《一种超声波辅助下淀粉/松香包合物基改性填料的制备方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种超声波辅助下淀粉/松香包合物基改性填料的制备方法.pdf（10页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、10申请公布号CN104119700A43申请公布日20141029CN104119700A21申请号201410323427522申请日20140708C09C1/02200601C09C3/00200601C09C3/06200601C09C3/10200601D21H17/6920060171申请人东北林业大学地址150040黑龙江省哈尔滨市香坊区和兴路26号72发明人沈静黄修杰钱学仁娄爽74专利代理机构哈尔滨市松花江专利商标事务所23109代理人牟永林54发明名称一种超声波辅助下淀粉/松香包合物基改性填料的制备方法57摘要一种超声波辅助下淀粉/松香包合物基改性填料的制备方法。本发明涉及。
2、制浆造纸工程领域，具体涉及一种超声波辅助下淀粉/松香包合物基改性填料的制备方法。本发明是为了解决现有无机填料对成纸的强度性能以及对施胶剂的应用效率存在负面影响的问题。方法一、糊化淀粉的制备；二、松香皂化液的制备；三、淀粉/松香包合物含水体系的制备；四、淀粉/松香包合物基改性填料的制备。本发明显著改善了无机填料与纸浆纤维的结合力，减轻加填对成纸强度性能的负面影响；疏水性松香在淀粉空腔结构中的包合还可显著提高成纸的疏水性能，从而可降低造纸施胶剂的需用量。51INTCL权利要求书2页说明书5页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书5页附图2页10申请公布号CN1。
3、04119700ACN104119700A1/2页21一种超声波辅助下淀粉/松香包合物基改性填料的制备方法，其特征在于一种超声波辅助下淀粉/松香包合物基改性填料的制备方法按以下步骤进行一、糊化淀粉的制备将淀粉与水混合均匀，然后进行糊化，糊化温度为60100，糊化时间为05H2H，得到糊化淀粉；所述的淀粉与水的质量比为110100；二、松香皂化液的制备采用皂化剂对松香进行皂化处理，皂化温度为60100，皂化处理时间为05H4H，得到松香皂化液；所述的皂化剂与松香的质量比为1230；三、淀粉/松香包合物含水体系的制备将步骤一得到的糊化淀粉与步骤二得到的松香皂化液混合均匀，然后进行超声处理，超声功率。
4、为50W500W，超声时间为1MIN1000MIN，得到淀粉/松香包合物含水体系；所述的步骤一得到的糊化淀粉中干淀粉的质量与步骤二得到的松香皂化液中松香的质量比为11001；四、淀粉/松香包合物基改性填料的制备将无机填料与强酸溶液、弱酸溶液、钙盐溶液或镁盐溶液混合均匀，得到混合溶液，然后向得到的混合溶液中加入步骤三得到的淀粉/松香包合物含水体系，并在温度为20100和转速为100R/MIN1000R/MIN的条件下混合10MIN120MIN，得到淀粉/松香包合物基改性填料；所述的强酸溶液中强酸的质量浓度为001G/L100G/L；所述的弱酸溶液中弱酸的质量浓度为001G/L100G/L；所述的。
5、钙盐溶液的摩尔浓度为001MOL/L1MOL/L；所述的镁盐溶液的摩尔浓度为001MOL/L1MOL/L；所述的无机填料与强酸溶液的质量比为110001；所述的无机填料与弱酸溶液的质量比为110001；所述的无机填料与钙盐溶液中钙盐的质量比为110001；所述的无机填料与镁盐溶液中镁盐的质量比为110001；所述的无机填料与步骤三得到的淀粉/松香包合物含水体系的质量比为11001。2根据权利要求书1所述的一种超声波辅助下淀粉/松香包合物基改性填料的制备方法，其特征在于步骤一中所述的糊化温度为95，糊化时间为1H。3根据权利要求书1或2所述的一种超声波辅助下淀粉/松香包合物基改性填料的制备方法，。
