專利名稱：一種改性碳酸鈣填料及其制備方法與在濕強紙中的應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種改性碳酸鈣填料，特別是涉及改性碳酸鈣填料及其制備方法與在濕強紙中的應用。
背景技術：
隨著人們生活水平的提高，對于紙張的使用要求越來越高，濕強紙的使用范圍和產(chǎn)量也不斷增加。濕強紙是指紙張在受潮或在水中浸泡時，仍保持15%以上的干強度并能阻抗破裂或解離的紙。它廣泛應用于具有濕強度要求的 生活用紙、育果袋紙、曬圖紙、記錄紙以及鈔票紙等紙種。對于普通的紙張，通過添加填料能夠較好地改善紙張的不透明度、白度等光學性能，同時提高紙張的平滑度、表面粗糙度等物理性能，同時由于填料具有較低的價格，能更好的降低紙張的生產(chǎn)成本，但在添加填料的同時會降低紙張的物理強度。由于濕強紙對于紙張具有更高的強度要求，填料的加入會降低紙張的干強度和濕強度，現(xiàn)有的填料并不能滿足濕強紙生產(chǎn)的要求，使得現(xiàn)有的濕強紙生產(chǎn)較多采用100%化學漿生產(chǎn)，而不添加任何填料。如果能夠對填料進行化學改性，提高填料與纖維、細小纖維與細小纖維之間的結合強度，提高紙張的干強度和濕強度，則可以通過增加紙張的加填量，節(jié)約生產(chǎn)成本，同時改善紙張的光學性能和表面性能。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術的缺點，提供一種親水性能好，與天然紙漿纖維的氫鍵結合的改性碳酸鈣填料。本發(fā)明另一目的在于提供上述改性碳酸鈣填料制備方法。本發(fā)明還有一目的在于提供上述改性碳酸鈣填料在濕強紙制備中的應用。本發(fā)明通過采用聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷及陽離子聚丙烯酰胺對沉淀碳酸鈣進行包覆改性，改善填料表面特性和與纖維的結合特性，提高沉淀碳酸鈣的親水性能，提高與天然紙漿纖維的氫鍵結合力，達到增加紙張濕強效果和干強度，增加填料用量，降低紙漿用量，降低生產(chǎn)成本，提高紙張表面性能和光學性能的目的。應用該改性碳酸鈣填料制備的濕強紙可應用于具有高濕強度要求的生活用紙、育果袋紙、曬圖紙、記錄紙以及鈔票紙等紙種，降低紙張的生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質量，增加產(chǎn)品的競爭力。本發(fā)明目的通過如下技術方案實現(xiàn)一種改性碳酸鈣填料的制備方法先將沉淀碳酸鈣分散在水中，控制質量濃度為20 50%，攪拌，然后加入用水稀釋到O. 2 2%質量濃度的聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷，聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷用量為沉淀碳酸鈣絕干質量的1 25%，150 5001'/11^11攪拌30 120分鐘，然后添加分子量80 200萬的低分子量陽離子聚丙烯酰胺增強劑，陽離子聚丙烯酰胺增強劑用量為沉淀碳酸鈣絕干質量的O. I O. 8%，攪拌速度為100 800r/min，攪拌備用。
一種改性碳酸鈣填料，由上述方法制備。應用所述的碳酸鈣填料制備濕強紙的方法，包括如下步驟(I)在造紙漿料中加入改性碳酸鈣填料，攪拌20 90分鐘，相對紙漿絕干質量，改性碳酸鈣填料用量為20 50% ;(2)添加聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷，相對紙漿絕干質量，用量為O 5% ;(3)在網(wǎng)前箱添加分子量為500 1000萬的陽離子聚丙烯酰胺助留劑，相對紙漿絕干質量，用量為O. I 0.6%，采用長網(wǎng)紙機抄造，制得濕強紙。優(yōu)選地，相對紙漿絕干質量，所述改性碳酸鈣填料用量為30 40 %。相對紙漿絕干質量，所述聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷用量優(yōu)選為I 5%。 本發(fā)明中長網(wǎng)紙機抄造技術為本領域公知常識，無特殊要求。相對于現(xiàn)有技術發(fā)明具有如下優(yōu)點和有益效果該技術發(fā)明工藝簡單，所采用改性藥品均為造紙工業(yè)常用的濕部化學品，改性對于設備要求較低。采用此改性的碳酸鈣生產(chǎn)高加填量的濕強紙，紙張灰分能達到10 50%，紙張濕強度保留率達到15 40%。采用此技術發(fā)明生產(chǎn)的濕強紙具有在保證紙張干濕強度情況下，提高填料用量，增加紙張灰分，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的競爭力的優(yōu)勢。


