CN105970721A - 造纸助剂组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了造纸助剂组合物，主要由下列原料制备而成，均为质量份：羧甲基壳聚糖10‑14，白云石20‑30，硼砂10‑18，聚乙二醇2‑6，单硬脂肪酸甘油酯1‑5，羟丙基淀粉2‑4，十二烷基苯磺酸钠1‑3，高碳醇脂肪酸酯复合物2‑4，对苯二酚1‑1.6，白蜡2‑4，过硫酸铵1‑1.8，六偏磷酸钠1‑3，甘露糖醇3‑6。本发明所得产品可改善纸浆的纤维结构，减少纸浆原料用量，并提高纸的力学强度，可降低企业成本。

Description

造纸助剂组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及造纸助剂领域，特别是涉及造纸助剂组合物及其制备方法。
背景技术
随着人们生活水平的提高，对纸张的要求越来越高，纸是用以书写、印刷、绘画或包装等的片状纤维制品，纸在交流思想、传播文化、发展科学技术和生产方面，是一种强有力的工具和材料。但是纸张存在它的不足，比如强度较小、易发霉等，难以长期保存。现有的造纸技术虽然也相对成熟，但是由于制备工艺比较复杂，且加上针叶木资源的匮乏以及对环境保护的要求，以上这些复杂的因素，对于造纸助剂提出了新的要求。
申请公布号CN 104695258 A（申请号201310638918.4）的中国专利文献公开了一种造纸助剂混合物，由以下质量百分比的原料配方组分组成:100-200份三联苯醌、100-200份异戊烯萘醌、100-200份蒽酚、100-200份蒽环酮、20-50份辛基酚聚氧乙烯醚、20-50份双酚a聚氧乙烯醚、20-50份月桂醇聚氧乙烯醚、20-50份烷基酚聚氧乙烯醚、50-80份十二烷基苯磺酸钙、50-80份三聚磷酸钠、50-80份月桂酸钠、10-20份有机硅防水剂、10-20份稳定剂。公布号CN 104343051 A（申请号201410511132.0）的中国专利文献公开了一种凹土级造纸助剂，它是由下述重量份的原料组成的：凹凸棒土60-70、三氟化铝2-3、海泡石粉10-20、膨润土20-30、聚氧乙烯甘油醚2-3、金盏花浸泡油0.3-1、硼氢化钠1-2、羟基乙叉二膦酸3-4、硝酸银0.3-0.5、二溴海因0.5-2、十六烷基三甲基氯化铵1-2、偏钒酸铵0.4-1、干酪素1-2、木质素磺酸钙3-4、聚乙二醇10002-3。公布号CN 103882771 A（申请号201410065585.5）的中国专利文献公开了一种造纸助剂组合物及其制备方法，该造纸助剂组合物由包含以下重量份的组分制成：聚氧丙基甘油醚30-35 份、硬脂酸甘油酯20-30 份、玻璃纤维20-30 份、碳酸钙晶须10-15份、聚六亚甲基盐酸胍10-15 份、4，4’- 二苯基甲烷- 二异氰酸酯3-5 份和硫酸氢二钠2-5 份。
目前市面上的造纸助剂，其实际使用效果较差，尤其是在纸浆的留着效果、成纸的强度等方面，无法有效改善，因此还需要加强对此方面的研究。
发明内容
针对现有技术的问题，本发明的目的是提供一种造纸助剂组合物及其制备方法，以提高纸浆滤水效果和减少无用泡沫，并增强纸张的力学强度，提高质量。
本发明的技术方案是：
