一种造纸填料助剂及其制备方法
阅读说明：本技术 一种造纸填料助剂及其制备方法 (Papermaking filler additive and preparation method thereof ) 是由 不公告发明人 于 2021-08-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种造纸填料助剂及其制备方法,包括以下重量份原料硅藻土原土80-100份、二氧化钛复合粉体5-10份、改性粉煤灰6-8份、硅灰石纤维1-3份、复合絮凝剂20-30份。该造纸填料助剂及其制备方法,通过二氧化钛复合粉体可以充分结合高岭土和二氧化钛的优良特性,二氧化钛纳米粒子沉积在高岭土基底表面保持其光催化活性、无毒、无污染,同时具备表面二氧化钛的高折光率、高白度等优点,进而有效提高颜料性能和降低成本；复合絮凝剂的复合结构中含有的硅藻土部分和有机分子链均带负电,由于它们之间的静电斥力作用使得分子链能够自由舒展,不会受到缠结作用的干扰,复合絮凝剂分子的支化程度高,空间位阻大。(The invention discloses a papermaking filler additive and a preparation method thereof, wherein the papermaking filler additive comprises the following raw materials of 80-100 parts by weight of diatomite, 5-10 parts by weight of titanium dioxide composite powder, 6-8 parts by weight of modified fly ash, 1-3 parts by weight of wollastonite fiber and 20-30 parts by weight of composite flocculant. According to the papermaking filler additive and the preparation method thereof, the excellent characteristics of kaolin and titanium dioxide can be fully combined through the titanium dioxide composite powder, the titanium dioxide nano particles are deposited on the surface of a kaolin substrate to keep the photocatalytic activity, non-toxicity and pollution-free, and meanwhile, the papermaking filler additive has the advantages of high refractive index, high whiteness and the like of the surface titanium dioxide, so that the pigment performance is effectively improved, and the cost is reduced; the diatomite part and the organic molecular chain in the composite structure of the composite flocculant are both negatively charged, the molecular chain can be freely