[发明专利]一种纸张表面施胶剂的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于造纸表面处理剂的领域，具体涉及一种纸张表面施胶剂的制备方法及应用。

背景技术

  近年来，纳米微晶纤维素作为一种新型的可再生纳米材料已引起了许多关注，纳米纤维素的宽度在30nm～100nm，可以在水中分散形成稳定的胶体。它不但具有纤维素的基本结构与性能，还具有纳米颗粒的特性，例如巨大的比表面积（70）、高强度（7500MPa）、高硬度（100-140GPa）等。因其独特的性质使纳米微晶纤维素在造纸、纺织、精细化工等领域得到广泛应用。

随着当前造纸、印刷及相关领域的不断发展，对于表面施胶剂提高纸和纸板表面性能和印刷适应性的要求也越来越高。表面施胶剂的制备越来越受到造纸业的重视，它与造纸原料结构调整、印刷方式多样化、高速化和纸制品高品质化的发展趋势等有关，所以表面施胶的作用及其优势显得尤为突出。表面施胶处理直接作用于纸张表面，克服了内添加助剂存在的纸机系统污染、起泡、高温抄造施胶度低等一系列操作性问题。国内外作为表面施胶剂的药品只要是淀粉及其改性物、PVA、CMC、PAM等。由于淀粉具有原料丰富、价格便宜、供应稳定、使用方便、天然高分子产品，使用无毒无污染、可化学改性及生物降解等优点，因此改性淀粉及其衍生物产品，在造纸工业中得到了广泛的应用。我国造纸工业正经历着造纸纤维原料、纸产品质量要求、纸品种及造纸工艺的调整，改性淀粉已成为造纸工业降低成本不可缺少的造纸化学品之一。阳离子淀粉是继原淀粉、阴离子淀粉之后出现的一种新型淀粉衍生物，因为其带有正电荷，它能够吸附造纸浆料中带负电荷的纤维、细小纤维、填料以及其他的阴离子垃圾，而且制备工艺成熟、取代度可调，在造纸工业中取得了很好的使用效果。同时，阳离子淀粉也是带正电荷的资源丰富、价格低廉的可再生资源，也被用在纸张表面施胶中，用作表面施胶剂时能提高纸张表面强度、改善纸张的印刷适应性等,实践已证明阳离子淀粉还在废纸回收中降低网下白水中的BOD负荷；然而，由于改性过的阳离子淀粉仍然存在分子量很大无法填充纸张表面的细小沟壑及其强度较差等缺陷。

发明内容

针对此问题，本发明的目的是提供一种纸张表面施胶剂的制备方法及应用。将纳米微晶纤维素加入到阳离子淀粉中，提供一种环境友好、高强度、稳定性好的表面施胶剂。                                

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

（1） 纳米微晶纤维素胶体的制备：以微晶纤维素粉末为原料，在搅拌速度为280r/min～300r/min的搅拌下，按照1:8～1:10的固液比，将微晶纤维素粉末缓慢地加到浓度为60%～65%的硫酸溶液中，反应温度为40℃～50℃的水浴，反应90min～120min后，加水终止反应；将得到的混合液在转速为10000r/min～11000r/min的离心机中离心5～6次，每次离心8min～10min；再将收集的纳米微晶纤维素胶体在规格为8000～14000的透析袋，直至胶体的pH=6～7。（2）表面施胶剂的制备：首先，将已糊化的阳离子淀粉胶乳置于烧杯中并在转速为300r/min～400r/min的磁力搅拌器上搅拌10 min～20min，再将纳米微晶纤维素胶体按照0.1%～0.9%的比例加入到阳离子淀粉，最后在该搅拌速度下搅拌均匀即得到阳离子淀粉复合施胶剂。

施胶过程：将原纸按要求平铺在玻璃板上并一端固定，用表面施胶棒将一定量的步骤1中制备的表面施胶剂均匀地涂在原纸的表面，然后将施胶后的纸张自然风干3min～4min后再在烘干机上烘干2min～3min，烘干温度为100℃～105℃。步骤（1）中的纳米纤维素胶体是通过硫酸水解法制备；0.1%～0.9%比例为纳米微晶纤维素的绝干量占阳离子淀粉的绝干量的比例。

本发明的创新点及优点：一、通过硫酸水解法制备的纳米微晶纤维素胶体因为其表面附有硫酸根离子而带负电荷，而阳离子淀粉带有正电荷，使二者发生不可逆的吸附，借助纳米微晶纤维素独特的高强度性质弥补了淀粉低强度的缺点，同时利用纳米微晶纤维素的纳米级尺寸效应可以填充到淀粉分子无法填充到的纸张表面的细小沟壑，从而使纸张表面的物理性质得到明显改善；二、原料丰富，价格便宜，生产成本低；三、制备工艺流程简单，且易操作；四、安全无毒、无污染。

 

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表达的范围。除非另有说明。

实施例1：