CN106120441A - 一种改性硅酸钙造纸填料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改性硅酸钙造纸填料，该改性硅酸钙造纸填料是由以下重量份数的各组份组成：改性硅酸钙20‑40份、改性沸石10‑30份、镁铝合金粉5‑15份、改性剂1‑5份、分散剂1‑3份、增韧剂1‑3份；本发明还公开了上述改性硅酸钙造纸填料的制备方法。本发明工艺配方简单易用，具有安全环保、成本低的优点，能够增加纸张白度和不透明度，并能够改善撕裂指数和抗张指数，具有良好的应用前景。

Description

一种改性硅酸钙造纸填料及其制备方法
技术领域
本发明涉及造纸领域，尤其涉及一种改性硅酸钙造纸填料及其制备方法。
背景技术
为了改善纸张光学性能和印刷适性，满足纸张某些特殊性能要求，节约纤维原料降低生产成本，在纸张的生产中，一般均需要加入填料。不同纸种的加填量相差很大，少的在2％-3％，高的达到40％。由于一般填料的价格只有植物纤维价格的十分之一甚至更低，因此，在纸张中加入更多的填料，可以显著降低纸张生产成本。造纸填料种类较多，最常用的有重质碳酸钙，轻质碳酸钙，滑石粉，高岭土等。不同填料的物理化学性质不同，即使同一种填料，也会由于粒径，表面形貌的不同，其加填后成纸性能也会有所不同。
近年来，纸张生产者越来越关注纸张的松厚度这一指标。由于高松厚度纸张可以同等厚度替代原来的高定量纸张，不仅节约纤维原料，同时降低生产成本和运输成本，从而为企业带来更好的经济效益。相关文献和专利报道使用硅酸钙作为造纸填料可有效提高成纸的松厚度指标，同时其加填纸具有较好的光学性能和强度性能。为进一步提高成纸填料含量，如何降低填料对纸张强度的负面影响就成为技术研发的热点。
申请号为CN02159775.8的发明专利公开了造纸填料用改性剂、造纸填料以及制备方法和应用，但其并不能明显改善纸张的撕裂指数和抗张指数。
发明内容
本发明提供一种工艺配方简单易用、安全环保、成本低、能够增加纸张白度和不透明度、并能够改善撕裂指数和抗张指数的改性硅酸钙造纸填料及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种改性硅酸钙造纸填料，由以下组份组成：改性硅酸钙、改性沸石、镁铝合金粉、改性剂、分散剂、增韧剂；
进一步地，由以下重量份数的各组份组成：改性硅酸钙20-40份、改性沸石10-30份、镁铝合金粉5-15份、改性剂1-5份、分散剂1-3份、增韧剂1-3份；
进一步地，所述改性硅酸钙的制备方法如下：将活性硅酸钙研磨为400-800目的粉末，使用浓度为60-80％的硫酸浸泡3-5小时后加入浓度为10％的NaOH溶液进行中和，中和至pH为3-6；
进一步地，所述改性沸石的制备方法如下：将沸石研磨为150-300目的粉末，使用有机酸性改性剂在50-100℃浸泡3-6小时后加入有机碱性试剂进行中和，中和至pH为3-6；所述有机酸性改性剂为苹果酸、草酸、乳酸、草酸中的一种或几种；所述碱性试剂为三乙胺、吡啶中的一种或几种；
进一步地，所述镁铝合金的组成如下：所述镁铝合金粉按照重量百分含量由如下成分组成：Mg：15-25％，Si：1-2％，Zn：5-15％，O：0.2-1％，余量为Al；
进一步地，所述改性剂为聚丙烯酰胺；
进一步地，所述分散剂为脂肪酸失水山梨醇酯类表面活性剂；
进一步地，所述增韧剂为甲基纤维素钠与藻酸钠的混合物。
本发明还公开了上述一种改性硅酸钙造纸填料的制备方法，具体步骤如下：
(1)将改性剂、分散剂、增韧剂混合，加入水，充分搅拌；
(2)将步骤(1)充分搅拌后的物料与改性硅酸钙、改性沸石、镁铝合金粉混合并搅拌分散，加热至50-80℃，保温0.5-3小时，搅拌转速为100-500r/min，得到产品改性硅酸钙造纸填料；
进一步地，搅拌转速为200-300r/min。
本发明的有益效果：
本发明工艺配方简单易用，具有安全环保、成本低的优点，能够增加纸张白度和不透明度，并能够改善撕裂指数和抗张指数，具有良好的应用前景。本发明的配方互相配合、产生了协同效应，使得使用本发明的改性硅酸钙造纸填料生产出的纸品更具合理的网状结构，从而显著提高纸品的强度和匀度、平滑度，可广泛应用于造纸领域。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。实施例旨在对本发明进行举例描述，而非以任何形式对本发明进行限制。