6、其特征在于步骤一中所述的淀粉与水的质量比为132。4根据权利要求书3所述的一种超声波辅助下淀粉/松香包合物基改性填料的制备方法，其特征在于步骤二中所述的皂化剂为碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠或氢氧化钾。5根据权利要求书3所述的一种超声波辅助下淀粉/松香包合物基改性填料的制备方法，其特征在于步骤二中所述的皂化温度为100，皂化处理时间为2H。6根据权利要求书3所述的一种超声波辅助下淀粉/松香包合物基改性填料的制备方法，其特征在于步骤二中所述的皂化剂与松香的质量比为13。7根据权利要求书3所述的一种超声波辅助下淀粉/松香包合物基改性填料的制备方法，其特征在于步骤三中所述的超声功率为130W，超声时间为3。
7、0MIN。8根据权利要求书3所述的一种超声波辅助下淀粉/松香包合物基改性填料的制备方法，其特征在于步骤三中所述的步骤一得到的糊化淀粉中干淀粉的质量与步骤二得到的松香皂化液中松香的质量比为201。9根据权利要求书3所述的一种超声波辅助下淀粉/松香包合物基改性填料的制备方法，其特征在于步骤四中所述的强酸为硫酸、盐酸或硝酸，所述的弱酸醋酸、磷酸、甲酸、硫酸铝或氯化铝，所述的钙盐溶液为氯化钙溶液、醋酸钙溶液、乳酸钙溶液或硫酸钙溶液，所述的镁盐溶液为氯化镁溶液、硫酸镁溶液、碳酸镁溶液、碳酸氢镁溶液或硅酸镁溶液，所述权利要求书CN104119700A2/2页3的无机填料高岭土、滑石粉、碳酸钙、氢氧化铝、硅。
8、藻土或二氧化钛。10根据权利要求书3所述的一种超声波辅助下淀粉/松香包合物基改性填料的制备方法，其特征在于步骤四中所述的并在温度为25和转速为500R/MIN的条件下混合30MIN。权利要求书CN104119700A1/5页4一种超声波辅助下淀粉/松香包合物基改性填料的制备方法技术领域0001本发明涉及制浆造纸工程领域，具体涉及一种超声波辅助下淀粉/松香包合物基改性填料的制备方法。背景技术0002在造纸工业中，无机填料在印刷纸/书写纸中获得了十分广泛的应用。造纸填料的应用可降低造纸成本、改善印刷/书写性能等，并可降低造纸能耗，具有重要的应用价值。0003然而，随着填料用量的增加，加填对成纸强度。
9、性能的负面影响越来越显著，从而在很大程度上使加填量局限性于一定范围内。这主要是因为无机填料与纸浆纤维纤维素纤维的结合力具有很大局限性。0004在减轻加填对成纸强度性能的负面影响方面，总体上来看，已报道的关键技术主要包括两大类1纸浆纤维细胞内加填；2填料改性。0005纸浆纤维细胞内加填是将填料粒子填充于纸浆纤维细胞内部的一类技术，可显著减轻加填对成纸强度性能的负面影响。然而，对于该方法而言，细胞内加填量具有一定局限性，且工艺操作较为复杂，实现产业化的难度较大。0006借助于填料改性可实现填料结合能力的改善，已报道的相关改性剂涉及合成聚合物及天然高分子化合物或其衍生物。与纸浆纤维具有良好结合能力的。
10、改性剂的使用可显著提升填料的结合能力，可在满足成纸强度性能要求的基础上提高加填量。此类技术的工业化可操作性强，具有很强的研究与应用价值。然而，已有的研究报道均未涉及在超声波作用下实现淀粉/松香包合物在填料粒子表面包覆以改善填料结合能力和加填纸的疏水性能。发明内容0007本发明是为了解决现有无机填料对成纸的强度性能以及对施胶剂的应用效率存在负面影响的问题，而提供了一种超声波辅助下淀粉/松香包合物基改性填料的制备方法。0008本发明的一种超声波辅助下淀粉/松香包合物基改性填料的制备方法按以下步骤进行0009一、糊化淀粉的制备将淀粉与水混合均匀，然后进行糊化，糊化温度为60100，糊化时间为05H2。
