[发明专利]一种利用乙醇制浆废液改性制备纸张增强剂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及纸张增强剂的合成方法，具体涉及一种利用乙醇制浆废液改性制备纸张增强剂的方法。

背景技术

乙醇木素是麦草乙醇法分解的副产物，是一种生物可降解、可再生的天然高分子。目前，木素是自然界中最丰富的可再生资源之一。这种天然有机高分子化合物由于其结构的复杂性、大分子的多分散性以及物理化学性质的不均一性，至今尚未得到充分有效的利用。目前可作为工业原料的木素主要是造纸工业的副产品，主要分为木素磺酸盐和碱木素两大类，用于混凝土减水剂、分散剂、泥浆处理剂、土质稳定剂、表面活性剂、水处理剂、粘合剂等方面。

麦草乙醇法分解是一种环境友好型的生物精炼方法，其分解得到的纤维素可进一步深加工制备微晶纤维素。其废液除了乙醇外，还有乙醇木素、半纤维素、糠醛等，具有很高的利用价值。从废液中分离得到的乙醇木素本身具有甲氧基、酚羟基、羰基和羧甲基等多种官能团和化学键，有很强的反应活性，在一定条件下能与多种基因发生置换、取代、交联和接枝反应，为其进行化学改性，实现综合利用提供了可能性。同时以农作物秸秆为原料进行无污染分解并进一步高值化利用其废液，具有较大的社会经济效益，符合国家环保发展要求。

乙醇木素本身水溶性差，能与纸张中的纤维产生氢键结合的官能团较少，直接作为纸张增强剂效果较差。目前没有利用乙醇木素制备纸张增强剂的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用乙醇制浆废液改性制备纸张增强剂的方法，该方法根据乙醇木素的分子结构特征，针对性改造，增加能与纤维产生氢键结合的官能团，合成纸张增强剂，增加纸张抗张强度。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

1)在装有电动搅拌器的三口瓶中加入乙醇木素和质量浓度10％的NaOH溶液水浴升温至40-70℃，使乙醇木素完全溶解，其中每克乙醇木素：2-3ml的NaOH溶液，然后再用盐酸调节溶液的pH值为10-11，在按乙醇木素与甲醛的质量比为1∶0.20-0.25加入甲醛搅拌反应2-2.5小时得羟甲基化乙醇木素溶液；

2)在30-80℃的水浴条件下，向羟甲基化乙醇木素溶液中缓慢加入丙烯酰胺和引发剂，于密闭状态搅拌反应3小时制得纸张增强剂；

所述的丙烯酰胺与羟甲基乙醇木素的质量比为1.2-1.5∶1；

引发剂与羟甲基乙醇木素质量比为0.04-0.06∶1；

所述的引发剂为7.5mmol/L的过氧化氢-硫酸亚铁体系，过氧化氢与硫酸亚铁质量比为4∶3。

本发明合成的纸张增强剂属于生物高分子化合物，具有生物相容性，不会产生二次污染。

本发明利用麦草无污染分解液中的乙醇木素作为原料，为麦草高值化循环利用提供了途径。

本发明采用先羟甲基化改性增加乙醇木素活性，再利用羟甲基化木素与丙烯酰胺接枝共聚增加酰胺基的方法，利于与纸张中纤维产生氢键结合，制得得纸张增强剂性能好，能提高纸张强度40％左右。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明做进一步的详细说明：

纸张抄造及纸张强度的测定：

将原料浆用水疏解后倒入打浆机，打浆到打浆度35°SR，稀释分散至0.5％，在搅拌条件下加入纸页定量2％的硫酸铝，调节pH至5～6，搅拌均匀，加入纸页定量2％本发明制备的纸张增强剂并搅拌1min，倒入纸页抄取器，按Tappi标准法抄取定量为60g/m²的纸页。在105℃下熟化30min后，在恒温恒湿的条件下平衡水分24h。按GB/T465.2-1989标准测其强度指标。

实施例1

1)在装有电动搅拌器的三口瓶中加入乙醇木素和质量浓度10％的NaOH溶液水浴升温至50℃，使乙醇木素完全溶解，其中每克乙醇木素：2ml的NaOH溶液，然后再用盐酸调节溶液的pH值为10，在按乙醇木素与甲醛的质量比为1∶0.20加入甲醛搅拌反应2小时得羟甲基化乙醇木素溶液；

2)在30℃的水浴条件下，向羟甲基化乙醇木素溶液中缓慢加入丙烯酰胺和引发剂，于密闭状态搅拌反应3小时制得纸张增强剂；

所述的丙烯酰胺与羟甲基乙醇木素的质量比为1.2；

引发剂与羟甲基乙醇木素质量比为0.04∶1；

所述的引发剂为7.5mmol/L的过氧化氢-硫酸亚铁体系，过氧化氢与硫酸亚铁质量比为4∶3。

按纸张抄造及纸张强度的测定方法，测试纸张抗张强度提高了40％。

实施例2