[發明專利]一種造紙專用海泡石纖維及其制備方法

在審

• 申請號: 201510720233.3
• 申請日: 2015-10-30
• 公開（公告）號: CN105332277A
• 公開（公告）日: 2016-02-17
• 發明（設計）人: 陳慶;孫麗枝
• 申請（專利權）人: 成都新柯力化工科技有限公司
• 主分類號: D06M13/463
• 分類號: D06M13/463;D06M10/10;D06M11/74
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技術領域

本發明屬于無機礦物纖維領域，特別涉及一種造紙專用海泡石纖維及其制備方法。

背景技術

造紙工業在全球經濟和文明中扮演著重要角色，產值占世界工業總產值的2.5%，占世界貿易總量的2%。木材是造紙工業的主要原料，占造紙原料的93%以上，而我國是一個森林資源缺乏的國家，造紙主要應用的草類植物纖維在制漿過程中廢液回收處理和污染防治難度大，費用高，對環境有嚴重的影響，因而尋求新的非植物纖維替代品，有著十分重大的意義。我國具有較豐富的礦物纖維資源，利用礦物纖維替換部分植物纖維作為紙漿原料，不僅能降低生產成本，而且對保護我國森林資源具有重要意義。

海泡石是一種具有層鏈狀結構及纖維狀外形的含水富鎂硅酸鹽，纖維直徑通常為0.1～0.3μm，具有較高的纖維長度，結構與植物纖維類似，理論上可以作為填料替代部分植物纖維進行抄紙，不僅可以降低生產成本，而且可以大幅度緩解我國植樹造林的壓力，減少森林資源的采伐。海泡石纖維屬礦物纖維，作為主料造紙與一般植物纖維相比具有纖維間結合力低、本身細料多、濾水較困難、抄造薄頁紙難度大等缺點，因此目前海泡石纖維主要用作造紙的填充料。如中國專利公開號CN1357667公開了海泡石薄頁紙及其抄造方法，將海泡石經粉碎、酸化處理后和纖維打漿，加少量紙漿纖維、樹脂膠、助留助濾劑、沉淀劑和水，送長網機抄造，得到一種海泡石薄頁紙，解決造紙污染大、成本高、不耐高溫、吸水性小的問題；中國專利公開號CN102505573A公開了一種功能包裝材料的制造方法，將海泡石進行鹽酸酸化處理后得到活化海泡石，與硬脂酸改性的電氣石粉、硅藻土攪拌混合均勻得到混合物，與硫酸鎂加入到紙漿漿料中混合均勻，抄造成為紙張或硬紙板，干燥，得到紙質或硬紙板質的功能包裝材料，具有一定的濕度調節能力；中國專利公開號CN102286896A公開了一種具有凈化空氣功能吸附紙的制備方法，在鹽酸溶液環境中，將海泡石進行活化處理，再對活化海泡石進行有機化處理與改性貝殼粉末在一定溫度下攪拌混合插層處理，然后在馬弗爐中煅燒幾個小時，制備的分子篩與陽離子聚丙烯酰胺和羧甲基纖維素鈉一起加入到紙漿中，與現有吸附紙相比，具有吸附率高，吸附容量大，熱穩定性強等優點，使得吸附紙獲得廣泛的應用。

綜上所述，目前海泡石纖維主要作為造紙的填料應用，其改性活化方法主要是采用酸化處理，解決海泡石纖維的分散問題。海泡石纖維的脆性強，在加工和紙頁成形過程中纖維結構極易被破壞，導致纖維長度變短，會阻礙纖維間的氫鍵結合，使得海泡石纖維難以發揮纖維的網狀支撐性，使紙頁的強度性能降低，且隨著海泡石纖維添加量的增加也會對成紙性能特別是強度指標產生一定程度的不利影響。因此需要對海泡石纖維進行柔性活化處理，提高海泡石纖維替代植物纖維的用量，為海泡石纖維用于造紙提供了技術保證。

發明內容

為了避免海泡石纖維在造紙過程受機械力的破壞，提高海泡石纖維的在造紙原料中的用量，且不影響紙張的柔軟度和強度，本發提出一種造紙專用海泡石纖維及其制備方法。該海泡石纖維由層狀纖維海泡石與碳納米管、環糊精穿插形成的具有網絡結構的柔性纖維，具有較高的柔韌性和強度，避免造紙過程中機械力對纖維結構的破壞，同時纖維表面引入大量的活性官能團，有利于海泡石纖維與植物纖維的緊密結合，在不影響紙張性能的條件下提高海泡石纖維的用量，節約成本。本發明海泡石纖維具有較高的柔軟性和分散性，用于造紙時能明顯提高紙張的柔軟度，使紙張手感良好、質輕。進一步提供造紙專用海泡石纖維的制備方法。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種造紙專用海泡石纖維，其特征是由層狀纖維海泡石與碳納米管、環糊精穿插形成的具有網絡結構的柔性纖維，按照如下重量份的原料組成：

海泡石60~80份

碳納米管10~20份

環糊精10~20份

其中，所述的海泡石為直徑D=10~100μm，長度L=100~1000μm的層狀纖維狀海泡石；所述的碳納米管為多壁碳納米管，直接為20~40nm，長度為10~50μm；所述的環糊精為β-環糊精及其衍生物，其中β-環糊精的衍生物為羧甲基β-環糊精、甲基β-環糊精、羥乙基β-環糊精、羥丙基β-環糊精中的至少一種。

本發明一種造紙專用海泡石纖維的制備方法，，以上述所述重量份的各成分為原料，按下述方式進行制備：

（1）將10~20重量份的碳納米管加入濃度為40~60%的硫酸溶液中攪拌2~3h，洗滌至溶液為5~7，過濾干燥得到酸化的碳納米管；