11、H，得到糊化淀粉；所述的淀粉与水的质量比为110100；0010二、松香皂化液的制备采用皂化剂对松香进行皂化处理，皂化温度为60100，皂化处理时间为05H4H，得到松香皂化液；所述的皂化剂与松香的质量比为1230；0011三、淀粉/松香包合物含水体系的制备将步骤一得到的糊化淀粉与步骤二得到的松香皂化液混合均匀，然后进行超声处理，超声功率为50W500W，超声时间为1MIN说明书CN104119700A2/5页51000MIN，得到淀粉/松香包合物含水体系；所述的步骤一得到的糊化淀粉中干淀粉的质量与步骤二得到的松香皂化液中松香的质量比为11001；0012四、淀粉/松香包合物基改性填料的制备将。
12、无机填料与强酸溶液、弱酸溶液、钙盐溶液或镁盐溶液混合均匀，得到混合溶液，然后向得到的混合溶液中加入步骤三得到的淀粉/松香包合物含水体系，并在温度为20100和转速为100R/MIN1000R/MIN的条件下混合10MIN120MIN，得到淀粉/松香包合物基改性填料；所述的强酸溶液中强酸的质量浓度为001G/L100G/L；所述的弱酸溶液中弱酸的质量浓度为001G/L100G/L；所述的钙盐溶液的摩尔浓度为001MOL/L1MOL/L；所述的镁盐溶液的摩尔浓度为001MOL/L1MOL/L；所述的无机填料与强酸的质量比为110001；所述的无机填料与弱酸的质量比为110001；所述的无机填料与钙。
13、盐溶液中钙盐的质量比为110001；所述的无机填料与镁盐溶液中镁盐的质量比为110001；所述的无机填料与步骤三得到的淀粉/松香包合物含水体系的质量比为11001。0013本发明的有益效果0014本发明提供了一种实现淀粉/松香包合物的有效形成及其在无机填料粒子表面有效沉积/包覆的方法，可显著改善无机填料与纸浆纤维的结合力，减轻加填对成纸强度性能的负面影响，疏水性松香在淀粉空腔结构中的包合还可显著提高成纸的疏水性能，从而可降低造纸施胶剂的需用量。附图说明0015图1为试验一中实施例1得到的淀粉/松香包合物基改性填料悬浮液的数码照片；0016图2为试验二中实施例1得到的淀粉/松香包合物基改性填料及。
14、未改性填料在纸页中的留着率柱形图；0017图3为试验二中实施例1得到的淀粉/松香包合物基改性填料加填纸及未改性填料加填纸抗张指数柱形图；0018图4为试验二中实施例1得到的淀粉/松香包合物基改性填料及未改性填料的填料结合因子柱形图；0019图5为试验二中实施例1得到的淀粉/松香包合物基改性填料加填纸及未改性填料加填纸的施胶度柱形图。具体实施方式0020具体实施方式一本实施方式的一种超声波辅助下淀粉/松香包合物基改性填料的制备方法按以下步骤进行0021一、糊化淀粉的制备将淀粉与水混合均匀，然后进行糊化，糊化温度为60100，糊化时间为05H2H，得到糊化淀粉；所述的淀粉与水的质量比为110100。
15、；0022二、松香皂化液的制备采用皂化剂对松香进行皂化处理，皂化温度为60100，皂化处理时间为05H4H，得到松香皂化液；所述的皂化剂与松香的质量比为1230；0023三、淀粉/松香包合物含水体系的制备将步骤一得到的糊化淀粉与步骤二得到说明书CN104119700A3/5页6的松香皂化液混合均匀，然后进行超声处理，超声功率为50W500W，超声时间为1MIN1000MIN，得到淀粉/松香包合物含水体系；所述的步骤一得到的糊化淀粉中干淀粉的质量与步骤二得到的松香皂化液中松香的质量比为11001；0024四、淀粉/松香包合物基改性填料的制备将无机填料与强酸溶液、弱酸溶液、钙盐溶液或镁盐溶液混合均。
16、匀，得到混合溶液，然后向得到的混合溶液中加入步骤三得到的淀粉/松香包合物含水体系，并在温度为20100和转速为100R/MIN1000R/MIN的条件下混合10MIN120MIN，得到淀粉/松香包合物基改性填料；所述的强酸溶液中强酸的质量浓度为001G/L100G/L；所述的弱酸溶液中弱酸的质量浓度为001G/L100G/L；所述的钙盐溶液的摩尔浓度为001MOL/L1MOL/L；所述的镁盐溶液的摩尔浓度为001MOL/L1MOL/L；所述的无机填料与强酸的质量比为110001；所述的无机填料与弱酸的质量比为110001；所述的无机填料与钙盐溶液中钙盐的质量比为110001；所述的无机填料与镁。
