一種改性木屑及其制備方法與在增強(qiáng)表面施膠淀粉中的應(yīng)用
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于造紙化學(xué)品工藝領(lǐng)域，具體公開(kāi)了一種改性木屑及其制備方法與在增強(qiáng)表面施膠淀粉中的應(yīng)用。所述改性木屑由以下質(zhì)量份數(shù)的成分制備得到：木屑100份、氧化劑5～20份、堿木素10～100份、交聯(lián)劑1為1～10份、交聯(lián)劑2為1～10份、pH調(diào)節(jié)劑按需要量、水300～2000份。本發(fā)明制得的改性木屑可以添加5～20％(對(duì)表面施膠淀粉用量)在表面施膠淀粉中，改善紙表面性質(zhì)，特別是明顯提高成紙的防水性和紙張強(qiáng)度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種改性木屑及其制備方法與在増強(qiáng)表面施膠淀粉中的應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于造紙化學(xué)品工藝領(lǐng)域，具體涉及一種改性木肩及其制備方法與在增強(qiáng) 表面施膠淀粉中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 表面施膠是在成紙表面進(jìn)行涂布處理，從而使紙張獲得一定的強(qiáng)度和防水性的方 法。由于具有不會(huì)干擾紙漿中濕部化學(xué)品的添加，不會(huì)干擾纖維與纖維之間的氫鍵結(jié)合，沒(méi) 有施膠劑的隨水流失，能減少造紙廢水的負(fù)荷，能降低紙的兩面差，膠液利用效率高等特 點(diǎn)，尤其是具有明顯提高紙的強(qiáng)度和抗水性等優(yōu)點(diǎn)，使表面施膠方法得到廣泛應(yīng)用。
[0003] 淀粉由于其分子結(jié)構(gòu)單元與紙漿相同，都是葡萄糖單元，廣泛應(yīng)用于造紙工業(yè)中 進(jìn)行表面施膠。造紙工業(yè)中常用的是改性淀粉，改性方法包括氧化、醚化、酯化、酶轉(zhuǎn)化、交 聯(lián)和接枝等，表面施膠過(guò)程一般應(yīng)用氧化淀粉，成膜性好，粘度低，滲透好，方法簡(jiǎn)單，成本 不高。如能開(kāi)發(fā)增強(qiáng)施膠淀粉的新材料，保證成紙強(qiáng)度和防水性質(zhì)量，同時(shí)價(jià)格低廉，原料 來(lái)源豐富，使用方便，安全環(huán)保，將具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0004] 廢紙是國(guó)內(nèi)造紙的主要原材料，特別是瓦楞原紙，100%采用廢紙為原料，原紙強(qiáng) 度低，必須靠表面施膠淀粉增加成品紙強(qiáng)度。而淀粉對(duì)成品紙強(qiáng)度增幅有限，進(jìn)一步提高強(qiáng) 度只能采用其他物質(zhì)的協(xié)同。
[0005] 木肩是木材深加工的副產(chǎn)物，其材料化學(xué)組成與造紙機(jī)械漿相同，只是由于尺寸 細(xì)小、結(jié)構(gòu)緊密，這種類(lèi)似無(wú)機(jī)填料的性質(zhì)完全可以利用在表面施膠過(guò)程中以增強(qiáng)施膠效 果，這時(shí)木肩類(lèi)似物理加固的"釘子"固定于淀粉膜與底物紙基上，增加成品紙的強(qiáng)度。但 是，施膠淀粉的粘度小，滲透性大，在施膠的瞬間很容易首先隨水滲入紙基底物的間隙，而 木肩停留于紙基表面，加固作用降低。為了增強(qiáng)木肩與紙基和淀粉膜三者間的連接強(qiáng)度，需 要對(duì)木肩進(jìn)行化學(xué)改性。目前木肩多作燃料，暫沒(méi)有用于紙張表面施膠增強(qiáng)的技術(shù)文獻(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種改性木肩。
[0007] 本發(fā)明的另一目的在于提供上述改性木肩的制備方法。
[0008] 本發(fā)明的再一目的在于提供上述改性木肩在增強(qiáng)表面施膠淀粉中的應(yīng)用。
