本發(fā)明涉及造紙技術(shù)的紙張?jiān)鰪?qiáng)劑，特別涉及一種紙張?jiān)鰪?qiáng)劑及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，人們生活水平的不斷提高，人們對(duì)紙張的需求越來(lái)越多，對(duì)紙類(lèi)產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來(lái)越高。同時(shí)，我國(guó)的造紙資源匱乏，人們?cè)絹?lái)越注意對(duì)廢紙的回收利用，然而紙張多次回收會(huì)影響它的強(qiáng)度。而我國(guó)木材資源短缺，多用草類(lèi)纖維，草類(lèi)纖維的強(qiáng)度不如木材纖維。在抄紙過(guò)程中加入紙張?jiān)鰪?qiáng)劑能夠有效改善這種狀況，可以有效提高麥草漿和廢紙漿成紙性能，改善紙張質(zhì)量，擴(kuò)大廢紙漿的使用范圍。我國(guó)現(xiàn)有的增強(qiáng)劑存在增強(qiáng)效果不好、價(jià)格高、技術(shù)含量不高等缺點(diǎn)，因此開(kāi)發(fā)新型高效環(huán)保型增強(qiáng)劑顯得更為重要。
CN103726379A公開(kāi)了一種改性納米微晶纖維素作為造紙?jiān)鰪?qiáng)劑的應(yīng)用。以漂白針葉木硫酸鹽漿、漂白闊葉木硫酸鹽漿、微晶纖維素或棉花為原料，采用下列酸水解法或生物酶水解法制備納米微晶纖維素：酸水解法：將原料粉碎，過(guò)20目篩，在20oC-65oC下加入30-64wt%的硫酸，使酸與原料的體積質(zhì)量比（5～15）：1，單位毫升比克，原料以絕干料計(jì)；攪拌下，反應(yīng)10min-70min，然后將懸浮液用9-10倍體積的去離子水稀釋以終止反應(yīng)，所得產(chǎn)物用去離子水反復(fù)離心沖洗至pH值5.0～5.5，將得到產(chǎn)物放入透析袋中，用流動(dòng)的去離子水透析至pH值恒定，透析后的懸浮液在冰水浴中進(jìn)行超聲波振蕩處理5min-50min，得到納米微晶纖維素膠體懸浮液；或者，生物酶水解法：將原料粉碎，過(guò)20目篩，原料放入錐形瓶中，向錐形瓶中加水，再加入緩沖液調(diào)節(jié)溶液的pH值到6-7，加入纖維素酶，每克絕干原料加入纖維素酶5000～80000IU，置于搖床中，調(diào)節(jié)溫度為40oC～60oC，振蕩速度50～250r/min，反應(yīng)24h-72h，反應(yīng)結(jié)束后，加入乙醇終止酶解反應(yīng)，取出樣品，用去離子水反復(fù)離心洗滌，洗滌后的懸浮液用超聲波振蕩器處理5min～50min，得到納米微晶纖維素膠體懸浮液；所述纖維素酶為和氏璧生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)的中性纖維素酶，其濾紙酶活20000～40000IU/g，所述緩沖液是磷酸鹽緩沖溶液，取磷酸二氫鈉1.74g，磷酸氫二鈉2.7g，氯化鈉1.7g，加水溶解成400ml的溶液配制而成；（2）納米微晶纖維素的改性按如下方法進(jìn)行：取1g（絕干）步驟（1）制得的納米微晶纖維素懸浮液，依次加入3.0～8.0mmolNaBr、0.005～0.03mmol2,2,6,6-四甲基-1-哌啶氧和1～15mmol的NaClO溶液，加入200ml～250ml pH=10.2的Na2CO3-NaHCO3緩沖溶液，調(diào)節(jié)體系pH至10～10.5，然后進(jìn)行超聲分散（超聲1s、8s間隙）5min～20min，在25oC～60oC反應(yīng)10min～60min，加入10ml～20ml無(wú)水乙醇終止反應(yīng)，用酸調(diào)pH至7左右，透析2～5天，得到改性納米微晶纖維素懸浮液，即為增強(qiáng)劑；或者，取1g（絕干）步驟（1）制得的納米微晶纖維素懸浮液，加入0.2M的醋酸鹽緩沖溶液200～300ml，分別加入5～20mmol/gNaClO2及0.2～0.5mmol/g4-乙酰氨基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶氧，然后加入1～5mmol/g的NaClO溶液，調(diào)節(jié)pH值至4.8，在30oC～80oC下攪拌反應(yīng)2～5天，然后加入10～20ml無(wú)水乙醇終止反應(yīng)，透析2～5天，得到改性納米微晶纖維素懸浮液，即為增強(qiáng)劑。