17、盐溶液中镁盐的质量比为110001；所述的无机填料与步骤三得到的淀粉/松香包合物含水体系的质量比为11001。0025本实施方式提供了一种实现淀粉/松香包合物的有效形成及其在无机填料粒子表面有效沉积/包覆的方法，可显著改善无机填料与纸浆纤维的结合力，减轻加填对成纸强度性能的负面影响，疏水性松香在淀粉空腔结构中的包合还可显著提高成纸的疏水性能，从而可降低造纸施胶剂的需用量。0026具体实施方式二本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中所述的糊化温度为95，糊化时间为1H。其他步骤及参数与具体实施方式一相同。0027具体实施方式三本实施方式与具体实施方式一或二不同的是步骤一中所述的淀粉与水的质量。
18、比为132。其他步骤及参数与具体实施方式一或二相同。0028具体实施方式四本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤二中所述的皂化剂为碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠或氢氧化钾。其他步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。0029具体实施方式五本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是步骤二中所述的皂化温度为100，皂化处理时间为2H。其他步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。0030具体实施方式六本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤二中所述的皂化剂与松香的质量比为13。其他步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。0031具体实施方式七本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是步骤三中。
19、所述的超声功率为130W，超声时间为30MIN。其他步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。0032具体实施方式八本实施方式与具体实施方式一至去之一不同的是步骤三中所述的步骤一得到的糊化淀粉中干淀粉的质量与步骤二得到的松香皂化液中松香的质量比为201。其他步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。0033具体实施方式九本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是步骤四中所述的强酸为硫酸、盐酸或硝酸，所述的弱酸醋酸、磷酸、甲酸、硫酸铝或氯化铝，所述的钙盐溶液为氯化钙溶液、醋酸钙溶液、乳酸钙溶液或硫酸钙溶液，所述的镁盐溶液为氯化镁溶液、硫酸镁溶液、碳酸镁溶液、碳酸氢镁溶液或硅酸镁溶液，所述的无机填料高。
20、岭土、滑石说明书CN104119700A4/5页7粉、碳酸钙、氢氧化铝、硅藻土或二氧化钛。其他步骤及参数与具体实施方式一至八之一相同。0034具体实施方式十本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是步骤四中所述的并在温度为25和转速为500R/MIN的条件下混合30MIN。其他步骤及参数与具体实施方式一至九之一相同。0035通过以下实施例验证本发明的有益效果0036实施例1本实施例的一种超声波辅助下淀粉/松香包合物基改性填料的制备方法按以下步骤进行0037一、糊化淀粉的制备将3G淀粉与97G水混合均匀，然后进行糊化，糊化温度为95，糊化时间为1H，得到糊化淀粉；0038二、松香皂化液的制备采用。
