[發(fā)明專利]一種粉煤灰纖維造紙用聚丙烯酸酰胺化改性劑的制備及應(yīng)用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010202753.2
• 申請日: 2010-06-17
• 公開（公告）號: CN101870748A
• 公開（公告）日: 2010-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳建定;朱瑞睿;王彥華
• 申請（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號: C08F120/06
• 分類號: C08F120/06;C08F8/32;D21H21/14
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于造紙的粉煤灰纖維與木纖維混溶改性劑的制備及其應(yīng)用方法。

背景技術(shù)

木漿纖維表面含有大量的羥基和少量羧基，這些羥基可以使纖維在水中分散得較好，纖維之間也可以通過羥基間的氫鍵力而結(jié)合。粉煤灰纖維是白色或淺黃色的絮狀物，以粉煤灰為原料，經(jīng)高溫熔化、噴絲、冷卻等工序制成的一種新型的無機(jī)纖維。其主要成分為SiO₂、Al₂O₃、CaO、Fe₂O₃。粉煤灰纖維表面比較光滑，羥基含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于木漿纖維。這直接導(dǎo)致粉煤灰纖維自身間及與木漿纖維間的結(jié)合力差，影響到粉煤灰纖維在造紙方面的應(yīng)用。所以提高粉煤灰纖維和木漿纖維之間的結(jié)合成為研究的重點。

中國專利CN101654891A公開了一種丙烯酰胺類高效造紙分散劑的生產(chǎn)新工藝，將純水、碳酸鈉、碳酸氫鈉、表面活性劑、功能單體、功能助劑進(jìn)行調(diào)制。將所得調(diào)制液聚合得凝膠產(chǎn)物。最后產(chǎn)物經(jīng)造粒、干燥、研磨、分級包裝，得所需造紙纖維分散劑。該發(fā)明適用于與造紙纖維分散。所得分散劑具有分散效果好、分子量高、水溶性好、無毒高效、造價低廉等優(yōu)點。

中國專利CN101666056A公開了一種粉煤灰礦纖紙漿及其制備工藝。其具體工藝為：將礦渣、硅石和焦炭按要求混合造粒，焦料比確定為0.12-0.23之間，將上述混合物高溫熔化，其熔體經(jīng)離心機(jī)甩絲形成礦纖維，然后礦纖維分散軟化、除渣、濃縮、抄漿脫水后得到粉煤灰礦纖紙漿。此工藝制備的礦纖漿可適用于造紙，從而替代或部分替代造紙木漿，節(jié)省原木損耗，保護(hù)森林資源，比有機(jī)植物纖維造紙降低20％成本，且制作工藝簡單、制作過程環(huán)保。

中國專利CN1580391A公開了一種粉煤灰纖維紙漿及其為原料的造紙方。其技術(shù)方案為：將軟化劑1～10％、分散劑1～8％、表面改性劑1～10％、粉煤灰纖維20～80％、有機(jī)纖維、水調(diào)配成粉煤灰紙漿。所得紙張物理性能達(dá)到植物纖維紙張的同等性能，在耐水性、耐防腐蝕和防火性方面優(yōu)于植物纖維紙張。此發(fā)明可降低造紙成本，賦予工業(yè)廢物以功能化利用，取代木漿，節(jié)省原木耗費，對保護(hù)森林資源意義顯著。

以上所述的發(fā)明對于粉煤灰纖維造紙有一定幫助，但卻不能根本改善粉煤灰纖維和木漿纖維的結(jié)合能力。本發(fā)明目的是從本源上解決兩者的結(jié)合能力，通過添加一種改性劑來增加粉煤灰纖維和木纖維的結(jié)合能力。本發(fā)明解決此問題的創(chuàng)新方法為：合成一種以水溶性聚合物聚丙烯酸為骨架、在其鏈上引入正離子或陽離子基團(tuán)的改性劑。粉煤灰纖維表面帶負(fù)電，改性劑所帶的正電荷可以通過靜電力和粉煤灰纖維結(jié)合，所帶的負(fù)電荷可使改性劑分子鏈伸展，從而在纖維表面均勻附著，所合成的改性劑又帶有部分酰胺鍵，此部分可通過氫鍵作用力和木纖維上大量的羥基結(jié)合。且所合成的改性劑可以通過改變化學(xué)條件得到陰陽離子配比不同的改性劑，可以測試各種作用力對結(jié)合作用的程度影響的大小對其陰陽離子配比進(jìn)行調(diào)整，得到最佳的電荷比例。

發(fā)明內(nèi)容

一種粉煤灰纖維造紙用聚丙烯酸酰胺化改性劑的制備及應(yīng)用方法，其特征在于：先在水相中將丙烯酸聚合成聚丙烯酸，再將N，N-二甲基-1，3-丙二胺加入到聚丙烯酸水溶液中進(jìn)行酰胺化，將所得酰胺化產(chǎn)物升溫至50～80℃，加入溴代正丁烷進(jìn)行季銨化，得到聚丙烯酸酰胺化改性劑。然后，將粉煤灰纖維分散在水中，加入聚丙烯酸酰胺化改性劑，攪拌10～15分鐘，添加木纖維漿料，混合均勻后，在紙頁成型機(jī)上造紙，得到含粉煤灰纖維的紙張。

所述的丙烯酸聚合方法是：先在反應(yīng)釜中加入水、亞硫酸氫鈉、過硫酸銨總重量15％的過硫酸銨、丙烯酸總重量15％的丙烯酸，亞硫酸氫鈉的加入量為丙烯酸絕干重量的2％～8％，將反應(yīng)釜升溫至70℃，然后剩余85％丙烯酸配成水溶液和85％過硫酸銨配成水溶液同時滴加到反應(yīng)釜中。過硫酸銨的總加入量為丙烯酸絕干重量的1％～4％，滴加時間為2～3小時。滴加完畢后，升溫至90～92℃，保溫3小時，冷卻至40℃以下。

所述的N，N-二甲基-1，3-丙二胺的加入量為：丙烯酸與N，N-二甲基-1，3-丙二胺的摩爾比值為1∶1～3∶1。

所述的溴代正丁烷的加入量為：溴代正丁烷與丙烯酸的摩爾比值為1∶1。

所述的在粉煤灰纖維水相中加入聚丙烯酸酰胺化改性劑，其加入量為：以絕干重量計聚丙烯酸酰胺化改性劑為粉煤灰纖維的1～10％。

所述的粉煤灰纖維與木纖維，以干漿重量計粉煤灰纖維∶木漿纖維為1∶2。

具體實施方式

實施例1