圖I為改性沉淀碳酸鈣粉末掃描電鏡照片；圖2為未改性沉淀碳酸鈣粉末掃描電鏡照片；圖3為采用改性沉淀碳酸鈣抄造的紙張表面掃描電鏡照片；圖4為采用未改性沉淀碳酸鈣抄造的紙張表面掃描電鏡照片。
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明要求保護的范圍并不局限于實施例表示的范圍。實施例I先將沉淀碳酸鈣分散在水中，濃度為50% (質量百分比)，然后加入用水稀釋到
O.5 %濃度的PAE (聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷)，PAE用量為相對于沉淀碳酸鈣絕干質量的18%，500r/min條件下攪拌90分鐘，然后添加分子量為80萬的低分子量陽離子聚丙烯酰胺增強劑，用量為相對于沉淀碳酸鈣絕干質量的O. 5%，400r/min條件下攪拌30分鐘，制得改性碳酸鈣填料，置于儲料槽中，以300r/min攪拌備用。圖I是改性沉淀碳酸鈣粉末掃描電鏡照片；圖2為未改性沉淀碳酸鈣粉末掃描電鏡照片。照片采用QUANTA 200掃描電鏡拍攝，圖I放大倍數(shù)為3000倍，圖2放大倍數(shù)為2500倍，由圖可知，改性后，沉淀碳酸鈣表面被吸附的聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷和陽離子聚丙烯酰胺包覆起來。下面實施例2、3制備的改性沉淀碳酸鈣粉末掃描電鏡照片與圖I基本一樣，不再重復提供。實施例2先將沉淀碳酸鈣分散在水中，濃度為40% (質量百分比)，然后加入用水稀釋到
O.8 %濃度的PAE (聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷)，用量為20 % (相對于沉淀碳酸鈣絕干質量比)，300r/min攪拌80分鐘，然后添加分子量為120萬的低分子量陽離子聚丙烯酰胺增強齊U，用量為相對于沉淀碳酸韓絕干質量的O. 6%,200r/min攪拌30分鐘。所制備改性碳酸鈣置于儲料槽中，以300r/min攪拌備用。實施例3先將沉淀碳酸鈣分散在水中，濃度為20% (質量百分比)，然后加入用水稀釋到2%濃度的PAE(聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷)，用量為25% (相對于沉淀碳酸鈣絕干質量比)，150r/min攪拌60分鐘，然后添加分子量為180萬的低分子量陽離子聚丙烯酰胺增強劑，用量為相對于沉淀碳酸韓絕干質量的O. 8%, 200r/min攪拌30分鐘。所制備改性碳酸韓置于儲料槽中，以300r/min攪拌備用。應用實施例I將實施例I所制備的樣品用于育果袋紙的生產(chǎn)。將打漿度為56° SR的針葉木漿和打漿度為52° SR的闊葉木漿料按照2. 5 7. 5的質量比例配漿，配好后添加50%(對絕干紙漿質量)的實施例I制備的改性碳酸鈣填料，攪拌混合30分鐘，然后添加聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷，用量為1% (對絕干紙漿質量比)，在網(wǎng)前箱添加陽離子聚丙烯酰胺助留劑(分子量800萬左右)，用量為O. 5% (對絕干紙漿質量比)，AKD (烷基烯酮二聚體)用量為2% (對絕干紙漿質量比)，采用長網(wǎng)紙機抄造，抄紙定量40g/m2。經(jīng)檢測，得到的紙張灰分為30% (國標GB/T 463-1989)，遠高于普通紙張15 %左右的灰分(國標GB/T 463-1989)，紙張的干抗張強度為5. 5KM(國標GB/T 453-1989)，濕強度為I. 7KM(國標GB/T 24328. 4-2009)，濕強度保留率達到 30. 9% (國標GB/T 24328. 4-2009)。與傳統(tǒng)造紙方法比，灰分提高約15%，紙張強度沒有下降，節(jié)約木漿成本。沉淀碳酸鈣改性前后及添加到紙張后表面的掃描電鏡圖如圖3、圖4所示。其中圖3為采用改性沉淀碳酸鈣抄造的紙張表面掃描電鏡照片；圖4為采用未改性沉淀碳酸鈣抄造的紙張表面掃描電鏡照片。采用QUANTA 200掃描電鏡，圖3放大倍數(shù)為2000倍，圖4放大倍數(shù)為2000倍，由圖可以看出，改性后的沉淀碳酸鈣增加了碳酸鈣與纖維間的結合，從一個側面解釋了改性后，紙張強度的提高。應用實施例2將實施例2所制備的樣品用于育果袋紙的生產(chǎn)。將打漿度為56° SR的針葉木漿和打漿度為52° SR的闊葉木漿料按照2. 5 7. 5的質量比例配漿，配好后添加20%(對絕干紙漿質量比)的實施例2制備的改性碳酸鈣填料，攪拌混合90分鐘，然后添加聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷，用量為5% (對絕干紙漿質量比)，在網(wǎng)前箱添加陽離子聚丙烯酰胺助留劑(分子量500萬左右)，用量為0.3% (對絕干紙漿質量比)，AKD(烷基烯酮二聚體)用量為2% (對絕干紙漿質量比)，采用長網(wǎng)紙機抄造，抄紙定量40g/m2。得到的紙張灰分為33% (國標GB/T463-1989)，遠高于普通紙張15 %左右的灰分(國標GB/T463-1989)，紙張的干抗張強度為5·4ΚΜ(國標GB/T 453-1989)，濕強度為1·6ΚΜ(國標GB/T 24328. 4-2009)，濕強度保留率達到 33. I % (國標GB/T 24328. 4-2009)。與傳統(tǒng)造紙方法比，灰分提高約18%，紙張強度沒有下降，節(jié)約木漿成本。應用實施例3
