[发明专利]改性填料及其制备方法，应用该改性填料的浆料

说明书

技术领域

本发明涉及一种造纸领域使用的改性填料及其制备方法，及应用该改性填料的浆料。

背景技术

在造纸工业中，添加无机填料于浆料中不仅能显著提升抄造纸张的白度、不透明度和平滑度，还能提高浆料在纸机抄造过程中的滤水性能，降低纸张在干燥过程中的热能消耗。另外无机填料相比于浆料纤维不仅价格便宜，而且具有更低的碳排放量。然而，由于填料与浆料纤维间的结合力弱，填料的添加会引起纸张强度的下降。

目前，国内外造纸企业等均在竞相研究填料的高加填技术。如北美的细胞腔加填技术，其原理是：将二氧化碳气体通入含饱和氢氧化钙溶液的浆料中，二氧化碳与氢氧化钙分子可以通过纤维的壁孔进入细胞腔，使生成的不溶于水的碳酸钙沉淀到纤维细胞腔内。然而本技术需投资大量的设备来进行，且真正能沉淀于细胞腔内的填料较少。国内企业进行淀粉包裹填料技术的研究，但淀粉的大量使用会使纸张变脆，表现为纸张撕裂性下降。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种有效解决上述问题的改性填料。

另外，还有必要提供一种上述改性填料的制备方法。

另外，还有必要提供一种应用上述改性填料的浆料。

一种改性填料，其含有填料主剂，该填料主剂为硅藻土、沸石、膨润土、滑石、碳酸钙、高岭土、绢英石、天然偏硅酸钙、石膏、重晶石、叶蜡石中的一种或一种以上，该改性填料还含有羧甲基纤维素、电荷中和剂和絮凝剂，该羧甲基纤维素的质量为填料主剂绝干质量的0.5%-1%，该电荷中和剂的质量为填料主剂绝干质量的0.2%-0.4%，该絮凝剂的添加量为使改性填料絮聚成为粒径为20-80μm的絮聚状填料。

一种应用所述改性填料的浆料，该改性填料的绝干质量为浆料绝干质量的4%-30%。

一种改性填料的制备方法，其包括如下步骤：

取填料主剂加水配制成填料悬浊液，该填料主剂为硅藻土、沸石、膨润土、滑石、碳酸钙、高岭土、绢英石、天然偏硅酸钙、石膏、重晶石、叶蜡石中的一种或一种以上；

向填料悬浊液中加入绝干质量为填料主剂绝干质量的0.5%-1%的羧甲基纤维素，并混合均匀；

向填料悬浊液中加入质量为填料主剂绝干质量的0.2%-0.4%的电荷中和剂；

向填料悬浊液中加入絮凝剂，使所述填料絮聚制得所述改性填料，该絮凝剂的添加量为使改性填料絮聚成为粒径为20-80μm的絮聚状填料。

本发明所述的改性填料使用羧甲基纤维素与填料主剂混合，并加入电荷中和剂中和上述混合填料的负电荷，最后使用大分子链的絮凝剂使填料絮聚，将该改性填料添加于造纸浆料中，可有效降低造纸成本，提升在纸机抄造中的保留和滤水，提高纸机水系统清洁度，且改性填料比表面积降低，增加了纤维间的结合力，表层高分子的桥架作用增强了改性填料与纤维的结合力，因此可显著提升纸张的强度。

具体实施方式

一种改性填料，其包括填料主剂、羧甲基纤维素、电荷中和剂、絮凝剂和水。该羧甲基纤维素的质量为填料主剂绝干质量的0.5%-1%。该电荷中和剂的质量为填料主剂绝干质量的0.2%-0.4%。

该填料主剂为硅藻土、沸石、膨润土、滑石、碳酸钙、高岭土、绢英石、天然偏硅酸钙、石膏、重晶石、叶蜡石中的一种或一种以上。

该羧甲基纤维素用以弥补填料引起的纸张强度低的缺陷，提升纸张强度。

该絮凝剂为两性聚丙烯酰胺、聚酰胺-环氧氯丙烷树脂、两性淀粉、阳离子淀粉中的一种。该絮凝剂用以对填料进行包裹、粘附，使填料形成絮聚状填料，从而使填料的磨耗显著降低。不同添加量的絮凝剂，可使改性填料絮聚的粒径不同，本发明絮凝剂的较佳添加量为使改性填料絮聚成为颗粒粒径为20-80μm的絮聚状填料。填料粒径的适当增大可以降低其填料的比表面积，从而增加纤维间的结合力，但填料粒径过大则会引起局部结合强度过低，从而影响纸张品质，因此应控制填料粒径。此处对颗粒粒径的控制可使用HORIBA(型号：LA-300)检测仪在絮聚过程中检测粒径而控制。

填料絮聚可以引起填料粒径的增大，而粒径的适当增大可以降低填料的比表面积，从而增大与纤维间的结合力。本发明中的改性填料表层覆盖或者粘附有高分子物质，该物质也易于和纤维结合，因此起到桥架作用而提高填料与纤维的结合力，提升纸张强度。

由于羧甲基纤维素和填料主剂混合后填料的电荷负性较高，电负性过高影响絮凝剂作用的发挥，导致填料不易发生絮聚。通过加入电荷中和剂可有效中和改性填料的负电荷，甚至增加改性填料的阳电荷量。