stretched due to the electrostatic repulsion effect between the diatomite part and the organic molecular chain, the molecular chain cannot be interfered by the entanglement effect, the branching degree of the molecules of the composite flocculant is high, and the steric hindrance is large.)
技术领域
本发明涉及造纸技术领域，具体为一种造纸填料助剂及其制备方法。
背景技术
我国造纸工业不断向着高速化、连续化、大型化方向发展，劳动生产率不断提高，由于针叶木资源的缺乏，阔叶木和草类原料的使用量不断增加，废纸的回收利用率也越来越高，因此，浆料中的细微组分含量增加。又由于世界范围的水资源短缺和防止污染的要求，使得造纸必须封闭循环用水。在这种情况下，从节约能源、降低浆耗和减少造纸排水的处理负荷来看，应尽量留着浆中的细小组分和填料，同时又要尽量强化纸机湿部的脱水。最经济的办法是使用高效的造纸助剂。
高岭土、碳酸钙、二氧化钛、滑石粉作为造纸填料主要种类，高岭土作为造纸填料使用量最大，优势是价格低廉，缺点是粒度不均匀，亮度差；二氧化钛折射率很高，可以极大提高纸张的不透明度和亮度，目前由于钛源紧缺以及价格昂贵，纳米级二氧化钛难以回收利用等因素，限制了二氧化钛的广泛应用，为解决以上问题，本领域技术人员提出了一种造纸填料助剂及其制备方法。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种造纸填料助剂及其制备方法，解决了高岭土作为造纸填料使用量最大，优势是价格低廉，缺点是粒度不均匀，亮度差，目前由于钛源紧缺以及价格昂贵，纳米级二氧化钛难以回收利用等因素，限制了二氧化钛广泛应用的问题。
（二）技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种造纸填料助剂，包括以下重量份原料硅藻土原土80-100份、二氧化钛复合粉体5-10份、改性粉煤灰6-8份、硅灰石纤维1-3份、复合絮凝剂20-30份；
该造纸填料助剂由以下步骤制备：
步骤一、将硅藻土原土、二氧化钛复合粉体、改性粉煤灰和硅灰石纤维一起投入捏合机中，在转速为800-1200r/min的条件下，控制捏合机内部的温度为40-50℃，搅拌混合45-60min，得到产物a；
步骤二、将产物a投入烘干设备中进行烘干处理，产物a通过进料斗送入烘干箱的内部，产物a落在料架内部的分料槽中，启动两个直线电机工作开关，两个直线电机分别在两个直线滑轨的表面滑动，带动刮料板对分料槽中的产物a进行整平处理，接着打开四个电热管的开关，控制四个电热管的温度为55℃，对分料槽内部的产物a进行烘干30min，最后启动两个电推杆工作开关，两个电推杆驱动轴推动推料板在分料槽的内部运动，推料板将分料槽内部的产物a推入出料斗中，出料斗将烘干后的产物a送出；
步骤三、对送出的产物a投入粉碎机中进行粉碎处理，得到粉末状产物a，将粉末状产物a投入捏合机中，接着向粉末状产物a中添加复合絮凝剂，在转速为800-1200r/min的条件下，控制啮合机内部的温度为40-50℃，搅拌混合45-60min，得到造纸填料助剂。
优选的，所述二氧化钛复合粉体由以下步骤制备：
步骤A1、称取高岭土加入尿素溶液中进行混合，高岭土和尿素溶液用量按照0.1g：6mL的比例，对高岭土和尿素溶液的混合物进行加热搅拌20min，控制加热温度为70℃，转速为320r/min，得到反应液b；
