[发明专利]改性纳米微晶纤维素作为造纸助留助滤剂的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性纳米微晶纤维素作为造纸助留助滤剂的应用，属于造纸技术领域。

背景技术

随着现代造纸机的车速及产量、废纸使用比例及纸张抄造系统用水封闭循环程度的提高，改进细小纤维及填料的留着率，提高纸张产品的质量，成为面临的实际问题。助留助滤剂广泛应用在现代造纸工业中，经济效益十分明显。在提高纸料留着率和滤水性能的同时，可以减轻排水污染，使白水封闭循环系统正常运行，改善成纸的质量且能尽量减少对纸张其他物理性能的不利影响。随着造纸工业的发展，造纸湿部的助留助滤体系也由单元系统、双元系统发展为微粒助留助滤体系。微粒助留体系可以改善细小纤维和填料的留着率，提高纸浆的滤水性能，并且有助于使成纸具有较高的透气度和匀度，已被广泛用于高速造纸机的浆料系统。

从木质纤维资源开发生物基造纸化学品，对于保持造纸工业的可持续发展有着现实的意义。作为制备于可再生木质纤维素原料的纳米微晶纤维素(Nanocrystalline cellulose, NCC)，其粒度大小和表观电荷密度可以在制备过程中加以控制，能够作为造纸微粒助留体系中的有机微粒，与阳离子聚合物联合使用，组成微粒助留体系，用于纸料的助留助滤。但是通过酸水解或纤维素酶酸水解制备的NCC表面电荷密度低，且表面基团在弱碱性条件下容易发生电离，使表面电荷密度降低，影响其稳定性。而随着抄纸技术逐渐由酸性抄纸向中碱性抄纸发展，其在制浆造纸中的应用性能也会受到影响。对纳米微晶纤维素进行改性，使其表面电荷密度显著提高，加之巨大的比表面积和优良的理化性能，改性产物具有高效的造纸助留助滤性能，不仅可以提高细小纤维和填料的留着，改善纸浆的滤水，而且还可以改善成纸的匀度。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种表面改性纳米微晶纤维素作为造纸助留助滤剂的应用，能提高细小纤维与填料的留着与纸浆滤水性能。

所述的表面改性纳米微晶纤维素造纸增强剂是通过对植物纤维原料或纸浆进行酸处理或生物酶处理，得到纳米微晶纤维素，然后利用2, 2, 6, 6-四甲基-1-哌啶氧或者4-乙酰氨基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶氧氧化体系对纳米微晶纤维素进行氧化得到的。

本发明的技术方案如下：

改性纳米微晶纤维素作为造纸增强剂的应用，所述的改性纳米微晶纤维素是按以下方法制备的：

（1）以溶解浆、漂白针叶木硫酸盐浆、漂白阔叶木硫酸盐浆、微晶纤维素或棉花为原料，采用下列酸水解法或生物酶水解法制备纳米微晶纤维素：

酸水解法：

将原料粉碎，过20目筛，在20oC -65oC下加入30-64wt%的硫酸，使酸与原料的体积质量比（5～15）：1，单位毫升比克，原料以绝干料计；搅拌下，反应10 min-70 min，然后将悬浮液用9-10倍体积的去离子水稀释以终止反应，所得产物用去离子水反复离心冲洗至pH值5.0～5.5，将得到产物放入透析袋中，用流动的去离子水透析至pH值恒定，透析后的悬浮液在冰水浴中进行超声波振荡处理5 min-50 min，得到纳米微晶纤维素胶体悬浮液；或者，

生物酶水解法：

将原料粉碎，过20目筛，原料放入锥形瓶中，向锥形瓶中加水，再加入缓冲液调节溶液的pH值到6-7，加入纤维素酶，每克绝干原料加入纤维素酶5000~80000 IU，置于摇床中，调节温度为40oC -60oC，振荡速度50-250 r/min，反应24 h-72 h。反应结束后，加入乙醇终止酶解反应。取出样品，用去离子水反复离心洗涤，洗涤后的悬浮液用超声波振荡器处理5 min-50 min，得到纳米微晶纤维素悬浮液。

所述纤维素酶为和氏璧生物技术有限公司生产的中性纤维素酶，其滤纸酶活20000~ 40000 IU/g。所述缓冲液是磷酸盐缓冲溶液，取磷酸二氢钠1.74 g，磷酸氢二钠2.7g，氯化钠1.7g，加水溶解成400ml的溶液配制而成。

（2）纳米微晶纤维素的氧化改性