上述專(zhuān)利中的納米微晶纖維素制備過(guò)程復(fù)雜，利用酸水解方法產(chǎn)生的污染大，利用纖維素酶降解時(shí)間長(zhǎng)、成本高，后續(xù)的2,2,6,6-四甲基-1-哌啶氧為介質(zhì)的改性方法成本高，難以工業(yè)化。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種紙張?jiān)鰪?qiáng)劑及其生產(chǎn)方法。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，一方面，本發(fā)明提供的一種紙張?jiān)鰪?qiáng)劑，用1重份多糖粉和1.5重量份水混合，加入多糖粉3wt％的氫氧化鈉，在室溫下放置30分鐘；加入多糖粉3wt％~9wt％的丁烷四羧酸，調(diào)節(jié)pH值為9.25，反應(yīng)2.5小時(shí)；加入鹽酸調(diào)節(jié)pH到6.5；過(guò)濾；所得濾渣用乙醇洗滌后經(jīng)干燥后制得。
作為進(jìn)一步改進(jìn)技術(shù)方案，本發(fā)明提供的紙張?jiān)鰪?qiáng)劑，所述多糖粉為半乳甘露聚糖。
作為進(jìn)一步改進(jìn)技術(shù)方案，本發(fā)明提供的紙張?jiān)鰪?qiáng)劑，所述鹽酸的濃度為0.1mol/L。
作為進(jìn)一步改進(jìn)技術(shù)方案，本發(fā)明提供的紙張?jiān)鰪?qiáng)劑，所述檸檬酸的加入量為多糖粉的5wt％~7wt％。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，另一方面，本發(fā)明提供的一種紙張?jiān)鰪?qiáng)劑的生產(chǎn)方法，包括以下步驟：1重份多糖粉和1.5重量份水混合，加入多糖粉3wt％的氫氧化鈉，在室溫下放置30分鐘；加入多糖粉3wt％~9wt％的丁烷四羧酸，調(diào)節(jié)pH值為9.25，反應(yīng)2.5小時(shí)；加入鹽酸調(diào)節(jié)pH到6.5；過(guò)濾；所得濾渣用乙醇洗滌后，干燥。
作為進(jìn)一步改進(jìn)技術(shù)方案，本發(fā)明提供的紙張?jiān)鰪?qiáng)劑的生產(chǎn)方法，所述多糖粉為半乳甘露聚糖。
作為進(jìn)一步改進(jìn)技術(shù)方案，本發(fā)明提供的紙張?jiān)鰪?qiáng)劑的生產(chǎn)方法，所述鹽酸的濃度為0.1mol/L。
作為進(jìn)一步改進(jìn)技術(shù)方案，本發(fā)明提供的紙張?jiān)鰪?qiáng)劑的生產(chǎn)方法，所述丁烷四羧酸的加入量為多糖粉的5wt％~7wt％。
本發(fā)明帶來(lái)的有益效果：采用堿性條件下，丁烷四羧酸在反應(yīng)溫度和堿性條件下與多糖中的羥基反應(yīng)使得反應(yīng)產(chǎn)物多糖鏈上接上含多羧基的化合物，增加多糖上的羧基含量。當(dāng)紙張?jiān)鰪?qiáng)劑添加到紙漿中抄造時(shí)，可加強(qiáng)紙漿纖維之間的結(jié)合力，從而提高紙張的物理強(qiáng)度。以多糖為原料，實(shí)現(xiàn)多糖資源的高效利用。
本發(fā)明可利用植物多糖經(jīng)過(guò)丁烷四羧酸酯化處理即可制備出高性能的紙張?jiān)鰪?qiáng)劑，原料易得、制備過(guò)程簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件易于實(shí)現(xiàn)、污染很低，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1：取一定質(zhì)量的多糖粉和多糖粉1.5倍重量份的蒸餾水加入到錐形瓶中，將瓶放入25℃的水浴鍋中用玻璃棒攪拌。加入3％的氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH到9.25，放置30分鐘。加入3％多糖糖粉重量份的丁烷四羧酸，繼續(xù)調(diào)節(jié)pH為9.25，反應(yīng)2.5小時(shí)。最后加入0.1mol/L的鹽酸調(diào)節(jié)pH到6.5，過(guò)濾。所得產(chǎn)物用乙醇洗3次，室溫干燥制得紙張?jiān)鰪?qiáng)劑。經(jīng)測(cè)試，羧基含量為60mmol/Kg。
實(shí)施例2：取一定質(zhì)量的多糖糖粉和多糖粉1.5倍重量份的蒸餾水加入到錐形瓶中，將瓶放入25℃的水浴鍋中用玻璃棒攪拌。加入3％的氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH到9.25，放置30分鐘。加入5％多糖糖粉重量份的丁烷四羧酸，繼續(xù)調(diào)節(jié)pH為9.25，反應(yīng)2.5小時(shí)。最后加入0.1mol/L的鹽酸調(diào)節(jié)pH到6.5，過(guò)濾。所得產(chǎn)物用乙醇洗3次，室溫干燥制得紙張?jiān)鰪?qiáng)劑。經(jīng)測(cè)試，羧基含量為70mmol/Kg。
