對原淀粉質量的0. 1%至1%的引發劑和相對原淀粉質量的0. 1%至1%的改性齊U，以與陽離子淀粉發生進行接枝反應，在溫度為20攝氏度至50攝氏度的條件下，攪拌反應3小時至5小時，制得所述復合陽離子淀粉，所述復合陽離子淀粉的粘度為原淀粉粘度的3至6倍。一種采用上述方法制得的復合陽離子淀粉進行造紙的方法，包括步驟將所述制得的復合陽離子淀粉稀釋至濃度為0. 5%至I. 2%的復合陽離子淀粉的混合物；以及將濃度為0. 5%至I. 2%的所述復合陽離子淀粉的混合物加入到磨漿后漿料中進行紙張抄造。相比于普通的陽離子淀粉，本發明提供的復合陽離子淀粉應用于紙張抄造，對紙機網部脫水的10秒脫水速率提升IOml至30ml，系統保留提升了 0. 7%至4. 2%，灰分保留提升2. 4%至7. 2%。因此，本發明制得的復合陽離子淀粉能夠明顯提升漿料脫水能力，有利于紙機車速的提升。并且系統保留及灰分保留也得到了提升，可以降低系統保留助劑的成本，從而可以降低造紙的成本。進一步地，紙張的內聚力、抗張強度及撕裂強度也有所增強，制得的紙張強度也有明顯的提升。
圖I是本發明提供的復合陽離子淀粉制造方法的流程圖。圖2是本發明提供的采用所述方法制得的復合陽離子淀粉進行造紙的方法的流程圖。圖3是本發明第一實施例提供的復合陽離子淀粉制造方法的流程圖。圖4是本發明第一實施例提供的采用所述方法制得的復合陽離子淀粉進行造紙的方法的流程圖。圖5是本發明第二實施例提供的復合陽離子淀粉制造方法的流程圖。 圖6是本發明第二實施例提供的采用所述方法制得的復合陽離子淀粉進行造紙的方法的流程圖。圖7是本發明第三實施例提供的復合陽離子淀粉制造方法的流程圖。圖8是本發明第三實施例提供的采用所述方法制得的復合陽離子淀粉進行造紙的方法的流程圖。
具體實施例方式下面結合多個附圖，對本發明提供的復合陽離子淀粉制造方法、復合陽離子淀粉及采用所述方法制得的復合陽離子淀粉進行造紙的方法作進一步的詳細說明。請參閱圖1，本發明提供一種復合陽離子淀粉的制造方法，所述復合陽離子淀粉制造方法包括以下步驟
第一步，將原淀粉加水混合，制成淀粉溶液。在本步驟中，可以在常溫下將原淀粉與水混合。采用的原淀粉可以為木薯原淀粉、玉米原淀粉、馬鈴薯原淀粉、小麥原淀粉中的任一種或者兩種混合物。優選為馬鈴薯淀粉和木薯淀粉。制成的淀粉溶液的濃度為35%至40%，優選淀粉溶液的濃度為35%。第二步，在攪拌的條件下，在所述淀粉溶液中加入堿及醚化劑進行醚化反應，反應持續3至10小時，得到陽離子淀粉。所述醚化劑為3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨。所述醚化劑的用量為絕干原淀粉用量為5%至8%。所述堿為氫氧化鈉。所述氫氧化鈉的濃度為5%至8%。所述堿和所述醚化劑摩爾比為I. 8:1-2. 6:1，所述堿和所述醚化劑摩爾比優選為I. 9:1-2. 4:1。淀粉溶液與所述醚化劑及堿進行反應的溫度控制在40°C至50°C，所述堿與所述醚化劑發生活化反應，使得所述醚化劑與淀粉分子中的少部分羥基發生接枝反應。第三步，將得到的陽離子淀粉進行稀釋，并對稀釋后的陽離子淀粉進行糊化處理。稀釋后的淀粉溶液的濃度控制為8%至12%。