21、1G氢氧化钠对3G松香进行皂化处理，皂化温度为100，皂化处理时间为2H，得到松香皂化液；0039三、淀粉/松香包合物含水体系的制备将3G步骤一得到的糊化淀粉与25ML步骤二得到的松香皂化液混合均匀，然后进行超声处理，超声功率为130W，超声时间为30MIN，得到淀粉/松香包合物含水体系；0040步骤三中所述的步骤一得到的糊化淀粉中干淀粉的质量与步骤二得到的松香皂化液中松香的质量比为201；0041四、淀粉/松香包合物基改性填料的制备将6G碳酸钙与200ML摩尔浓度为02MOL/L的氯化钙溶液混合均匀，得到混合溶液，然后向得到的混合溶液中加入200ML步骤三得到的淀粉/松香包合物含水体系，并在。
22、温度为25和转速为500R/MIN的条件下混合30MIN，得到淀粉/松香包合物基改性填料。0042试验一、浊度测定0043将实施例1得到的淀粉/松香包合物基改性填料倒入100ML烧杯中，静置24H后拍摄数码照片，并对上层清液进行浊度测定。0044实施例1静置24H后的数码照片见图1，从图1可以看出上层清液较为澄清，采用型号为WGZ200、量程为0200NTU的散射式浊度仪测定后，发现其浊度仅为83NTU，证明淀粉/松香包合物较为有效地沉积在填料粒子表面，包覆改性效果较好。0045试验二、纸样的制备与性能测定0046纸样的制备手抄片定量为60G/M2，填料加入量为20，抄纸过程中首先疏解浆料3M。
23、IN，再加入实施例1得到的淀粉/松香包合物基改性填料未改性填料作为对照搅拌混合2MIN，再加入12的AKD施胶剂搅拌混合2MIN，再加入005的阳离子聚丙烯酰胺于1500RPM转速下高速剪切2MIN，再于500RPM转速下低速搅拌30S，最后加入05的膨润土搅拌混合2MIN。采用抄片器抄造湿纸幅，于04MPA下压榨5MIN，再于105下烘干5MIN。0047性能测定采用高温箱型电炉对纸张进行烧灰分处理，通过灰分含量计算填料留着率；采用ZL300A型纸与纸板抗张试验机对纸张的抗张强度进行测定，进而计算纸张的抗张指数；采用液体渗透法对纸张的施胶度进行测定。0048结论填料留着率由于淀粉/松香包合物。
24、包覆于填料粒子表面的过程中会引发填料的聚集，改性填料留着率较未改性填料有较为明显的提高见图2。0049纸张抗张指数改性填料表面包覆的淀粉层与纸浆纤维具有良好的亲和力及相说明书CN104119700A5/5页8容性，在提高填料留着率的同时，改善了加填纸的强度性能见图3。0050填料结合因子通过纸张抗张指数和填料留着率计算的填料结合因子INDENGCHEMRES,2014,531564266432能够较为有效的评价无机填料与纸浆纤维的结合能力。淀粉/松香包合物基改性填料的结合因子较未改性填料的结合因子有较为明显的增加见图4；00510052纸张施胶度由于淀粉包合物中松香的加入，填料改性改善了成纸的。
25、疏水性能，提高了施胶剂的应用效果见图5。0053图2、图3、图4和图5中PCC表示未改性填料，MPCC表示实施例1得到的淀粉/松香包合物基改性填料，UP表示未加填纸，PCCP表示未改性填料加填纸，MPCCP表示实施例1得到的淀粉/松香包合物基改性填料加填纸。0054由图2、图3、图4和图5可以看出，与未改性填料相比，淀粉/松香包合物基改性填料在留着性能和填料结合能力方面具有较强的优势，填料改性可有效减轻加填对成纸强度性能的负面影响。此外，填料改性可显著提高施胶剂的应用效率，由此可降低施胶剂的需用量。说明书CN104119700A1/2页9图1图2图3说明书附图CN104119700A2/2页10图4图5说明书附图CN104119700A10。