造纸助剂组合物，主要由下列原料制备而成，均为质量份：羧甲基壳聚糖10-14，白云石20-30，硼砂10-18，聚乙二醇2-6，单硬脂肪酸甘油酯1-5，羟丙基淀粉2-4，十二烷基苯磺酸钠1-3，高碳醇脂肪酸酯复合物2-4，对苯二酚1-1.6，白蜡2-4，过硫酸铵1-1.8，六偏磷酸钠1-3，甘露糖醇3-6。
优选方案为，羧甲基壳聚糖11-13，白云石23-27，硼砂12-16，聚乙二醇3-5，单硬脂肪酸甘油酯2-4，羟丙基淀粉2.5-3.5，十二烷基苯磺酸钠1.5-2.5，高碳醇脂肪酸酯复合物2.5-3.5，对苯二酚1.2-1.4，白蜡2.5-3.5，过硫酸铵12-1.6，六偏磷酸钠1.5-2.5，甘露糖醇4-5。
更加优选的是，羧甲基壳聚糖12，白云石25，硼砂14，聚乙二醇4，单硬脂肪酸甘油酯3，羟丙基淀粉3，十二烷基苯磺酸钠2，高碳醇脂肪酸酯复合物3，对苯二酚1.3，白蜡3，过硫酸铵1.4，六偏磷酸钠2，甘露糖醇4.5。
所述的造纸助剂组合物的制备方法，步骤如下：
（1）取白云石和硼砂研磨，加水搅拌混合，除去杂质，烘干粉碎；
（2）将羧甲基壳聚糖、聚乙二醇、十二烷基苯磺酸钠、过硫酸铵和六偏磷酸钠混合，置于搅拌容器内，加水溶解，匀速搅拌15-35分钟（优选的：匀速搅拌20-30分钟；更加优选的：匀速搅拌25分钟）；
（3）取总原料质量5倍的水，加热至65℃，加入羟丙基淀粉搅拌30-40分钟，继续升温至80-110℃，依次加入单硬脂肪酸甘油酯、高碳醇脂肪酸酯复合物、对苯二酚、白蜡和甘露糖醇，高速搅拌60-80分钟（优选的：高速搅拌65-75分钟；更加优选的：高速搅拌70分钟），静置10分钟；
（4）将步骤（1）（2）（3）所得产物混合，恒温加热状态下，分散搅拌均匀，喷雾干燥成粉末，即得造纸助剂组合物。
所述的造纸助剂组合物的制备方法，步骤（1）烘干粉碎过200-400目筛（优选的：烘干粉碎过250-350目筛；更加优选的：烘干粉碎过300目筛）。
所述的造纸助剂组合物的制备方法，步骤（2）加水量为原料质量的8-12倍（优选的：加水量为原料质量的9-11倍；更加优选的：加水量为原料质量的10倍）。
所述的造纸助剂组合物的制备方法，步骤（3）搅拌33-37分钟（优选的：搅拌35分钟）。
所述的造纸助剂组合物的制备方法，步骤（3）继续升温至90-100℃（优选的：继续升温至95℃）。
所述的造纸助剂组合物的制备方法，步骤（3）高速搅拌的速度为400-600转/分钟（优选的：高速搅拌的速度为450-550转/分钟；更加优选的：高速搅拌的速度为500转/分钟）。
所述的造纸助剂组合物的制备方法，步骤（4）恒温加热至75-85℃（优选的：恒温加热至80℃）。
本发明提供的造纸助剂组合物制备科学，工艺简单。除此之外，本发明的优良效果还表现在：本发明所得产品可改善纸浆的纤维结构，减少纸浆原料用量，并提高纸的力学强度，可降低企业成本。
具体实施方式
下面结合实施例和实验例详细说明本发明的技术方案，但保护范围不限于此。
实施例1造纸助剂组合物，主要由下列原料制备而成（每份5kg）：羧甲基壳聚糖10份，白云石20份，硼砂10份，聚乙二醇2份，单硬脂肪酸甘油酯1份，羟丙基淀粉2份，十二烷基苯磺酸钠1份，高碳醇脂肪酸酯复合物2份，对苯二酚1份，白蜡2份，过硫酸铵1份，六偏磷酸钠1份，甘露糖醇3份。上述造纸助剂组合物的制备方法是：
（1）取白云石和硼砂研磨，加水搅拌混合，除去杂质，烘干粉碎过200目筛；