在進行糊化處理時，在95°C至98°C溫度下蒸煮稀釋后的淀粉溶液20分鐘至30分鐘。優選的蒸煮溫度為95攝氏度，蒸煮反應時間為30分鐘。在此步驟中，經過蒸煮使得淀粉發生糊化作用，淀粉分子發生吸水膨脹并破裂。經過糊化后，淀粉分子可以充分展開，每個淀粉分子中未進行醚化反應的羥基可以充分暴露出來，以方便后續反應的進行。第四步，在糊化處理后的陽離子淀粉中緩慢加入相對于原淀粉質量為0. 1%至1%的引發劑和相對原淀粉質量的0. 1%至1%的改性劑，攪拌反應3小時至5小時，以使得陽離子淀粉分子之間發生交聯反應，制得復合陽離子淀粉產品。所述弓I發劑選自高錳酸鉀、乙酸和氫氧化鈉中的一種。本步驟中，采用的改性劑為甲醛、環氧氯丙烷、三氯氧磷中的一種或兩種以上混合物，控制的反應溫度為20°C至50°C。在引發劑的作用下，改性劑具有兩個或者兩個以上的官能團。改性劑的兩個或兩個以上的官能團與不同的淀粉分子中的羥基反應，生成化學鍵，使得多個淀粉分子相互交聯從而得到的復合陽離子淀粉。本發明中，通過測試粘度對得到的復合陽離子淀粉進行檢測。通常得到的復合陽離子淀粉的粘度相比于未與改性劑進行反應之前的粘度增大3至6倍。即在溫度為55攝氏度條件下，淀粉濃度為6%的原淀粉的粘度約為700bu，而本發明制得的復合陽離子淀粉的濃度為2000bu至4500bu。本發明中，在加入引發劑及改性劑時，還向糊化后的陽離子淀粉中通入保護氣體。所述保護氣體為氮氣或惰性氣體。本實施例中采用氮氣作為保護氣體。在保護氣體環境下，可以防止陽離子淀粉與環境中的氧氣接觸，從而避免被氧化以提高反應的效率。
在此步驟之后，還可以將制得的濃度為8%至10%的復合陽離子淀粉產品進一步稀釋至濃度為3%至5%以備用。本發明還提供一種采用上述方法制得的復合陽離子淀粉。請參閱圖2，本發明還提供一種采用所述方法制得的復合陽離子淀粉進行造紙的方法，具體為
第一步，將上述制得的復合陽離子淀粉稀釋至淀粉濃度為0. 5%至I. 2%的復合陽離子淀粉的混合物。第二步，將稀釋后得到的所述復合陽離子淀粉混合物加入到磨漿后的漿料中進行紙張抄造。在本方法中，如所述復合陽離子淀粉制造方法未包括將其稀釋至淀粉濃度為8%至10%，在采用所述方法制得的復合陽離子淀粉造紙方法的第一步中，可以直接將制得的復合陽離子淀粉溶液稀釋至濃度為0. 5%至I. 2%。本發明將濃度為0. 5%至I. 2%復合陽離子淀粉攪勻后應用于造紙系統中，其對紙機網部的脫水及系統保留具有明顯提升。本發明制造的復合陽離子淀粉應用于造紙系統后，可以有效提高網部脫水能力，并且具有較高的系統及灰份保留能力，提升了紙機車速并降低了系統保留助劑成本，同時紙張強度也有明顯提升。以下，以具體制造方法進一步說明上述的復合陽離子淀粉制造方法及采用上述方法制得的復合陽離子淀粉造紙的方法。本發明第一實施例提供一種復合陽離子淀粉的制造方法及采用所述復合陽離子淀粉造紙的方法。其中，請參閱圖3，所述復合陽離子淀粉的制造方法括以下步驟
