[發明專利]一種復合雜化材料改性硫酸鈣晶須及其制備方法以及在造紙中的應用

在審

• 申請號: 202110658818.2
• 申請日: 2021-06-15
• 公開（公告）號: CN113389081A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 周春松
• 申請（專利權）人: 黔南高新區綠色化工技術研究院有限公司
• 主分類號: D21H13/46
• 分類號: D21H13/46;D21H21/10;C30B7/14;C30B29/46;C30B29/62
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 曹立成

本發明公開了一種復合雜化材料改性硫酸鈣晶須，包括硫酸鈣晶須內芯和包覆在硫酸鈣晶須表面的復合雜化材料，所述復合雜化材料為二氧化鈦與殼聚糖雜化材料，所述二氧化鈦、殼聚糖的質量比為1:2?3，所述二氧化鈦為多孔氧化鈦，其平均孔徑大小為30?40nm，所述殼聚糖為兒茶酚功能化的殼聚糖，所述兒茶酚、殼聚糖的質量比為0.5?0.8：1。本發明還公開了該復合雜化材料改性硫酸鈣晶須的制備方法和應用。本發明提供的硫酸鈣晶須的性能好，應用于造紙中可有效改善紙張的性能。

技術領域

本發明涉及造紙技術領域，具體涉及一種復合雜化材料改性硫酸鈣晶須及其制備方法以及在造紙中的應用。

背景技術

磷石膏是濕法磷酸生產的主要廢棄物，其中含有未分解的磷礦，未洗凈的磷酸，氟化鈣，鐵鋁鎂的氧化物及二氧化硅等多種雜質。在磷石膏的多種雜質中，對于磷石膏的性能影響最大的是可溶性磷與可溶性氟雜質。本章研究，首先探究了可溶性磷和可溶性氟雜質對半水硫酸鈣晶須生長過程的影響，并以此為基礎，選擇適宜采用的磷石膏的凈化處理工藝，最終實現以凈化所得磷石膏用水熱法制備得到半水硫酸鈣晶須。硫酸鈣晶須具有特殊的形貌結構，使其在造紙過程中不僅具有顆粒的填充性能，可改善紙張平滑度、不透明性、白度、適印性等性能，還能在基本保持紙張強度的前提下對植物纖維進行部分替代，降低植物纖維消耗，節約成本。

申請號為CN201810389079.X的專利提供了一種造紙技術：用一種無機微纖維硫酸鈣晶須部分替代植物纖維造紙。將硫酸鈣晶須表面嫁接上能與植物纖維的羥基產生氫鍵連接的基團，根據具體紙張的抄造情況，在陽離子淀粉、陽離子瓜爾膠、陽離子聚丙烯酰胺、硅溶膠(以上四種或部分)的輔助之下加入造紙過程。植物纖維的代替率達20％以上，硫酸鈣晶須在紙張中的留著率達85％。由上述現有技術可知，將硫酸鈣晶須用于造紙時需要對其進行表面改性來提高硫酸鈣晶須與造紙基體的相容性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：針對現有技術存在的不足，提供一種復合雜化材料改性硫酸鈣晶須及其制備方法以及在造紙中的應用，本發明在制備的硫酸鈣晶須表面包覆二氧化鈦與殼聚糖的雜化材料，一方面提高了硫酸鈣晶須的性能，另一方面改善了硫酸鈣晶須與造紙基體的界面性能。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：

一種復合雜化材料改性硫酸鈣晶須，包括硫酸鈣晶須內芯和包覆在硫酸鈣晶須表面的復合雜化材料，所述復合雜化材料為二氧化鈦與殼聚糖雜化材料，所述二氧化鈦、殼聚糖的質量比為1:2-3，所述二氧化鈦為多孔氧化鈦，其平均孔徑大小為30-40nm，所述殼聚糖為兒茶酚功能化的殼聚糖，所述兒茶酚、殼聚糖的質量比為(0.5-0.8)：1。

為更好的解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種復合雜化材料改性硫酸鈣晶須的制備方法，包括以下步驟：

(1)將磷石膏研磨處理后加入到氨水和碳酸氫銨的混合溶液中，攪拌處理，然后將反應液過濾，向過濾液中加入氯化鈣溶液，攪拌反應，反應結束后過濾，將過濾后的固體和水混合后加入到水熱釜內進行反應，反應結束后趁熱過濾，并將過濾后的固體干燥，制得硫酸鈣晶須；

(2)將鈦酸四丁酯和無水乙醇混合制得含鈦溶液，將冰乙酸、去離子水、F127、無水乙醇混合制得混合液；將混合液緩慢滴加到含鈦溶液中，邊滴加邊攪拌，滴加結束后繼續攪拌處理，制得混合凝膠，干燥后研磨處理并置于馬弗爐內進行煅燒處理，制得多孔氧化鈦；

(3)將殼聚糖溶于醋酸溶液中，快速加入鄰苯二酚溶液，攪拌反應，之后向反應液中加入多孔氧化鈦與pH為7.4的磷酸鹽緩沖溶液攪拌混合制得雜化水凝膠，然后加入硫酸鈣晶須，超聲處理，之后過濾，將固體干燥制得改性硫酸鈣晶須。