[0009] 本發(fā)明目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0010] -種改性木肩，由以下質(zhì)量份數(shù)的成分制備得到： 木屑 100份 氧化劑 5~20份 堿木素 10~100份
[0011]交聯(lián)劑I 1~20份 交聯(lián)劑2 1~20汾 pH調(diào)節(jié)剤 按需要量 水 300~2000份。
[0012] 所述改性木肩優(yōu)選由以下質(zhì)量份數(shù)的成分制備得到： 木屑 10?份 氧化剤 5~10份 堿木素 50~100份
[0013] 交聯(lián)劑1 10~20份 交聯(lián)劑2 5~10份 pH調(diào)節(jié)劑 按需要量
[0014]水 300~500 份6
[0015] 所述的氧化劑為具有氧化漂白功能的助劑，如次氯酸鹽、保險(xiǎn)粉、雙氧水等的一種 或多種。
[0016] 所述的木肩選自各種木材加工后產(chǎn)生的粉料，包括針葉和闊葉，細(xì)度50~500目。
[0017] 所述的堿木素為堿法或硫酸鹽法制漿黑液的干燥所得的固形物，本發(fā)明優(yōu)選硫酸 鹽法制漿黑液干燥所得的固形物。
[0018] 所述交聯(lián)劑1指交聯(lián)兩個(gè)堿木素分子的小分子物質(zhì)，優(yōu)選為甲醛。
[0019] 所述交聯(lián)劑2指交聯(lián)甲醛與木肩的小分子物質(zhì)，優(yōu)選為尿素。
[0020] 所述的pH調(diào)節(jié)劑指0.5M的氫氧化鈉和/或鹽酸溶液。由于根據(jù)所用氧化劑作用特 性不同PH值不同，用pH調(diào)節(jié)劑調(diào)體系酸堿性也不同，如氧化劑為過(guò)氧化氫時(shí)pH調(diào)節(jié)為堿性， 氧化劑為保險(xiǎn)粉時(shí)pH調(diào)節(jié)為偏酸性，氧化劑為次氯酸鹽時(shí)pH調(diào)節(jié)為堿性或偏酸性均可，所 以上述改性木肩的成分中的pH調(diào)節(jié)劑為按需要量加入，優(yōu)選將pH值調(diào)節(jié)為6~10。
[0021 ]所述的水優(yōu)選蒸餾水。
[0022]上述改性木肩的制備方法，包含以下步驟：
[0023] (1)木肩氧化：向木肩加入水，用pH調(diào)節(jié)劑調(diào)體系酸堿性，加入氧化劑，升溫到一定 溫度，保溫一定時(shí)間；
[0024] (2)木肩交聯(lián)：向步驟（1)中氧化后的木肩體系加入交聯(lián)劑1，于60~95°C保溫1~3 小時(shí)；
[0025] (3)堿木素交聯(lián):60~95°C下向步驟(2)中交聯(lián)后的木肩中加入交聯(lián)劑2,同時(shí)加入 堿木素，保溫30~60分鐘制得產(chǎn)品改性木肩，降溫到50°C以下出料。
[0026]上述制備方法中，用pH調(diào)節(jié)劑調(diào)體系酸堿性時(shí)，根據(jù)所用氧化劑作用特性不同pH 值不同，如氧化劑為過(guò)氧化氫時(shí)pH調(diào)節(jié)為堿性，氧化劑為保險(xiǎn)粉時(shí)pH調(diào)節(jié)為偏酸性，氧化劑 為次氯酸鹽時(shí)pH調(diào)節(jié)為堿性或偏酸性均可，所以步驟（1)中優(yōu)選用pH調(diào)節(jié)劑將體系pH值調(diào) 節(jié)為6~10;另外氧化劑不同時(shí)，反應(yīng)溫度、保溫時(shí)間等工藝作用也不同，所以步驟（1)中優(yōu) 選將溫度升溫到50~70°C，保溫1~2h。
[0027]本發(fā)明制備過(guò)程一直保持低速攪拌，轉(zhuǎn)速100~200rpm，得到具有一定交聯(lián)能力的 改性木肩。
[0028] 上述改性木肩可以添加 5~20% (對(duì)表面施膠淀粉用量)在表面施膠淀粉中，改善 紙表面性質(zhì)，特別是明顯提高成紙的防水性和紙張強(qiáng)度。
[0029] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：