（2）将羧甲基壳聚糖、聚乙二醇、十二烷基苯磺酸钠、过硫酸铵和六偏磷酸钠混合，置于搅拌容器内，加入原料质量8倍的水溶解，匀速搅拌15分钟；
（3）取总原料质量5倍的水，加热至65℃，加入羟丙基淀粉搅拌30分钟，继续升温至80℃，依次加入单硬脂肪酸甘油酯、高碳醇脂肪酸酯复合物、对苯二酚、白蜡和甘露糖醇，以400转/分钟的速度高速搅拌60分钟，静置10分钟；
（4）将步骤（1）（2）（3）所得产物混合，恒温加热至75℃的状态下，分散搅拌均匀，喷雾干燥成粉末，即得造纸助剂组合物。
实施例2造纸助剂组合物，主要由下列原料制备而成（每份5kg）：羧甲基壳聚糖14份，白云石30份，硼砂18份，聚乙二醇6份，单硬脂肪酸甘油酯5份，羟丙基淀粉4份，十二烷基苯磺酸钠3份，高碳醇脂肪酸酯复合物4份，对苯二酚1.6份，白蜡4份，过硫酸铵1.8份，六偏磷酸钠3份，甘露糖醇6份。上述造纸助剂组合物的制备方法是：
（1）取白云石和硼砂研磨，加水搅拌混合，除去杂质，烘干粉碎过400目筛；
（2）将羧甲基壳聚糖、聚乙二醇、十二烷基苯磺酸钠、过硫酸铵和六偏磷酸钠混合，置于搅拌容器内，加入原料质量12倍的水溶解，匀速搅拌35分钟；
（3）取总原料质量5倍的水，加热至65℃，加入羟丙基淀粉搅拌40分钟，继续升温至110℃，依次加入单硬脂肪酸甘油酯、高碳醇脂肪酸酯复合物、对苯二酚、白蜡和甘露糖醇，以600转/分钟的速度高速搅拌80分钟，静置10分钟；
（4）将步骤（1）（2）（3）所得产物混合，恒温加热至85℃的状态下，分散搅拌均匀，喷雾干燥成粉末，即得造纸助剂组合物。
实施例3造纸助剂组合物，主要由下列原料制备而成（每份5kg)：羧甲基壳聚糖11份，白云石23份，硼砂12份，聚乙二醇3份，单硬脂肪酸甘油酯2份，羟丙基淀粉2.5份，十二烷基苯磺酸钠1.5份，高碳醇脂肪酸酯复合物2.5份，对苯二酚1.2份，白蜡2.5份，过硫酸铵12份，六偏磷酸钠1.5份，甘露糖醇4份。上述造纸助剂组合物的制备方法是：
（1）取白云石和硼砂研磨，加水搅拌混合，除去杂质，烘干粉碎过250目筛；
（2）将羧甲基壳聚糖、聚乙二醇、十二烷基苯磺酸钠、过硫酸铵和六偏磷酸钠混合，置于搅拌容器内，加入原料质量9倍的水溶解，匀速搅拌20分钟；
（3）取总原料质量5倍的水，加热至65℃，加入羟丙基淀粉搅拌33分钟，继续升温至90℃，依次加入单硬脂肪酸甘油酯、高碳醇脂肪酸酯复合物、对苯二酚、白蜡和甘露糖醇，以450转/分钟的速度高速搅拌65分钟，静置10分钟；
（4）将步骤（1）（2）（3）所得产物混合，恒温加热至75℃的状态下，分散搅拌均匀，喷雾干燥成粉末，即得造纸助剂组合物。
实施例4造纸助剂组合物，主要由下列原料制备而成（每份5kg）：羧甲基壳聚糖13份，白云石27份，硼砂16份，聚乙二醇5份，单硬脂肪酸甘油酯4份，羟丙基淀粉3.5份，十二烷基苯磺酸钠2.5份，高碳醇脂肪酸酯复合物3.5份，对苯二酚1.4份，白蜡3.5份，过硫酸铵1.6份，六偏磷酸钠2.5份，甘露糖醇5份。上述造纸助剂组合物的制备方法是：
（1）取白云石和硼砂研磨，加水搅拌混合，除去杂质，烘干粉碎过350目筛；
（2）将羧甲基壳聚糖、聚乙二醇、十二烷基苯磺酸钠、过硫酸铵和六偏磷酸钠混合，置于搅拌容器内，加入原料质量11倍的水溶解，匀速搅拌30分钟；
