[发明专利]瓜尔胶硼酸表面交联改性沉淀碳酸钙及其制备方法、应用和一种纸张

说明书

本发明提供了一种瓜尔胶硼酸表面交联改性沉淀碳酸钙，所述的改性沉淀碳酸钙的表面通过硼酸交联有瓜尔胶，本发明旨在提供一种当其应用于纸张中填料时，可明显提高纸张的抗张指数、耐破指数、撕裂指数，以及填料单程留着率的改性沉淀碳酸钙；同时本发明还提供了该改性沉淀碳酸钙的制备方法、应用；此外，本发明还提供了含有上述改性沉淀碳酸钙的一种纸张。

技术领域

本发明涉及造纸填料改性领域，尤其是瓜尔胶硼酸表面交联改性沉淀碳酸钙及其制备方法、应用和一种纸张。

背景技术

目前造纸工业最常用填料是碳酸钙(研磨碳酸钙、沉淀碳酸钙)、高岭土和滑石粉，这三类填料占填料总使用量的80％～90％，其中北美造纸工业以高岭土为主，欧洲以碳酸钙为主，亚洲以滑石粉为主。除此之外还包括二氧化钛、硫化锌、硫酸钙、硅藻土、硫酸钡、硅铝酸盐、硅酸钙和一些有机填料等。20世纪70年代以来，随着高档纸的生产酸性向中性或碱性转变，碳酸钙填料也逐渐取代了高岭土和滑石粉填料。2002年国内碳酸钙填料的消耗量首次超过滑石粉。

碳酸钙的表面电性与其作为造纸填料的留着率和加填纸张的质量关系密切。碳酸钙的浓度和水的纯度决定了其粒子的表面电性，水中碳酸钙粒子的晶体分解和再结晶过程影响其表面电性。钙离子和碳酸根离子决定了碳酸钙在水中的电性，而在水中钙离子多于碳酸根离子，因此一般认为碳酸钙粒子在纯水中带有正电荷。但PCC所带电荷很弱，在水中的分散性不好，导致其加填纸张的性能受到影响，纸张的光学性能也受到影响；而且加填纸张的孔隙结构也受到填料粒子分散程度的影响。湿法制备的GCC中含有分散剂，因而粒子表面带有负电荷，稳定性较好，凝聚倾向较小。而PCC粒子中不含有分散剂，粒子之间的凝聚倾向就较大。为了提高碳酸钙填料的应用性能，可以对其进行改性处理后再应用。

现在对造纸中碳酸钙填料改性的研究较多，改性技术理论上也较成熟，且改性碳酸钙在造纸中的应用效果也较好，但在工业生产上应用到的技术却不多。主要的瓶颈依然为成本，改性碳酸钙填料价格上存在劣势，其对纸张质量提高的贡献是否可以平衡其劣势，或者开发降低成本的生产方法，将会是改性碳酸钙未来应用发展的主要途径。

PCC造纸填料改性主要是靠改性材料与碳酸钙之间的物理或氢键结合，由于这种结合不是十分牢固，降低了它的应用效果。本发明采用硼酸交联剂将瓜尔胶交联到沉淀碳酸钙表面制备改性沉淀碳酸钙(MPCC)，交联的瓜尔胶比较牢固，在水中不易脱落。本发明可以拓宽碳酸钙在造纸中的应用范围，将会为改性碳酸钙的制备与应用提供新的思路，并完善改性沉淀碳酸钙在造纸湿部作用的相关理论，具有重要的应用价值和研究意义。

发明内容

本发明提供一种瓜尔胶硼酸表面交联改性沉淀碳酸钙及其制备方法、应用，当其应用于纸张中填料时，可明显提高纸张的的抗张指数、耐破指数、撕裂指数，以及填料单程留着率；本发明还提供了一种含上述改性沉淀碳酸钙的纸张。

为了实现上述技术效果，本发明提供的技术方案是这样的：一种瓜尔胶硼酸表面交联改性沉淀碳酸钙，所述的改性沉淀碳酸钙的表面通过硼酸交联有瓜尔胶。

瓜尔胶(Guar gum)是一种天然聚糖，印度和巴基斯坦等国家产量丰富，来源于瓜尔豆(Cyamopsis tetragonoloba)种子。它是D-吡喃甘露糖结构单元通过β-(1-4)苷键形成刚性主链，侧链由D-吡喃半乳糖结构单元以α-(1-6)键联结在主链上。甘露糖与半乳糖的比例，根据瓜尔胶产地不同而有所差异，但是它们的比例基本上是2:1，瓜尔胶的分子量在220000左右。瓜尔胶不耐水，在冷水中便可以水化、溶解，这是由于瓜尔豆生长环境为高温、干旱缺水产生的，而淀粉系列助剂使用前需要糊化，因此这是瓜尔胶的一个很大优势。瓜尔胶的结构式详见图26。

需要说明的是，所述的瓜尔胶的重量为PCC重量的0.25～3％。

优选地，所述的瓜尔胶的重量为PCC重量的0.25～2.5％。

需要说明的是，所述的硼酸的重量为PCC重量的2～10％。