[0030] 本發(fā)明制得的改性木肩具有與淀粉和紙基產(chǎn)生強(qiáng)烈結(jié)合的基團(tuán)，加上顆粒細(xì)小， 可以均勻地分散在淀粉糊中。本發(fā)明的改性木肩可以添加5~20% (對(duì)表面施膠淀粉用量） 在表面施膠淀粉中，改善紙表面性質(zhì)，特別是明顯提高成紙的防水性和紙張強(qiáng)度。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。 本發(fā)明實(shí)施例中的木肩購(gòu)于江門(mén)市新會(huì)區(qū)雙水鎮(zhèn)木江偉華香料廠。堿木素優(yōu)選硫酸鹽法制 漿黑液干燥所得的固形物。
[0032] 實(shí)施例1
[0033]以下各物質(zhì)成分均按質(zhì)量份計(jì)。
[0034] (1)木肩氧化：100份300目木肩中加水400份，用pH調(diào)節(jié)劑調(diào)體系到10,加入雙氧水 10份，升溫到70°c，保溫2小時(shí)。
[0035] (2)木肩交聯(lián):將步驟（1)中氧化后的木肩體系加入10份交聯(lián)劑1(甲醛），于90°C保 溫2小時(shí)。
[0036] (3)堿木素交聯(lián):90°C下向步驟(2)中交聯(lián)后的木肩中加入5份交聯(lián)劑2(尿素），同 時(shí)加入堿木素50份，保溫30分鐘得產(chǎn)品，降溫到50°C以下出料。
[0037]施膠液制備:將常規(guī)表面施膠劑與氧化淀粉混合，兩者比例為20:1(重量比），同時(shí) 添加硫酸鋁溶液，硫酸鋁與表面施膠劑質(zhì)量比1:1，作為對(duì)比施膠樣品1;將本實(shí)施例所制得 交聯(lián)木肩加入氧化淀粉中，加入量10% (對(duì)氧化淀粉質(zhì)量比），混合均勻后即得施膠液;按照 本實(shí)施例的原料及工藝條件，除了不加入堿木素交聯(lián)，制備對(duì)比施膠樣品2。
[0038]分別將上述對(duì)比施膠樣品1、本實(shí)施例施膠液、對(duì)比施膠樣品2在原紙上施涂后測(cè) 試，施涂量選擇lg/m2。施涂原紙為工廠提供的瓦楞原紙（105GSM)，采用繞絲涂布棒進(jìn)行，吸 水值采用Cobb值1分鐘測(cè)量。結(jié)果如下：
[0039] 本實(shí)施例施膠液:施涂后吸水值29GSM，抗張指數(shù)66.4N · m/g，環(huán)壓指數(shù)11.38N · m/g；
[0040] 對(duì)比施膠樣品1(不加交聯(lián)木肩）：施涂后吸水值38GSM，抗張指數(shù)58.8N · m/g，環(huán)壓 指數(shù)11. IN · m/g;
[0041] 對(duì)比施膠樣品2(不加交聯(lián)堿木素）：施涂后吸水值40GSM，抗張指數(shù)57.ON· m/g，環(huán) 壓指數(shù) 10.6N · m/g。
[0042] 實(shí)施例2
[0043]以下各物質(zhì)成分均按質(zhì)量份計(jì)。
[0044] (1)木肩氧化:100份100目木肩中加水500份，用pH調(diào)節(jié)劑調(diào)體系到10,加入次氯酸 鈉5份，升溫到50°C，保溫1小時(shí)。
[0045] (2)木肩交聯(lián):將步驟（1)中氧化后的木肩體系加入10份交聯(lián)劑1(甲醛），于90°C保 溫2小時(shí)。
[0046] (3)堿木素交聯(lián):90°C下向步驟(2)中交聯(lián)后的木肩中加入5份交聯(lián)劑2(尿素），同 時(shí)加入堿木素100份，保溫60分鐘得產(chǎn)品，降溫到50°C以下出料。
[0047]施膠液制備:將常規(guī)表面施膠劑與氧化淀粉混合，兩者比例為20:1(重量比），同時(shí) 添加硫酸鋁溶液，硫酸鋁與表面施膠劑質(zhì)量比1:1，作為對(duì)比施膠樣品1;將本實(shí)施例所制得 交聯(lián)木肩加入氧化淀粉中，加入量20% (對(duì)氧化淀粉質(zhì)量比），混合均勻后即得施膠液;按照 本實(shí)施例的原料及工藝條件，除了不加入堿木素交聯(lián)，制備對(duì)比施膠樣品2。
[0048] 分別將上述對(duì)比施膠樣品1、本實(shí)施例施膠液、對(duì)比施膠樣品2在原紙上施涂后測(cè) 試，施涂量選擇lg/m2。施涂原紙為工廠提供的瓦楞原紙（105GSM)，采用繞絲涂布棒進(jìn)行，吸 水值采用Cobb值1分鐘測(cè)量。結(jié)果如下：
[0049] 本實(shí)施例施膠液:施涂后吸水值31GSM，抗張指數(shù)71.4N · m/g，環(huán)壓指數(shù)11.6N · m/ g;