（3）取总原料质量5倍的水，加热至65℃，加入羟丙基淀粉搅拌37分钟，继续升温至100℃，依次加入单硬脂肪酸甘油酯、高碳醇脂肪酸酯复合物、对苯二酚、白蜡和甘露糖醇，以550转/分钟的速度高速搅拌75分钟，静置10分钟；
（4）将步骤（1）（2）（3）所得产物混合，恒温加热至85℃的状态下，分散搅拌均匀，喷雾干燥成粉末，即得造纸助剂组合物。
实施例5造纸助剂组合物，主要由下列原料制备而成（每份5kg）：羧甲基壳聚糖12份，白云石25份，硼砂14份，聚乙二醇4份，单硬脂肪酸甘油酯3份，羟丙基淀粉3份，十二烷基苯磺酸钠2份，高碳醇脂肪酸酯复合物3份，对苯二酚1.3份，白蜡3份，过硫酸铵1.4份，六偏磷酸钠2份，甘露糖醇4.5份。上述造纸助剂组合物的制备方法是：
（1）取白云石（购自湖北巨胜科技有限公司）和硼砂（购自济南春禄富商贸有限公司）研磨，加水搅拌混合，除去杂质，烘干粉碎过300目筛；
（2）将羧甲基壳聚糖（购自山东丰泰生物科技有限公司）、聚乙二醇（购自上海方野化工有限公司）、十二烷基苯磺酸钠（购自郑州康源化工产品有限公司）、过硫酸铵（购自上海远慕生物科技有限公司）和六偏磷酸钠（购自上海抚生实业有限公司）混合，置于搅拌容器内，加入原料质量10倍的水溶解，匀速搅拌25分钟；
（3）取总原料质量5倍的水，加热至65℃，加入羟丙基淀粉（购自西安裕华生物科技有限公司）搅拌35分钟，继续升温至95℃，依次加入单硬脂肪酸甘油酯（购自安徽中南生物科技有限公司）、高碳醇脂肪酸酯复合物（购自湖北巨胜科技有限公司）、对苯二酚（购自武汉远成共创科技有限公司）、白蜡（购自武汉大华伟业医药化工有限公司）和甘露糖醇（购自河北源创生物科技有限公司），以500转/分钟的速度高速搅拌70分钟，静置10分钟；
（4）将步骤（1）（2）（3）所得产物混合，恒温加热至80℃的状态下，分散搅拌均匀，喷雾干燥成粉末，即得造纸助剂组合物。
本发明所用主要原料：
羧甲基壳聚糖：是壳聚糖经过羧甲基化后的一类衍生物，具有良好的成膜性、缓蚀性、抗菌性、离子吸附性、水溶性和絮凝性，可广泛应用于医药、化工、环保及农业等各个领域中。
白云石：属三方晶系的碳酸盐矿物，化学成分为CaMg（CO3）2，集合体通常呈粒状。灰白色,有时微带浅黄、浅褐、浅绿色。玻璃光泽。在冶金工业中,用作碱性耐火材料和高炉炼铁熔剂;部分用以提取金属镁;还可用来制造钙镁磷肥、硫酸镁等;此外,还可作陶瓷、玻璃的配料。
硼砂：为无色半透明晶体或白色结晶粉末。无臭，味咸。是提取硼和硼化合物的主要矿物原料。在冶金工业中，硼砂用于煅、焊接及金属试验，又是良好的熔剂。此外，还广泛用于玻璃、陶瓷、医药、肥料、纺织等工业。
聚乙二醇：性质为无毒、无刺激性，味微苦，具有良好的水溶性，并与许多有机物组份有良好的相溶性。还具有优良的润滑性、保湿性、分散性、粘接剂、抗静电剂及柔软剂等。物化性质为非离子型环氧乙烷缩合物，易溶于水乙醇等溶剂，广泛用于医药、化妆品、化工、橡胶、金属加工、农药`、颜料、纺织等领域，也是酯型表面活性剂的主要原料。
单硬脂肪酸甘油酯：白色蜡状薄片或珠粒固体，不溶于水，与热水经强烈振荡混合可分散于水中，为油包水型乳化剂。用途：为食物的乳化剂和添加剂;化妆品及医药膏剂中用作乳化剂，使膏体细腻，滑润；用于工业丝油剂的乳化剂和纺织品的润滑剂；在塑料薄膜中用作流滴剂和防雾剂；在塑料加工中作润滑剂和抗静电剂，在其他方面可作为消泡剂、分散剂、增稠剂、湿润剂等。
