[發(fā)明專利]一種納米纖維素用雙元微粒助留助濾體系以及應(yīng)用方法

有效

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• 申請(qǐng)日: 2019-01-30
• 公開（公告）號(hào): CN109706787B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李國(guó)棟;劉溫霞;于得海;王慧麗;宋兆萍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 齊魯工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): D21H21/10
• 分類號(hào): D21H21/10
• 代理公司: 濟(jì)南泉城專利商標(biāo)事務(wù)所 37218
• 代理人: 李桂存

本發(fā)明公開了一種納米纖維素用雙元微粒助留助濾體系以及應(yīng)用方法，該雙元微粒助留助濾體系由聚乙烯吡咯烷酮和鋰皂石納米水凝膠組成，使用時(shí)先在紙漿和納米纖維素混合漿料中加入聚乙烯吡咯烷酮，低速攪拌均勻形成較松散的微絮體后，再加入鋰皂石納米水凝膠，高速攪拌形成較致密的絮聚體。該雙元微粒助留助濾體系不僅可明顯提高漿料的濾水性，從而提高生產(chǎn)效率，還可以提高納米纖維素的留著率，改善產(chǎn)品的勻度和機(jī)械性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種納米纖維素用的助留助濾體系，具體的說是涉及一種納米纖維素用的雙元微粒助留助濾體系及其在纖維素膜材料制備或造紙過程中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

纖維素是自然界最為豐富的可再生天然高分子資源。納米纖維素是通過化學(xué)、物理、生物或者幾者相結(jié)合的手段處理纖維得到的直徑小于100 nm、長(zhǎng)度可到微米的纖維聚集體，具有優(yōu)異的機(jī)械性能、巨大的比表面積、良好的親水性、高結(jié)晶度、高透明度、低密度、良好的生物可降解性和生物相容性及穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)。由于納米纖維素表面裸露出大量羥基，使其具有巨大的化學(xué)改性潛力。近年來，納米纖維素在生物制藥、食品加工、制漿造紙、能源存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化功能材料等領(lǐng)域的應(yīng)用研究受到人們?cè)絹碓蕉嗟闹匾暋?/p>

基于優(yōu)異的機(jī)械性能和較大的比表面積，納米纖維素是復(fù)合材料增強(qiáng)劑的理想選擇。比如在制漿造紙中，將納米纖維素加入到紙漿中，其能夠與紙漿纖維緊密結(jié)合，從而提高紙漿纖維之間的結(jié)合力，明顯提高紙張的強(qiáng)度性能。另外，也有研究將納米纖維素分散于水中，經(jīng)抽濾熱壓、澆注成膜等方法制備透明度較高且強(qiáng)度較大的納米纖維素膜。然而，由于納米纖維素尺寸較小、比表面積較大，纖維間的范德瓦爾斯力、氫鍵等作用力較強(qiáng)，極易發(fā)生絮聚，導(dǎo)致成型時(shí)脫水網(wǎng)微孔堵塞，造成漿料濾水效率下降，如采用抽濾法制備納米纖維素膜，往往需要數(shù)小時(shí)，生產(chǎn)效率明顯較低。

在造紙及納米纖維素膜生產(chǎn)過程中，為提高細(xì)小組分的留著率，改善漿料的濾水速率，添加助留助濾劑是較為常用的方法，選擇較多的是硫酸鋁、陽離子聚丙烯酰胺、陽離子淀粉及上述聚合物與礦物顆粒組成的微粒助留助濾體系。然而，由于納米纖維素尺寸較小且具有親水性，與傳統(tǒng)漿料中加入的礦物質(zhì)填料粒子性質(zhì)不同，會(huì)使納米纖維素發(fā)生嚴(yán)重絮聚，造成產(chǎn)品的勻度變差；或使納米纖維素的留著率降低，造成生產(chǎn)成本增加；抑或不能有效提高納米纖維素的濾水性能，造成脫水時(shí)間較長(zhǎng)、生產(chǎn)效率變差。目前尚未有研究報(bào)道專門應(yīng)用于納米纖維素的助留助濾劑或相關(guān)體系。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種納米纖維素用雙元微粒助留助濾體系，用以提高納米纖維素的留著率，增加漿料的濾水速率，改善產(chǎn)品的勻度，同時(shí)還提供該助濾系統(tǒng)的使用方法。

一種納米纖維素用雙元微粒助留助濾體系，包括聚乙烯吡咯烷酮、鋰皂石納米水凝膠。

所述的聚乙烯吡咯烷酮的添加量為絕干納米纖維素重量的0.01-0.5%；

所述的鋰皂石納米水凝膠的添加量為絕干納米纖維素重量的0.01-1%。

所述的聚乙烯吡咯烷酮平均分子量為10萬到150萬。

所述的鋰皂石納米水凝膠平均粒徑為10-200nm。

上述納米纖維素用雙元微粒助留助濾體系的使用方法，包括以下步驟：

（1）先在納米纖維素懸浮液中加入聚乙烯吡咯烷酮，低速攪拌，產(chǎn)生較松散的微絮體；聚乙烯吡咯烷酮的加入量為絕干納米纖維素質(zhì)量的0.01-0.5%；

（2）再向步驟（1）的懸浮液中加入鋰皂石納米水凝膠，高速攪拌，產(chǎn)生較致密的絮聚體；鋰皂石的加入量為絕干納米纖維素質(zhì)量的0.01-1%；

（3）后續(xù)經(jīng)真空過濾、壓榨和干燥處理后成膜。

上述納米纖維素用雙元微粒助留助濾體系在造紙上的應(yīng)用。

上述納米纖維素用雙元微粒助留助濾體系在納米纖維素膜生產(chǎn)上的應(yīng)用。