一种改性玉米秸穰造纸干强剂及使用方法
阅读说明：本技术 一种改性玉米秸穰造纸干强剂及使用方法 (Modified corn straw papermaking dry strength agent and use method thereof ) 是由 张敏盛 张益盛 潘玉丽 于 2020-12-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种改性玉米秸穰造纸干强剂,包括以下重量百分比原料：改性玉米秸穰淀粉1-2％,2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基2-3％,磷酸酯淀粉1-2％,阳离子聚季铵盐45-70％,丙烯酰胺9-12％,丙烯酸9-12％,丙烯酸酯17-20％,引发1.2-2.4％,余量为pH调节剂。本发明制备所得的纸张的干纸强度大幅度提高,其中耐破指数提高15％-30％,耐折度提高50％,纸张环压指数提高15％～20％,纤维填料留着率提高15％以上。(The invention discloses a modified corn stalk paper-making dry strength agent, which comprises the following raw materials in percentage by weight: 1-2% of modified corn stalk starch, 2-3% of 2,2,6, 6-tetramethyl piperidinyloxy free radical, 1-2% of phosphate starch, 45-70% of cationic polyquaternary ammonium salt, 9-12% of acrylamide, 9-12% of acrylic acid, 17-20% of acrylate, 1.2-2.4% of initiator and the balance of pH regulator. The dry paper strength of the paper prepared by the method is greatly improved, wherein the bursting index is improved by 15-30%, the folding endurance is improved by 50%, the ring crush index of the paper is improved by 15-20%, and the retention rate of the fiber filler is improved by more than 15%.)
技术领域
本发明属于造纸绿色化学品开发利用技术领域，具体涉及一种改性玉米秸穰造纸干强剂。
背景技术
我国包装用纸板大多利用废纸制浆或草浆，浆料中短纤维较多从而造成纸板强度较低，因此提高纸板的强度变得越来越重要。纸或纸板的干强度是纸的结构特性之一，干强度主要是随着纤维网络形成和干燥之后纤维之间键合而获得的，强度主要取决于单根纤维的强度和纤维之间的键合程度、数量、纤维键合的分布等。干强剂是造纸工业中增加纸张强度的一类重要化学品，许多水溶性的，与纤维能形成氢键结合的聚合物都可以作为干强剂使用，利用干强剂提高纸或纸板强度是一种非常有效的方法。
目前使用的干强剂中，淀粉类的干强剂几乎占据绝大部分的市场份额。而用淀粉作为干强剂，从其使用过程来看，需要用蒸汽将其糊化再稀释，制作的干强剂的纸耐折度、环压强度、耐破强度较差。同时原淀粉对提高纸的干强度作用不大，一般要加入变性淀粉。各种变性淀粉增干强剂只有在与纤维形成有效和快速吸附才能达到最佳效果，其电荷密度、加入量应在合适的范围内，同时不能与体系中的其他添加物有副反应。当淀粉加入量较大时，往往可提高干强度，但未吸附的淀粉会集结在白水系统。由于淀粉在各种不同组分上的吸附程度不同，同时吸附又是不可逆的，如何保证淀粉吸附在纤维上处于最佳状态，即提供最好的强度成为本领域的一大技术难题。