[0050] 對(duì)比施膠樣品1(不加交聯(lián)木肩）：施涂后吸水值38GSM，抗張指數(shù)58.8N · m/g，環(huán)壓 指數(shù)11. IN · m/g;
[0051 ] 對(duì)比施膠樣品2(不加交聯(lián)堿木素）：施涂后吸水值39GSM，抗張指數(shù)58. IN · m/g，環(huán) 壓指數(shù) 10.8N · m/g。
[0052] 實(shí)施例3
[0053]以下各物質(zhì)成分均按質(zhì)量份計(jì)。
[0054] (1)木肩氧化:100份100目木肩中加水300份，用pH調(diào)節(jié)劑調(diào)體系到6，加入保險(xiǎn)粉1 份，升溫到70°C，保溫1小時(shí);然后調(diào)節(jié)pH到10，加入雙氧水5份，70°C保溫2小時(shí)。
[0055] (2)木肩交聯(lián):將步驟（1)中氧化后的木肩體系加入20份交聯(lián)劑1(甲醛），于70°C保 溫3小時(shí)。
[0056] (3)堿木素交聯(lián):70°C下向步驟(2)中交聯(lián)后的木肩中加入10份交聯(lián)劑2(尿素），同 時(shí)加入堿木素50份，保溫30分鐘得產(chǎn)品，降溫到50°C以下出料。
[0057]施膠液制備:將常規(guī)表面施膠劑與氧化淀粉混合，兩者比例為20:1(重量比），同時(shí) 添加硫酸鋁溶液，硫酸鋁與表面施膠劑質(zhì)量比1:1，作為對(duì)比施膠樣品1;將本實(shí)施例所制得 交聯(lián)木肩加入氧化淀粉中，加入量5% (對(duì)氧化淀粉質(zhì)量比），混合均勻后即得施膠液;按照 本實(shí)施例的原料及工藝條件，除了不加入堿木素交聯(lián)，制備對(duì)比施膠樣品2。
[0058]分別將上述對(duì)比施膠樣品1、本實(shí)施例施膠液、對(duì)比施膠樣品2在原紙上施涂后測(cè) 試，施涂量選擇lg/m2。施涂原紙為工廠提供的瓦楞原紙（105GSM)，采用繞絲涂布棒進(jìn)行，吸 水值采用Cobb值1分鐘測(cè)量。結(jié)果如下：
[0059] 本實(shí)施例施膠液:施涂后吸水值30GSM，抗張指數(shù)63.4N · m/g，環(huán)壓指數(shù)11.3N · m/ g;
[0060] 對(duì)比施膠樣品1(不加交聯(lián)木肩）：施涂后吸水值38GSM，抗張指數(shù)58.8N · m/g，環(huán)壓 指數(shù)11. IN · m/g;
[0061] 對(duì)比施膠樣品2(不加交聯(lián)堿木素）：施涂后吸水值38GSM，抗張指數(shù)56.5N · m/g，環(huán) 壓指數(shù) 10.3N · m/g。
[0062] 實(shí)施例4
[0063]以下各物質(zhì)成分均按質(zhì)量份計(jì)。
[0064] (1)木肩氧化：100份100目木肩中加水300份，用pH調(diào)節(jié)劑調(diào)體系到6,加入次氯酸 鈣1份，升溫到50°C，保溫1小時(shí);然后調(diào)節(jié)pH到10，加入雙氧水5份，70°C保溫2小時(shí)。
[0065] (2)木肩交聯(lián):將步驟（1)中氧化后的木肩體系加入1份交聯(lián)劑1(甲醛），于70°C保 溫1小時(shí)。
[0066] (3)堿木素交聯(lián):70°C下向步驟(2)中交聯(lián)后的木肩中加入1份交聯(lián)劑2(尿素），同 時(shí)加入堿木素10份，保溫30分鐘得產(chǎn)品，降溫到50°C以下出料。
[0067]施膠液制備:將常規(guī)表面施膠劑與氧化淀粉混合，兩者比例為20:1(重量比），同時(shí) 添加硫酸鋁溶液，硫酸鋁與表面施膠劑質(zhì)量比1:1，作為對(duì)比施膠樣品1;將本實(shí)施例所制得 交聯(lián)木肩加入氧化淀粉中，加入量5% (對(duì)氧化淀粉質(zhì)量比），混合均勻后即得施膠液;按照 本實(shí)施例的原料及工藝條件，除了不加入堿木素交聯(lián)，制備對(duì)比施膠樣品2。
[0068]分別將上述對(duì)比施膠樣品1、本實(shí)施例施膠液、對(duì)比施膠樣品2在原紙上施涂后測(cè) 試，施涂量選擇lg/m2。施涂原紙為工廠提供的瓦楞原紙（105GSM)，采用繞絲涂布棒進(jìn)行，吸 水值采用Cobb值1分鐘測(cè)量。結(jié)果如下：
