[發明專利]一種提高改性填料中淀粉利用率的方法

有效

• 申請號: 201410382325.0
• 申請日: 2014-08-06
• 公開（公告）號: CN104195878A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 樊慧明;龍君;劉建安;徐鑌烽
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: D21H17/69
• 分類號: D21H17/69;D21H17/28
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及一種填料改性工藝，特別涉及一種提高改性填料中淀粉利用率的方法。

背景技術

填料作為紙張中除纖維外最主要的一種造紙原料，它不僅可以降低紙張生產成本，減少對植物纖維的使用量，節約資源，減少環境污染。而且可以改善紙張的平滑度、手感和光學性能，如白度、不透明度。此外，在紙張中加入一定量的填料還可以提高紙張的形穩性和印刷性能。但當紙張中填料的使用量超過一定程度時，尤其是在高加填情況下，紙張的物理強度，如抗張強度、耐破度、撕裂度、表面強度等，都會急劇下降。這大大阻礙了填料在紙張中用量的進一步提高。如何在保證紙張強度同時盡可能提高加填量是目前造紙工作者十分關心的一個課題。如果能夠很好解決或緩和紙張強度和加填量這一矛盾關系，將能帶來很大的經濟價值。

填料表面有機改性是目前減緩加填對紙張強度影響的一種比較有效的方法，也是一熱門研究領域。常用有機改性劑有淀粉和淀粉衍生物、纖維素和纖維素衍生物、瓜爾膠、聚丙烯酰胺和殼聚糖等。其主要作用機理是：填料經過有機改性后，吸附或包覆到填料表面的有機改性劑能夠與纖維發生氫鍵結合，一定程度上補償了因加填而造成纖維之間減少的氫鍵結合。此外，經過有機改性后的填料往往因有機物的包覆或吸附而使得所制得的改性填料具有更大的粒徑及其粒徑一致性。粒徑的變大，不僅有利于降低填料對紙張強度的影響，而且能夠顯著提高填料的留著率。工業淀粉作為一種可再生的、環保的自然資源，與其他有機改性劑相比更為廉價而且來源廣泛。碳酸鈣作為中堿性造紙中一種理想的填料，在造紙填料中應用需求量越來越大。用工業淀粉對碳酸鈣進行有機改性是造紙行業較為熱門的一門課題。但在工業淀粉改性碳酸鈣工藝中，工業淀粉作為親水性物質，在糊化后有很大一部分溶于水中而非包覆到碳酸鈣表面，有效利用率較低。這一方面容易增加白水污染、增加白水處理的困難程度，另一方面因為了達到使用效果而增加改性過程中工業淀粉的用量而增加了原材料成本。所以有效提高工業淀粉改性碳酸鈣過程中工業淀粉利用率是極具實用價值和經濟價值的一個研究方向。

發明內容

本發明克服上述缺陷，提供一種提高改性填料中淀粉利用率的方法，通過該改性工藝制備改性填料，能夠大大提高淀粉有效利用率。

本發明的主要原料為工業淀粉、填料、脂肪酸類疏水改性劑和磷酸鹽交聯劑。

一種提高改性填料中淀粉利用率的方法，包括如下步驟：

1)工業淀粉和填料共混糊化；

2)加入質量分數為0.1％—1.5％的脂肪酸類疏水改性劑溶液；

3)混合物自然降溫至30—90℃；

4)加入質量分數為0.25％—5％的磷酸鹽類交聯劑溶液。

上述方法具體步驟為：

(1)將工業淀粉與填料混合，加入水中得到混合物溶液，加熱混合物溶液，溫度逐漸升至75—95℃，并在75-95℃下糊化為30—60min，得到混合物；

(2)向步驟(1)所得混合物中加入質量分數為0.1％—1.5％的脂肪酸類疏水改性劑溶液，同時混合物質量百分比濃度被稀釋到1％-15％，繼續反應30—60min；

(3)采取自然降溫，降溫至30～90℃；

(4)降溫至設定溫度后繼續反應15—60min，隨后加入質量分數為0.25％—5％的磷酸鹽類交聯劑溶液繼續反應20-50min，得到淀粉改性填料。

上述方法中，所述工業淀粉為工業級玉米淀粉、工業級馬鈴薯淀粉、工業級木薯淀粉或工業級甘薯淀粉；所述填料為高嶺土，碳酸鈣或滑石粉；所述脂肪酸類疏水改性劑溶液中的溶質脂肪酸類疏水改性劑為高級脂肪酸鹽；所述高級脂肪酸鹽包括硬脂酸鈉、軟脂酸鈉、油酸鈉或亞油酸鈉；所述磷酸鹽類交聯劑為三偏磷酸鈉或六偏磷酸鈉。本發明改性劑采用脂肪酸類疏水改性劑，它能與糊化狀態工業淀粉發生復合反應，使工業淀粉獲得一定疏水性。本發明采用交聯劑六偏磷酸鈉或三偏磷酸鈉，它能夠使因剪切力切斷的溶于水的低分子量工業淀粉發生交聯反應從水中析出；同時，工業淀粉間的交聯反應也有利于未附著到碳酸鈣上的工業淀粉附著到碳酸鈣上。

上述方法中，步驟1)中工業淀粉與填料的加入量滿足：工業淀粉與填料的絕干質量比為0.5—3.5:10，所述混合物溶液的質量百分比濃度為5％—25％。

上述方法中，脂肪酸類疏水改性劑溶液中的脂肪酸類疏水改性劑用量占填料質量的1％—10％。

上述方法中，步驟(3)中，自然降溫至30—90℃需要時間為15—100min。本發明采用降溫反應，這有利于溶解于水中的工業淀粉和硬脂酸鈉從水中析出，而附著到碳酸鈣表面。