步骤A2、向反应液b中滴加浓度为1mol/L的硫酸钛溶液，硫酸钛溶液的用量为体系总体积的2%，升温至85℃，继续对反应液b和硫酸钛溶液进行加热搅拌60min，对反应产物自然冷却至室温，对反应产物使用去离子水进行抽滤洗涤处理，最后在温度为80℃条件下干燥6h后进行粉碎，得到二氧化钛复合粉体。
优选的，所述改性粉煤灰由以下步骤制备：
按照质量比1:1称取石灰乳和粉煤灰，使用200目筛网对石灰乳进行过滤，接着将过滤后的石灰乳和粉煤灰进行搅拌混合，向混合容器中通入二氧化碳，同时向混合容器中添加聚乙二醇作为分散剂，继续搅拌混合60min，对反应产物进行过滤干燥处理，得到改性粉煤灰。
优选的，所述复合絮凝剂由以下步骤制备：
步骤S1、称取硅藻土投入马弗炉中，在温度为450℃的条件下进行煅烧30min，接着自然冷却至室温，向硅藻土粉体中加入浓度为72%的浓硫酸，水浴100℃的条件下，充分搅拌2h，冷却至室温，加入去离子水进行冲洗pH值呈中性，最后对产物进行过滤干燥，得到产物c；
步骤S2、称取丙烯酰胺、丙烯酸按照摩尔比为8:2投入反应釜中，接着向反应釜中加入产物c，产物c的用量为体系总质量的70%，向反应釜中以氮气作为保护气，在水浴温度为35℃的条件下，转速为150r/min，搅拌反应18h，最后对反应产物进行离心处理，去除上清液，在真空干燥箱中以50℃的温度进行干燥，得到复合絮凝剂。
优选的，所述烘干设备包括烘干箱、进料斗、出料斗和料架，所述烘干箱的顶部设置有进料斗，且进料斗的内部与烘干箱的内部连通，所述烘干箱的右侧设置有出料斗，且出料斗的内部与烘干箱的内部连通，所述烘干箱的内部设置有料架，且料架的右侧与出料斗的左侧连通。
优选的，所述烘干箱左侧的前后方均设置有电推杆，且两个电推杆驱动轴的一端均贯穿烘干箱并延伸至烘干箱的内部，所述料架的内部开设有分料槽，且分料槽的内部活动设置有推料板，两个所述电推杆驱动轴延伸至烘干箱内部的一端均与料架的内部活动连接，且两个电推杆驱动轴的一端均与推料板的一侧固定连接，所述料架顶部的前后方均设置有直线滑轨，且两个直线滑轨的表面均滑动连接有直线电机，两个所述直线电机的顶部之间设置有刮料板。
优选的，所述烘干箱顶部与底部的四周均设置有电热管，所述料架内部的四周均设置有导热管，所述烘干箱左侧的上方设置有散热管，且散热管的内部与烘干箱的内部连通。
优选的，所述烘干设备的使用方法如下：
产物a通过进料斗送入烘干箱的内部，产物a落在料架内部的分料槽中，启动两个直线电机工作开关，两个直线电机分别在两个直线滑轨的表面滑动，带动刮料板对分料槽中的产物a进行整平处理，接着打开四个电热管的开关，控制四个电热管的温度为55℃，对分料槽内部的产物a进行烘干30min，最后启动两个电推杆工作开关，两个电推杆驱动轴推动推料板在分料槽的内部运动，推料板将分料槽内部的产物a推入出料斗中，出料斗将烘干后的产物a送出。
一种造纸填料助剂的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤一、将硅藻土原土、二氧化钛复合粉体、改性粉煤灰和硅灰石纤维一起投入捏合机中，在转速为800-1200r/min的条件下，控制捏合机内部的温度为40-50℃，搅拌混合45-60min，得到产物a；
步骤二、将产物a投入烘干设备中进行烘干处理，产物a通过进料斗送入烘干箱的内部，产物a落在料架内部的分料槽中，启动两个直线电机工作开关，两个直线电机分别在两个直线滑轨的表面滑动，带动刮料板对分料槽中的产物a进行整平处理，接着打开四个电热管的开关，控制四个电热管的温度为55℃，对分料槽内部的产物a进行烘干30min，最后启动两个电推杆工作开关，两个电推杆驱动轴推动推料板在分料槽的内部运动，推料板将分料槽内部的产物a推入出料斗中，出料斗将烘干后的产物a送出；