实施例1：
由以下重量份数的各组份组成：改性硅酸钙20份、改性沸石10份、镁铝合金粉5份、聚丙烯酰胺1份、脂肪酸失水山梨醇酯类表面活性剂1份、甲基纤维素钠与藻酸钠重量比1:1的混合物1份。
改性硅酸钙的制备方法如下：将活性硅酸钙研磨为800目的粉末，使用浓度为80％的硫酸浸泡3小时后加入浓度为10％的NaOH溶液进行中和，中和至pH为3-6。
改性沸石的制备方法如下：将沸石研磨为300目的粉末，使用乳酸在50℃浸泡6小时后加入三乙胺进行中和，中和至pH为6。
镁铝合金粉按照重量百分含量由如下成分组成：Mg：15％，Si：2％，Zn：5％，O：1％，余量为Al；制备方法为：按照所述镁铝合金的重量百分含量进行配料，经球磨机研磨、混料至观察不到团聚为止，在锻造温度为700℃下锻造60分钟，再置于真空炉内施压80MPa、在450℃下保温6分钟烧制得到镁铝合金成品，研磨至200目。
所述改性硅酸钙造纸填料其制备过程步骤如下：
(1)将改性剂、分散剂、增韧剂混合，加入水，充分搅拌；
(2)将步骤(1)充分搅拌后的物料与改性硅酸钙、改性沸石、镁铝合金粉混合并搅拌分散，加热至50℃，保温3小时，搅拌转速为100r/min，得到产品改性硅酸钙造纸填料。
实施例2：
由以下重量份数的各组份组成：改性硅酸钙40份、改性沸石30份、镁铝合金粉15份、聚丙烯酰胺5份、脂肪酸失水山梨醇酯类表面活性剂3份、甲基纤维素钠与藻酸钠重量比1:1的混合物3份。
改性硅酸钙的制备方法如下：将活性硅酸钙研磨为400目的粉末，使用浓度为60％的硫酸浸泡5小时后加入浓度为10％的NaOH溶液进行中和，中和至pH为6。
改性沸石的制备方法如下：将沸石研磨为300目的粉末，使用乳酸在50℃浸泡6小时后加入三乙胺进行中和，中和至pH为6。
镁铝合金粉按照重量百分含量由如下成分组成：Mg：25％，Si：2％，Zn：15％，O：1％，余量为Al；制备方法为：按照所述镁铝合金的重量百分含量进行配料，经球磨机研磨、混料至观察不到团聚为止，在锻造温度为700℃下锻造60分钟，再置于真空炉内施压80MPa、在450℃下保温6分钟烧制得到镁铝合金成品，研磨至200目。
所述改性硅酸钙造纸填料其制备过程步骤如下：
(1)将改性剂、分散剂、增韧剂混合，加入水，充分搅拌；
(2)将步骤(1)充分搅拌后的物料与改性硅酸钙、改性沸石、镁铝合金粉混合并搅拌分散，加热至80℃，保温0.5小时，搅拌转速为300r/min，得到产品改性硅酸钙造纸填料。
实施例3：
由以下重量份数的各组份组成：改性硅酸钙30份、改性沸石20份、镁铝合金粉10份、聚丙烯酰胺3份、脂肪酸失水山梨醇酯类表面活性剂3份、甲基纤维素钠与藻酸钠重量比1:1的混合物1份。
改性硅酸钙的制备方法如下：将活性硅酸钙研磨为600目的粉末，使用浓度为70％的硫酸浸泡5小时后加入浓度为10％的NaOH溶液进行中和，中和至pH为6。
改性沸石的制备方法如下：将沸石研磨为300目的粉末，使用乳酸在50℃浸泡6小时后加入三乙胺进行中和，中和至pH为6。
镁铝合金粉按照重量百分含量由如下成分组成：Mg：20％，Si：2％，Zn：10％，O：1％，余量为Al；制备方法为：按照所述镁铝合金的重量百分含量进行配料，经球磨机研磨、混料至观察不到团聚为止，在锻造温度为700℃下锻造60分钟，再置于真空炉内施压80MPa、在450℃下保温6分钟烧制得到镁铝合金成品，研磨至200目。
所述改性硅酸钙造纸填料其制备过程步骤如下：
(1)将改性剂、分散剂、增韧剂混合，加入水，充分搅拌；
(2)将步骤(1)充分搅拌后的物料与改性硅酸钙、改性沸石、镁铝合金粉混合并搅拌分散，加热至70℃，保温2小时，搅拌转速为500r/min，得到产品改性硅酸钙造纸填料。
对比例1：
由以下重量份数的各组份组成：活性硅酸钙30份、沸石20份、镁铝合金粉10份、聚丙烯酰胺3份、脂肪酸失水山梨醇酯类表面活性剂3份、甲基纤维素钠与藻酸钠重量比1:1的混合物1份。