羟丙基淀粉：一种白色或淡白色且无特殊气味的粉末。不溶于冷水，可在加热条件下糊化成粘稠具有一定透明性的胶体，稳定性好。可用于造纸行业，作为纸张内部施胶或表面施胶，使印刷油墨鲜明，使均匀，使胶膜光滑，并减少油墨消耗，还具有一定搞拉毛能力。
十二烷基苯磺酸钠：白色或淡黄色粉状或片状固体。难挥发，易溶于水，溶于水而成半透明溶液。对碱，稀酸，硬水化学性质稳定，微毒。具有洗涤作用，可作为乳化分散剂、抗静电剂，还常作为棉织物精炼剂，退浆助剂，染色时的匀染剂，在金属电镀过程中用作金属脱脂剂；在造纸工业中用作树脂分散剂，毛毡洗涤剂，脱墨剂；在皮革工业上用作渗透脱脂剂；在肥料工业中用作防结块剂；在水泥工业中用作加气剂等诸多方面或单独使用或作配合成分使用。
高碳醇脂肪酸酯复合物：为白色或淡黄色粘稠液体，无腐蚀性，不易燃，不易爆，不挥发，性质稳定。室温下及加热时易流动，-25~-30℃时粘度增大，流动性差。用作消泡剂安全可靠。
对苯二酚：是苯的两个对位氢被羟基取代形成的化合物，为白色结晶。遇明火、高热可燃。与强氧化剂接触可发生化学反应。主要用于制取黑白显影剂、蒽醌染料、偶氮染料、橡胶防老剂、稳定剂和抗氧剂。
白蜡：白色或淡黄色固体。有光泽，密度0.950-0.970。熔点80-85℃。不溶于水、乙醇和***。易溶于苯。主要是蜡醇和白蜡醇的酯类。可用于制蜡烛、蜡纸、药膏和上光剂等。
过硫酸铵：白色结晶或粉末。无气味。易溶于水，水溶液呈酸性，并在室温中逐渐分解，在较高温度时很快分解放出氧气，并生成硫酸氢铵。主要用途：作氧化剂和制备过氧化氢、过硫酸钾和其它过硫酸盐。它可作高分子聚合反应游离引发剂，油脂、肥皂业用作漂白剂。用于制备苯胺染料以及染料的氧化和电镀工业、照相业和化学分析中。食品级用作小麦改质剂、啤酒酵母防霉剂。还可作金属的蚀刻剂。
六偏磷酸钠：是由五氧化二磷与纯碱按一定比例混合反应，并加热使其脱聚，生成的六偏磷酸钠熔体经骤冷制片、冷却，得到工业六偏磷酸钠成品。用途：用作锅炉用水和工业用水(包括染料生产用水，钛白粉生产用水，印染调浆和染色用水，清洗彩***拷贝用水，以及化工用水，药品、试剂生产用水等)的软水剂，工业循环冷却水的水处理剂；还用作缓蚀剂，浮选剂，分散剂，高温结合剂，染色助剂，金属表面处理、防锈剂，洗涤剂助剂，水泥硬化促进剂。
甘露糖醇：一种多元醇或糖醇，可由果糖经催化氢化制得，性状为无色至白色针状或斜方柱状晶体或结晶性粉末。吸湿性低，是一种很好的低热量甜味剂、胶姆糖及糖果的防黏剂、营养增补剂及组织改良剂、保湿剂，也用作增塑体系组分，使其保持柔和特性。
试验例1 本发明所得造纸助剂组合物（实施例5）的性能测试：
选取本发明所得造纸助剂组合物，加入5倍的水稀释，搅拌均匀后，再与纸浆混合，作为实验组，对照组添加其他多功能造纸助剂，并对两组进行测定，其技术指标检测结果如表1所示：
表1 两组的检测结果
由表1可知，实验组与对照组相比，纸张灰分提高5.2%，施胶度提高0.25mm，裂断长提高432m，说明本发明所得产品可有效提高细小纤维和填料的留着率，增强纤维结合力，改善成纸的质量。
应当指出的是，具体实施方式只是本发明比较有代表性的例子，显然本发明的技术方案不限于上述实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员，以本发明所明确公开的或根据文件的书面描述毫无异议的得到的，均应认为是本专利所要保护的范围。