步骤三、对送出的产物a投入粉碎机中进行粉碎处理，得到粉末状产物a，将粉末状产物a投入捏合机中，接着向粉末状产物a中添加复合絮凝剂，在转速为800-1200r/min的条件下，控制啮合机内部的温度为40-50℃，搅拌混合45-60min，得到造纸填料助剂。
（三）有益效果
本发明提供了一种造纸填料助剂及其制备方法。与现有技术相比具备以下有益效果：通过二氧化钛复合粉体可以充分结合高岭土和二氧化钛的优良特性，二氧化钛纳米粒子沉积在高岭土基底表面保持其光催化活性、无毒、无污染，同时具备表面二氧化钛的高折光率、高白度等优点，进而有效提高颜料性能和降低成本；复合絮凝剂的复合结构中含有的硅藻土部分和有机分子链均带负电，由于它们之间的静电斥力作用使得分子链能够自由舒展，不会受到缠结作用的干扰，复合絮凝剂分子的支化程度高，空间位阻大，而舒展的大分子链更容易架桥和捕捉体系中的悬浮粒子，因此在相同用量时，复合絮凝剂会使上清液的透过率更高，沉降时间更短；改性粉煤灰由于粉煤灰表面疏松多孔，当粉煤灰在以干粉形式加入到混合液中时，表面直接吸附了部分的氢氧化钙和水，后续通入二氧化碳气体时，直接与粉煤灰表面的氢氧化钙生成了碳酸钙，从而使其白度提高；
通过烘干设备对产物a进行快速干燥，采用分料槽将产物a在料架的内部进行平铺，实现对产物a的快速干燥，进而有效提高对造纸填料助剂的生产效率；使用二氧化钛复合粉体替代高岭土和二氧化钛，可以有效解决高岭土粒度不均匀，亮度差的问题，同时解决了二氧化钛复合粉体价格昂贵的问题。
附图说明
图1为本发明烘干设备结构的示意图；
图2为本发明烘干设备结构的剖视图；
图3为本发明料架内部结构的俯视图。
图中，1、烘干箱；2、进料斗；3、出料斗；4、料架；5、电推杆；6、分料槽；7、推料板；8、直线滑轨；9、直线电机；10、刮料板；11、电热管；12、散热管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1-3所示，一种造纸填料助剂，包括以下重量份原料硅藻土原土80份、二氧化钛复合粉体5份、改性粉煤灰6份、硅灰石纤维1份、复合絮凝剂20份；
该造纸填料助剂由以下步骤制备：
步骤一、将硅藻土原土、二氧化钛复合粉体、改性粉煤灰和硅灰石纤维一起投入捏合机中，在转速为800r/min的条件下，控制捏合机内部的温度为40℃，搅拌混合45min，得到产物a；
步骤二、将产物a投入烘干设备中进行烘干处理，产物a通过进料斗2送入烘干箱1的内部，产物a落在料架4内部的分料槽6中，启动两个直线电机9工作开关，两个直线电机9分别在两个直线滑轨8的表面滑动，带动刮料板10对分料槽6中的产物a进行整平处理，接着打开四个电热管11的开关，控制四个电热管11的温度为55℃，对分料槽6内部的产物a进行烘干30min，最后启动两个电推杆5工作开关，两个电推杆5驱动轴推动推料板7在分料槽6的内部运动，推料板7将分料槽6内部的产物a推入出料斗3中，出料斗3将烘干后的产物a送出；
步骤三、对送出的产物a投入粉碎机中进行粉碎处理，得到粉末状产物a，将粉末状产物a投入捏合机中，接着向粉末状产物a中添加复合絮凝剂，在转速为800r/min的条件下，控制啮合机内部的温度为40℃，搅拌混合45min，得到造纸填料助剂。
所述二氧化钛复合粉体由以下步骤制备：
步骤A1、称取高岭土加入尿素溶液中进行混合，高岭土和尿素溶液用量按照0.1g：6mL的比例，对高岭土和尿素溶液的混合物进行加热搅拌20min，控制加热温度为70℃，转速为320r/min，得到反应液b；
步骤A2、向反应液b中滴加浓度为1mol/L的硫酸钛溶液，硫酸钛溶液的用量为体系总体积的2%，升温至85℃，继续对反应液b和硫酸钛溶液进行加热搅拌60min，对反应产物自然冷却至室温，对反应产物使用去离子水进行抽滤洗涤处理，最后在温度为80℃条件下干燥6h后进行粉碎，得到二氧化钛复合粉体。
所述改性粉煤灰由以下步骤制备：