實(shí)施例3：取一定質(zhì)量的多糖糖粉和多糖粉1.5倍重量份的蒸餾水加入到錐形瓶中，將瓶放入25℃的水浴鍋中用玻璃棒攪拌。加入3％的氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH到9.25，放置30分鐘。加入8％多糖糖粉重量份的丁烷四羧酸，繼續(xù)調(diào)節(jié)pH為9.25，反應(yīng)2.5小時(shí)。最后加入0.1mol/L的鹽酸調(diào)節(jié)pH到6.5，過(guò)濾。所得產(chǎn)物用乙醇洗3次，室溫干燥制得紙張?jiān)鰪?qiáng)劑。經(jīng)測(cè)試，羧基含量為75mmol/Kg。
實(shí)施例4：取一定質(zhì)量的多糖糖粉和多糖粉1.5倍重量份的蒸餾水加入到錐形瓶中，將瓶放入25℃的水浴鍋中用玻璃棒攪拌。加入3％的氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH到9.25，放置30分鐘。加入10％多糖糖粉重量份的丁烷四羧酸，繼續(xù)調(diào)節(jié)pH為9.25，反應(yīng)2.5小時(shí)。最后加入0.1mol/L的鹽酸調(diào)節(jié)pH到6.5，過(guò)濾。所得產(chǎn)物用乙醇洗3次，室溫干燥制得紙張?jiān)鰪?qiáng)劑。經(jīng)測(cè)試，羧基含量為79mmol/Kg。
本發(fā)明中羧基含量的檢測(cè)采用電導(dǎo)法測(cè)定，具體參考文獻(xiàn)（Katz, S., Beatson, R.P. and Scallan, A.M. Strong and Weak Acidic Groups in Sulfite Pulps, Svensk papperstidning, 1984(6):R48～R53）進(jìn)行測(cè)試。
將松木硫酸鹽漿用水疏解后打漿到40oSR，稀釋至2‰的濃度，加入絕干紙漿1wt%實(shí)施例1~4制得紙張?jiān)鰪?qiáng)劑，加入絕干紙漿0.5wt%的硫酸鋁，調(diào)節(jié)漿料的pH值至5，攪拌均勻后，按紙漿實(shí)驗(yàn)室紙頁(yè)的制備常規(guī)紙頁(yè)成型器法（QB/T3703-99）抄取定量60g/m2的紙頁(yè)。在105℃下熟化20min后，在恒溫恒濕條件下平衡水分24h，按紙和紙板抗張強(qiáng)度的測(cè)定恒速拉伸法（100mm/min）（GB/T 22898-2008）、紙和紙板撕裂度的測(cè)定（GB/T 455-2002）、紙耐破度的測(cè)定（GB/T 454-2002）、紙和紙板耐折度的測(cè)定（GB/T 457-2008）方法進(jìn)行測(cè)試。
對(duì)照例：為相同的松木硫酸鹽漿及試驗(yàn)條件，在不加入本發(fā)明提供的紙張?jiān)鰪?qiáng)劑的情況下的試制紙張產(chǎn)品。
測(cè)試結(jié)果如下表：
結(jié)果表明：隨著多糖改性產(chǎn)品得到的紙張?jiān)鰪?qiáng)劑的羧基含量的增加，紙張的干抗張強(qiáng)度呈先上升后下降趨勢(shì)；耐破指數(shù)與干抗張強(qiáng)度趨勢(shì)相似；耐折度呈先顯著上升后出現(xiàn)下降趨勢(shì)，撕裂指數(shù)先下降再略微增加，多糖羧基增加之后，使纖維之間的結(jié)合力增大，抗張指數(shù)、耐折度與耐破度也隨之增大。優(yōu)選加入紙漿多糖絕干量5wt%～7wt%重量份的丁烷四羧酸的紙張?jiān)鰪?qiáng)劑，其羧基含量70～75 mmol/kg，具有較好的技術(shù)效果。
顯然，本發(fā)明不限于以上優(yōu)選實(shí)施方式，還可在本發(fā)明權(quán)利要求和說(shuō)明書(shū)限定的精神內(nèi)，進(jìn)行多種形式的變換和改進(jìn)，能解決同樣的技術(shù)問(wèn)題，并取得預(yù)期的技術(shù)效果，故不重述。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開(kāi)的內(nèi)容直接或聯(lián)想到的所有方案，只要在權(quán)利要求限定的精神之內(nèi)，也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。