第一步，稱取140g絕干木薯原淀粉，在常溫條件下，加水至400g配置成濃度為35%的淀粉溶液。第二步，在50°C的水浴加熱并攪拌的條件下，加入6%相對絕干淀粉用量的3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨，并加入濃度為5%的氫氧化鈉。加入的氫氧化鈉與3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨的摩爾比為2. 4:1，反應持續6小時，得到陽離子淀粉。第三步，加水稀釋陽離子淀粉至濃度為8%，并升溫至95°C糊化30分鐘。
第四步，向糊化后的陽離子淀粉溶液中通入保護氣體，并緩慢加入0. 14克的引發劑氫氧化鈉和0. 14克的改性劑環氧氯丙烷，在溫度50°C下，攪拌反應3小時，以使陽離子淀粉分子之間發生交聯反應，即得復合陽離子淀粉產品。本實施例中，引發劑和改性劑的加入量為原淀粉質量的1%。第五步，將上述的復合陽離子淀粉產品進一步稀釋至淀粉濃度為4%以備用。請參閱圖4，采用將本實施例提供的方法制得的復合陽離子淀粉造紙方法，包括步驟
第一步，將所述淀粉濃度為4%的復合陽離子淀粉產品稀釋至濃度為1%的陽離子淀粉的混合物。 第二步，將所述濃度為1%的所述復合陽離子淀粉混合物加入到磨漿后漿料中進行紙張抄造。采用本實施例中的復合陽離子淀粉產品與現有的普通陽離子淀粉在相同的條件下進行紙張抄造，所述的復合陽離子淀粉與普通陽離子淀粉的在造紙過程中及能到的紙張性能比較如下表
權利要求
1.一種復合陽離子淀粉的制造方法，包括步驟 將原淀粉加水混合，制成淀粉溶液； 在攪拌的條件下，在所述淀粉溶液中加入堿及醚化劑，反應持續3至10小時，得到陽離子淀粉； 將所述陽離子淀粉溶液稀釋，并進行糊化處理； 在糊化后的陽離子淀粉中加入相對原淀粉質量的0. 1%至1%的引發劑和相對原淀粉質量的0. 1%至1%的改性劑，攪拌反應3小時至5小時，以使陽離子淀粉分子之間發生交聯反 應，制得復合陽離子淀粉。
2.如權利要求I所述的復合陽離子淀粉的制造方法，其特征在于，所述引發劑為高錳酸鉀、乙酸或氫氧化鈉中的一種。
3.如權利要求I所述的復合陽離子淀粉的制造方法，其特征在于，所述改性劑選自甲醛、三氯氧磷和環氧氯丙烷中的至少一種。
4.如權利要求I所述的復合陽離子淀粉的制造方法，其特征在于，在糊化后的陽離子淀粉中加入所述引發劑和所述改性劑時，還向所述糊化后的陽離子淀粉中通入保護氣體。
5.如權利要求I所述的復合陽離子淀粉的制造方法，其特征在于，在所述陽離子淀粉分子之間發生交聯反應時，反應溫度為20攝氏度至50攝氏度。
6.如權利要求I至5任一項所述的復合陽離子淀粉的制造方法，其特征在于，所述淀粉溶液的濃度為35%至40%。
7.如權利要求6所述的復合陽離子淀粉的制造方法，其特征在于，所述淀粉溶液中加入堿的濃度為5%至8%，所述醚化劑的用量為相對于絕干原淀粉用量的5%至8%，反應溫度為 40°C至 50°C。
8.如權利要求I至5任一項所述的復合陽離子淀粉的制造方法，其特征在于，所述陽離子淀粉加入引發劑前先稀釋至濃度為8%至12%。
9.如權利要求I至5任一項所述的復合陽離子淀粉制造方法，其特征在于，所述醚化劑為3-氯-2-輕丙基二甲基氯化銨。
10.如權利要求I至5任一項所述的復合陽離子淀粉制造方法，其特征在于，所述堿為氫氧化鈉，所述堿和所述醚化劑摩爾比為I. 8:1至2. 6: I。
11.如權利要求I至5任一項所述的復合陽離子淀粉制造方法，其特征在于，對所述淀粉溶液進行糊化處理為在95°C至98°C溫度下蒸煮所述淀粉溶液20分鐘至30分鐘。