[0069] 本實(shí)施例施膠液:施涂后吸水值36GSM，抗張指數(shù)60.4N · m/g，環(huán)壓指數(shù)11 .ON · m/ g;
[0070] 對(duì)比施膠樣品1(不加交聯(lián)木肩）：施涂后吸水值36GSM，抗張指數(shù)56.8N · m/g，環(huán)壓 指數(shù) 10.1N.m/g;
[0071] 對(duì)比施膠樣品2(不加交聯(lián)堿木素）：施涂后吸水值38GSM，抗張指數(shù)55.5N · m/g，環(huán) 壓指數(shù)9.8N · m/g。
[0072] 上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的 限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種改性木肩，其特征在于，其由以下質(zhì)量份數(shù)的成分制備得到： 木肩 100份 氧化劑 5~20份 堿木素 10~100份 交聯(lián)劑1 1~10份 交聯(lián)劑2 1~10份 pH調(diào)節(jié)劑 按需要量 水 300~2000份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性木肩，其特征在于，改性木肩由以下質(zhì)量份數(shù)的成分制備 得到： 木屑 100份 氧化劑 5~10份 堿木素 50~100份 交聯(lián)劑1 10~20份 交聯(lián)劑2 5~10份 pH調(diào)節(jié)剤 按需要量 水 300~500份。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性木肩，其特征在于，所述的木肩選自各種木材加工后產(chǎn)生 的粉料，細(xì)度50~500目。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性木肩，其特征在于，所述的氧化劑為次氯酸鹽、保險(xiǎn)粉和 雙氧水的至少一種。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性木肩，其特征在于，所述的堿木素為堿法或硫酸鹽法制漿 黑液的干燥所得的固形物。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性木肩，其特征在于，所述交聯(lián)劑1為甲醛;所述交聯(lián)劑2為 尿素。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性木肩，其特征在于，所述的pH調(diào)節(jié)劑為0.5M的氫氧化鈉 和/或鹽酸溶液。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性木肩，其特征在于，所述的水為蒸餾水。9. 權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的改性木肩的制備方法，其特征在于，包含以下步驟： (1) 木肩氧化:向木肩加入水，用pH調(diào)節(jié)劑調(diào)體系酸堿性，加入氧化劑，保溫反應(yīng)； (2) 木肩交聯(lián)：向步驟（1)中氧化后的木肩體系加入交聯(lián)劑1，于60~95°C保溫1~3小 時(shí)； (3)堿木素交聯(lián):60~95°C下向步驟(2)中交聯(lián)后的木肩中加入交聯(lián)劑2，同時(shí)加入堿木 素，保溫30~60分鐘制得產(chǎn)品改性木肩。10.權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的改性木肩在增強(qiáng)表面施膠淀粉中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】C08K5/07GK105860559SQ201610234855
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月14日
【發(fā)明人】顏進(jìn)華, 李勁駒, 陳潔婷, 黃丁源
【申請(qǐng)人】封開(kāi)縣嘉誠(chéng)紙業(yè)有限公司