按照质量比1:1称取石灰乳和粉煤灰，使用200目筛网对石灰乳进行过滤，接着将过滤后的石灰乳和粉煤灰进行搅拌混合，向混合容器中通入二氧化碳，同时向混合容器中添加聚乙二醇作为分散剂，继续搅拌混合60min，对反应产物进行过滤干燥处理，得到改性粉煤灰。
所述复合絮凝剂由以下步骤制备：
步骤S1、称取硅藻土投入马弗炉中，在温度为450℃的条件下进行煅烧30min，接着自然冷却至室温，向硅藻土粉体中加入浓度为72%的浓硫酸，水浴100℃的条件下，充分搅拌2h，冷却至室温，加入去离子水进行冲洗pH值呈中性，最后对产物进行过滤干燥，得到产物c；
步骤S2、称取丙烯酰胺、丙烯酸按照摩尔比为8:2投入反应釜中，接着向反应釜中加入产物c，产物c的用量为体系总质量的70%，向反应釜中以氮气作为保护气，在水浴温度为35℃的条件下，转速为150r/min，搅拌反应18h，最后对反应产物进行离心处理，去除上清液，在真空干燥箱中以50℃的温度进行干燥，得到复合絮凝剂。
实施例2
请参阅图1-3所示，一种造纸填料助剂，包括以下重量份原料硅藻土原土100份、二氧化钛复合粉体10份、改性粉煤灰8份、硅灰石纤维3份、复合絮凝剂30份；
该造纸填料助剂由以下步骤制备：
步骤一、将硅藻土原土、二氧化钛复合粉体、改性粉煤灰和硅灰石纤维一起投入捏合机中，在转速为1200r/min的条件下，控制捏合机内部的温度为50℃，搅拌混合60min，得到产物a；
步骤二、将产物a投入烘干设备中进行烘干处理，产物a通过进料斗2送入烘干箱1的内部，产物a落在料架4内部的分料槽6中，启动两个直线电机9工作开关，两个直线电机9分别在两个直线滑轨8的表面滑动，带动刮料板10对分料槽6中的产物a进行整平处理，接着打开四个电热管11的开关，控制四个电热管11的温度为55℃，对分料槽6内部的产物a进行烘干30min，最后启动两个电推杆5工作开关，两个电推杆5驱动轴推动推料板7在分料槽6的内部运动，推料板7将分料槽6内部的产物a推入出料斗3中，出料斗3将烘干后的产物a送出；
步骤三、对送出的产物a投入粉碎机中进行粉碎处理，得到粉末状产物a，将粉末状产物a投入捏合机中，接着向粉末状产物a中添加复合絮凝剂，在转速为1200r/min的条件下，控制啮合机内部的温度为50℃，搅拌混合60min，得到造纸填料助剂。
所述二氧化钛复合粉体由以下步骤制备：
步骤A1、称取高岭土加入尿素溶液中进行混合，高岭土和尿素溶液用量按照0.1g：6mL的比例，对高岭土和尿素溶液的混合物进行加热搅拌20min，控制加热温度为70℃，转速为320r/min，得到反应液b；
步骤A2、向反应液b中滴加浓度为1mol/L的硫酸钛溶液，硫酸钛溶液的用量为体系总体积的2%，升温至85℃，继续对反应液b和硫酸钛溶液进行加热搅拌60min，对反应产物自然冷却至室温，对反应产物使用去离子水进行抽滤洗涤处理，最后在温度为80℃条件下干燥6h后进行粉碎，得到二氧化钛复合粉体。
所述改性粉煤灰由以下步骤制备：
按照质量比1:1称取石灰乳和粉煤灰，使用200目筛网对石灰乳进行过滤，接着将过滤后的石灰乳和粉煤灰进行搅拌混合，向混合容器中通入二氧化碳，同时向混合容器中添加聚乙二醇作为分散剂，继续搅拌混合60min，对反应产物进行过滤干燥处理，得到改性粉煤灰。
所述复合絮凝剂由以下步骤制备：
步骤S1、称取硅藻土投入马弗炉中，在温度为450℃的条件下进行煅烧30min，接着自然冷却至室温，向硅藻土粉体中加入浓度为72%的浓硫酸，水浴100℃的条件下，充分搅拌2h，冷却至室温，加入去离子水进行冲洗pH值呈中性，最后对产物进行过滤干燥，得到产物c；
步骤S2、称取丙烯酰胺、丙烯酸按照摩尔比为8:2投入反应釜中，接着向反应釜中加入产物c，产物c的用量为体系总质量的70%，向反应釜中以氮气作为保护气，在水浴温度为35℃的条件下，转速为150r/min，搅拌反应18h，最后对反应产物进行离心处理，去除上清液，在真空干燥箱中以50℃的温度进行干燥，得到复合絮凝剂。