镁铝合金粉按照重量百分含量由如下成分组成：Mg：20％，Si：2％，Zn：10％，O：1％，余量为Al；制备方法为：按照所述镁铝合金的重量百分含量进行配料，经球磨机研磨、混料至观察不到团聚为止，在锻造温度为700℃下锻造60分钟，再置于真空炉内施压80MPa、在450℃下保温6分钟烧制得到镁铝合金成品，研磨至200目。
所述活性硅酸钙造纸填料其制备过程步骤如下：
(1)将改性剂、分散剂、增韧剂混合，加入水，充分搅拌；
(2)将步骤(1)充分搅拌后的物料与活性硅酸钙、沸石、镁铝合金粉混合并搅拌分散，加热至70℃，保温2小时，搅拌转速为500r/min，得到产品活性硅酸钙造纸填料。
对比例2：
由以下重量份数的各组份组成：改性硅酸钙30份、改性沸石20份、聚丙烯酰胺3份、脂肪酸失水山梨醇酯类表面活性剂3份、甲基纤维素钠与藻酸钠重量比1:1的混合物1份。
改性硅酸钙的制备方法如下：将活性硅酸钙研磨为600目的粉末，使用浓度为70％的硫酸浸泡5小时后加入浓度为10％的NaOH溶液进行中和，中和至pH为6。
改性沸石的制备方法如下：将沸石研磨为300目的粉末，使用乳酸在50℃浸泡6小时后加入三乙胺进行中和，中和至pH为6。
所述改性硅酸钙造纸填料其制备过程步骤如下：
(1)将改性剂、分散剂、增韧剂混合，加入水，充分搅拌；
(2)将步骤(1)充分搅拌后的物料与改性硅酸钙、改性沸石混合并搅拌分散，加热至70℃，保温2小时，搅拌转速为500r/min，得到产品改性硅酸钙造纸填料。
实施例4：
实施例1-3、对比例1、对比例2配方得到的硅酸钙造纸填料按照TAPPI标准制成手抄片纸张，比较其各方面性能见下表：
表1试验结果
由此可见，本发明工艺配方能够增加纸张白度和不透明度，并能够改善撕裂指数和抗张指数，具有良好的应用前景。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所作出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种改性硅酸钙造纸填料，其特征在于，由以下组份组成：改性硅酸钙、改性沸石、镁铝合金粉、改性剂、分散剂、增韧剂。
2.如权利要求1所述的一种改性硅酸钙造纸填料，其特征在于，由以下重量份数的各组份组成：改性硅酸钙20-40份、改性沸石10-30份、镁铝合金粉5-15份、改性剂1-5份、分散剂1-3份、增韧剂1-3份。
3.如权利要求1所述的一种改性硅酸钙造纸填料，其特征在于，所述改性硅酸钙的制备方法如下：将活性硅酸钙研磨为400-800目的粉末，使用浓度为60-80％的硫酸浸泡3-5小时后加入浓度为10％的NaOH溶液进行中和，中和至pH为3-6。
4.如权利要求1所述的一种改性硅酸钙造纸填料，其特征在于，所述改性沸石的制备方法如下：将沸石研磨为150-300目的粉末，使用有机酸性改性剂在50-100℃浸泡3-6小时后加入有机碱性试剂进行中和，中和至pH为3-6；所述有机酸性改性剂为苹果酸、草酸、乳酸、草酸中的一种或几种；所述碱性试剂为三乙胺、吡啶中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的一种改性硅酸钙造纸填料，其特征在于，所述镁铝合金的组成如下：所述镁铝合金粉按照重量百分含量由如下成分组成：Mg：15-25％，Si：1-2％，Zn：5-15％，O：0.2-1％，余量为Al。
6.如权利要求1所述的一种改性硅酸钙造纸填料，其特征在于，所述改性剂为聚丙烯酰胺。
7.如权利要求1所述的一种改性硅酸钙造纸填料，其特征在于，所述分散剂为脂肪酸失水山梨醇酯类表面活性剂。
8.如权利要求1所述的一种改性硅酸钙造纸填料，其特征在于，所述增韧剂为甲基纤维素钠与藻酸钠的混合物。
9.如权利要求1-8任一项所述的一种改性硅酸钙造纸填料的制备方法，其特征在于。
(1)将改性剂、分散剂、增韧剂混合，加入水，充分搅拌；
(2)将步骤(1)充分搅拌后的物料与改性硅酸钙、改性沸石、镁铝合金粉混合并搅拌分散，加热至50-80℃，保温0.5-3小时，搅拌转速为100-500r/min，得到产品改性硅酸钙造纸填料。
10.如权利要求9所述的一种改性硅酸钙造纸填料的制备方法，其特征在于，搅拌转速为200-300r/min。
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