Claims (10)

1.造纸助剂组合物，其特征在于，主要由下列原料制备而成，均为质量份：羧甲基壳聚糖10-14，白云石20-30，硼砂10-18，聚乙二醇2-6，单硬脂肪酸甘油酯1-5，羟丙基淀粉2-4，十二烷基苯磺酸钠1-3，高碳醇脂肪酸酯复合物2-4，对苯二酚1-1.6，白蜡2-4，过硫酸铵1-1.8，六偏磷酸钠1-3，甘露糖醇3-6。
2.如权利要求1所述的造纸助剂组合物，其特征在于，羧甲基壳聚糖11-13，白云石23-27，硼砂12-16，聚乙二醇3-5，单硬脂肪酸甘油酯2-4，羟丙基淀粉2.5-3.5，十二烷基苯磺酸钠1.5-2.5，高碳醇脂肪酸酯复合物2.5-3.5，对苯二酚1.2-1.4，白蜡2.5-3.5，过硫酸铵12-1.6，六偏磷酸钠1.5-2.5，甘露糖醇4-5。
3.如权利要求1所述的造纸助剂组合物，其特征在于，羧甲基壳聚糖12，白云石25，硼砂14，聚乙二醇4，单硬脂肪酸甘油酯3，羟丙基淀粉3，十二烷基苯磺酸钠2，高碳醇脂肪酸酯复合物3，对苯二酚1.3，白蜡3，过硫酸铵1.4，六偏磷酸钠2，甘露糖醇4.5。
4.如权利要求1-3任一所述的造纸助剂组合物的制备方法，其特征在于，步骤如下：
（1）取白云石和硼砂研磨，加水搅拌混合，除去杂质，烘干粉碎；
（2）将羧甲基壳聚糖、聚乙二醇、十二烷基苯磺酸钠、过硫酸铵和六偏磷酸钠混合，置于搅拌容器内，加水溶解，匀速搅拌15-35分钟（优选的：匀速搅拌20-30分钟；更加优选的：匀速搅拌25分钟）；
（3）取总原料质量5倍的水，加热至65℃，加入羟丙基淀粉搅拌30-40分钟，继续升温至80-110℃，依次加入单硬脂肪酸甘油酯、高碳醇脂肪酸酯复合物、对苯二酚、白蜡和甘露糖醇，高速搅拌60-80分钟（优选的：高速搅拌65-75分钟；更加优选的：高速搅拌70分钟），静置10分钟；
（4）将步骤（1）（2）（3）所得产物混合，恒温加热状态下，分散搅拌均匀，喷雾干燥成粉末，即得造纸助剂组合物。
5.如权利要求4所述的造纸助剂组合物的制备方法，其特征在于，步骤（1）烘干粉碎过200-400目筛（优选的：烘干粉碎过250-350目筛；更加优选的：烘干粉碎过300目筛）。
6.如权利要求4所述的造纸助剂组合物的制备方法，其特征在于，步骤（2）加水量为原料质量的8-12倍（优选的：加水量为原料质量的9-11倍；更加优选的：加水量为原料质量的10倍）。
7.如权利要求4所述的造纸助剂组合物的制备方法，其特征在于，步骤（3）搅拌33-37分钟（优选的：搅拌35分钟）。
8.如权利要求4所述的造纸助剂组合物的制备方法，其特征在于，步骤（3）继续升温至90-100℃（优选的：继续升温至95℃）。
9.如权利要求4所述的造纸助剂组合物的制备方法，其特征在于，步骤（3）高速搅拌的速度为400-600转/分钟（优选的：高速搅拌的速度为450-550转/分钟；更加优选的：高速搅拌的速度为500转/分钟）。
10.如权利要求4所述的造纸助剂组合物的制备方法，其特征在于，步骤（4）恒温加热至75-85℃（优选的：恒温加热至80℃）。
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