所述烘干设备包括烘干箱1、进料斗2、出料斗3和料架4，所述烘干箱1的顶部设置有进料斗2，且进料斗2的内部与烘干箱1的内部连通，所述烘干箱1的右侧设置有出料斗3，且出料斗3的内部与烘干箱1的内部连通，所述烘干箱1的内部设置有料架4，且料架4的右侧与出料斗3的左侧连通，所述烘干箱1左侧的前后方均设置有电推杆5，且两个电推杆5驱动轴的一端均贯穿烘干箱1并延伸至烘干箱1的内部，所述料架4的内部开设有分料槽6，且分料槽6的内部活动设置有推料板7，两个所述电推杆5驱动轴延伸至烘干箱1内部的一端均与料架4的内部活动连接，且两个电推杆5驱动轴的一端均与推料板7的一侧固定连接，所述料架4顶部的前后方均设置有直线滑轨8，且两个直线滑轨8的表面均滑动连接有直线电机9，两个所述直线电机9的顶部之间设置有刮料板10，所述烘干箱1顶部与底部的四周均设置有电热管11，所述料架4内部的四周均设置有导热管，所述烘干箱1左侧的上方设置有散热管12，且散热管12的内部与烘干箱1的内部连通。
所述烘干设备的使用方法如下：
产物a通过进料斗2送入烘干箱1的内部，产物a落在料架4内部的分料槽6中，启动两个直线电机9工作开关，两个直线电机9分别在两个直线滑轨8的表面滑动，带动刮料板10对分料槽6中的产物a进行整平处理，接着打开四个电热管11的开关，控制四个电热管11的温度为55℃，对分料槽6内部的产物a进行烘干30min，最后启动两个电推杆5工作开关，两个电推杆5驱动轴推动推料板7在分料槽6的内部运动，推料板7将分料槽6内部的产物a推入出料斗3中，出料斗3将烘干后的产物a送出。
一种造纸填料助剂的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤一、将硅藻土原土、二氧化钛复合粉体、改性粉煤灰和硅灰石纤维一起投入捏合机中，在转速为1000r/min的条件下，控制捏合机内部的温度为45℃，搅拌混合50min，得到产物a；
步骤二、将产物a投入烘干设备中进行烘干处理，产物a通过进料斗2送入烘干箱1的内部，产物a落在料架4内部的分料槽6中，启动两个直线电机9工作开关，两个直线电机9分别在两个直线滑轨8的表面滑动，带动刮料板10对分料槽6中的产物a进行整平处理，接着打开四个电热管11的开关，控制四个电热管11的温度为55℃，对分料槽6内部的产物a进行烘干30min，最后启动两个电推杆5工作开关，两个电推杆5驱动轴推动推料板7在分料槽6的内部运动，推料板7将分料槽6内部的产物a推入出料斗3中，出料斗3将烘干后的产物a送出；
步骤三、对送出的产物a投入粉碎机中进行粉碎处理，得到粉末状产物a，将粉末状产物a投入捏合机中，接着向粉末状产物a中添加复合絮凝剂，在转速为1000r/min的条件下，控制啮合机内部的温度为45℃，搅拌混合50min，得到造纸填料助剂。
同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
烘干设备的工作原理，使用时，产物a通过进料斗2送入烘干箱1的内部，产物a落在料架4内部的分料槽6中，启动两个直线电机9工作开关，两个直线电机9分别在两个直线滑轨8的表面滑动，带动刮料板10对分料槽6中的产物a进行整平处理，接着打开四个电热管11的开关，控制四个电热管11的温度为55℃，对分料槽6内部的产物a进行烘干30min，最后启动两个电推杆5工作开关，两个电推杆5驱动轴推动推料板7在分料槽6的内部运动，推料板7将分料槽6内部的产物a推入出料斗3中，出料斗3将烘干后的产物a送出。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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