12.如權利要求I至5任一項所述的復合陽離子淀粉制造方法，其特征在于，在制得所述復合陽離子淀粉之后，還包括將所述復合陽離子淀粉稀釋至濃度為3%-5%。
13.一種復合陽離子淀粉，其特征在于，所述復合陽離子淀粉通過如下步驟制得 將原淀粉加水混合，制成淀粉溶液； 在攪拌的條件下，在所述淀粉溶液中加入堿及醚化劑，反應持續3至10小時，得到陽離子淀粉； 將所述的陽離子淀粉溶液稀釋，并進行糊化處理；以及 在糊化后所述陽離子淀粉中加入相對原淀粉質量的0. 1%至1%的引發劑和相對原淀粉質量的0. 1%至1%的改性劑，攪拌反應3小時至5小時，使得陽離子淀粉之間發生交聯反應，制得所述復合陽離子淀粉，所述復合陽離子淀粉的粘度為原淀粉粘度的3至6倍。
14.如權利要求13所述的復合陽離子淀粉，其特征在于，所述引發劑為高錳酸鉀、乙酸或氫氧化鈉中的一種。
15.如權利要求13所述的復合陽離子淀粉，其特征在于，所述改性劑選自甲醛、三氯氧磷和環氧氯丙烷中的至少一種。
16.如權利要求13所述的復合陽離子淀粉，其特征在于，在糊化后的陽離子淀粉中加入所述引發劑和所述改性劑時，還向所述糊化后的陽離子淀粉中通入保護氣體。
17.如權利要求13至16任一項所述的復合陽離子淀粉，其特征在于，所述淀粉溶液的濃度為35%至40%。
18.如權利要求13至16任一項所述的復合陽離子淀粉，其特征在于，所述淀粉溶液中加入堿的濃度為5%至8%，所述醚化劑的用量為相對于絕干原淀粉用量的5%至8%，反應溫度為40°C至50°C。
19.如權利要求13至16任一項所述的復合陽離子淀粉，其特征在于，所述醚化劑為3-氯-2-輕丙基二甲基氯化銨。
20.如權利要求13至16任一項所述的復合陽離子淀粉，其特征在于，所述堿為氫氧化鈉，所述堿和所述醚化劑摩爾比為I. 8:1至2. 6: I。
21.如權利要求13所述的復合陽離子淀粉，其特征在于，所述復合陽離子淀粉的粘度為 2000bu 至 4500bu。
22.—種采用如權利要求I至5任一項所述的方法制得的復合陽離子淀粉進行造紙的方法，包括步驟 將所述制得的復合陽離子淀粉產品稀釋至濃度為0. 5%至I. 2%的復合陽離子淀粉的混合物；以及 將濃度為0. 5%至I. 2%的所述的復合陽離子淀粉的混合物加入到磨漿后的漿料中進行紙張抄造。
全文摘要
本發明提供一種復合陽離子淀粉的制造方法，包括步驟將原淀粉加水混合，制成淀粉溶液；在攪拌的條件下，在所述淀粉溶液中加入堿及醚化劑，反應持續3至10小時，得到陽離子淀粉；將所述陽離子淀粉溶液稀釋，并進行糊化處理；在糊化后的陽離子淀粉中加入相對原淀粉質量的0.1%至1%的引發劑和相對原淀粉質量的0.1%至1%的改性劑，攪拌反應3小時至5小時，以使得陽離子淀粉之間發生交聯反應，制得復合陽離子淀粉。本發明還提供一種采用上述方法制得的復合陽離子淀粉及采用上述方法制得的復合陽離子淀粉進行造紙的方法。
文檔編號C08B31/08GK102796202SQ20111013861
公開日2012年11月28日 申請日期2011年5月26日 優先權日2011年5月26日
發明者王仁榮, 張明, 鄧升鴻 申請人:金東紙業(江蘇)股份有限公司