將實施例3所制備的樣品用于育果袋紙的生產(chǎn)。將打漿度為56° SR的針葉木漿和打漿度為52° SR的闊葉木漿料按照2. 5 7. 5的質量比例配漿，配好后添加50%(對絕干紙漿質量比)的實施例3制備的改性碳酸鈣填料，攪拌混合20分鐘，然后添加聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷，用量為5% (對絕干紙漿質量比)，在網(wǎng)前箱添加陽離子聚丙烯酰胺助留劑(分子量500萬左右)，用量為0.6% (對絕干紙漿質量比)，AKD(烷基烯酮二聚體)用量為2% (對絕干紙漿質量比)，采用長網(wǎng)紙機抄造，抄紙定量40g/m2。得到的紙張灰分為32% (國標GB/T463-1989)，遠高于普通紙張15 %左右的灰分(國標GB/T463-1989)，紙張的干抗張強度為5·6ΚΜ(國標GB/T 453-1989)，濕強度為1·8ΚΜ(國標GB/T 24328. 4-2009)，濕強度保留率達到 32. 5% (國標GB/T 24328.4-2009)。與傳統(tǒng)造紙方法比，灰分提高約17%， 紙張強度沒有下降，節(jié)約木漿成本。
權利要求
1.一種改性碳酸鈣填料的制備方法，其特征在于先將沉淀碳酸鈣分散在水中，控制質量濃度為20 50%，攪拌，然后加入用水稀釋到O. 2 2%質量濃度的聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷，聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷用量為沉淀碳酸鈣絕干質量的I 25%，150 500r/min攪拌30 120分鐘，然后添加分子量80 200萬的低分子量陽離子聚丙烯酰胺增強劑，陽離子聚丙烯酰胺增強劑用量為沉淀碳酸鈣絕干質量的O. I O. 8%，攪拌速度為100 800r/min,攪拌備用。
2.一種改性碳酸鈣填料，其特征在于，由權利要求I所述方法制備。
3.應用權利要求2所述的碳酸鈣填料制備濕強紙的方法，其特征在于包括如下步驟 (1)在造紙漿料中加入改性碳酸鈣填料，攪拌20 90分鐘，相對紙漿絕干質量，改性碳酸鈣填料用量為20 50% ; (2)添加聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷，相對紙漿絕干質量，用量為O 5%; (3)在網(wǎng)前箱添加分子量為500 1000萬的陽離子聚丙烯酰胺助留劑，相對紙漿絕干質量，用量為O. I 0.6%，采用長網(wǎng)紙機抄造，制得濕強紙。
4.根據(jù)權利要求3所述應用碳酸鈣填料制備濕強紙的方法，其特征在于相對紙漿絕干質量，所述改性碳酸韓填料用量為30 40%。
5.根據(jù)權利要求3所述應用碳酸鈣填料制備濕強紙的方法，其特征在于相對紙漿絕干質量，所述聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷用量為I 5%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于高加填量濕強紙改性碳酸鈣的制備方法與應用。先將沉淀碳酸鈣分散在水中，控制質量濃度為20～50％，攪拌，然后加入用水稀釋到0.2～2％質量濃度的聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷，聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷用量為沉淀碳酸鈣絕干質量的1～25％，150～500r/min攪拌30～120分鐘，然后添加分子量80～200萬的低分子量陽離子聚丙烯酰胺增強劑，攪拌，制得改性碳酸鈣填料。將此填料用于生產(chǎn)高加填的濕強紙，能取得較好的留著率、干強度、濕強度和施膠度。本發(fā)明工藝簡單，應用方便，能較好的解決高加填量濕強紙干濕強度較差、填料留著率低及施膠障礙的問題，降低生產(chǎn)企業(yè)成本。
文檔編號C09C1/02GK102660150SQ201210133530
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月28日 優(yōu)先權日2012年4月28日
發(fā)明者馮郁成, 徐峻, 李軍, 楊仁黨, 楊飛, 莫立煥, 陳克復 申請人:華南理工大學