玉米秸秆主要由纤维素、半纤维素及木质素等纤维成分组成，是优质造纸原料。玉米秸皮的纤维素含量较高，半纤维素含量适中，木质素含量较纸，纤维素含量高则纸浆得率高、抄得的纸片强度性能好；一定量的半纤维素对纤维润胀和纸浆的打浆是有利的；木素含量低则漂白消耗降低。但从实际情况来看，这方面的基础理论研究和试验在国内外还很少，仍存在很大的探索空间。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种改性玉米秸穰造纸干强剂。本发明所述干强剂能有效提高纸张的耐破强度、环压强度，明显改善纸张的物理性能；用量少且兼有助留助滤功能，可减少抄纸过程中细小纤维的流失。
本发明采用以下技术方案：
一种改性玉米秸穰造纸干强剂，包括以下重量百分比原料：
优选地，一种改性玉米秸穰造纸干强剂，包括以下重量百分比原料：
优选地，一种改性玉米秸穰造纸干强剂，包括以下重量百分比原料：
进一步地，所述玉米秸穰淀粉由以下方法制得：
将玉米秸穗通过粉碎机进行粉碎，过20目筛；苯醇抽提8-12h；NaOH抽提4-8h；洗涤；NaClO处理(常温，有效氯用量为7-12％，pH＝2-5，时间55-80min)；洗涤；碱性H2O2(浓度8-16％，温度50-80℃，pH值9-11)处理6-8h；洗涤；得到改性玉米秸穗；60℃恒温干燥；碎成200目粉状，即得玉米秸穰淀粉。
进一步地，2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基可以选择性地将改性玉米秸穰淀粉C-6位的伯羟基氧化为羧基。氧化反应在纳米纤维的表面导入了羧基，羧基的存在与含量直接影响着纤维的润胀性、吸收性、柔软度以及纤维之间的结合力，能够提高细小纤维的留着率，改善浆料的滤水性能，有助于造纸机系统的良好运行，同时可以显著地改善纸页的强度性能。同时，处理后的纤维含有羧基，存在离子键合，增强纤维间的氢链结合和静电吸附。
进一步地，所述的pH调节剂为磷酸二氢钠或碳酸氢钠的一种。
进一步地，所述改性玉米秸穰造纸干强剂为微白或透明粘稠液体。
进一步地，磷酸单酯淀粉具有明显的补强作用。
进一步地，所述改性玉米秸穰造纸干强剂的固含量15±1％。
进一步地，所述改性玉米秸穰造纸干强剂的粘度(25℃，mPa.s)为3000-11000。
进一步地，所述改性玉米秸穰造纸干强剂的水不溶物含量为≤0.01。
进一步地，所述改性玉米秸穰造纸干强剂的pH为3.5-5.5。
进一步地，所述改性玉米秸穰造纸干强剂适用于铜版纸、箱板纸、纸袋纸、牛皮纸等纸张的生产。
本发明的有益效果：
1、能大幅度提高干纸强度，其中耐破指数提高15％-30％，耐折度提高50％，纸张环压指数提高15％～20％，对牛卡纸提高耐破度效果特别明显。
2、纤维填料留着率提高15％以上。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，现结合以下具体实施例做进一步说明，但是本发明不限于具体实施例。
实施例1
一种改性玉米秸穰造纸干强剂，包括以下重量百分比原料：
进一步地，所述玉米秸穰淀粉由以下方法制得：
玉米秸穗→粉碎机粉碎→过20目筛→苯醇抽提8h→NaOH抽提4h→洗涤→NaClO处理(常温，有效氯用量为7％，pH＝2，时间55min)→洗涤→碱性H2O2(浓度8％，温度50℃，pH值9)处理6h→洗涤→改性玉米秸穗→60℃恒温干燥-碎成200目粉状。
将所述改性玉米秸穰造纸干强剂用清水稀释10倍，直接加入成浆池，采用常规技术手段制备纸张。
实施例2
一种改性玉米秸穰造纸干强剂，包括以下重量百分比原料：
进一步地，所述玉米秸穰淀粉由以下方法制得：
玉米秸穗→粉碎机粉碎→过20目筛→苯醇抽提10h→NaOH抽提6h→洗涤→NaClO处理(常温，有效氯用量为8％，pH＝3，时间60min)→洗涤→碱性H2O2(浓度10％，温度60℃，pH值10)处理7h→洗涤→改性玉米秸穗→60℃恒温干燥-碎成200目粉状。
将所述改性玉米秸穰造纸干强剂用清水稀释15倍，直接加入抄造浆池，采用常规技术手段制备纸张。
实施例3
一种改性玉米秸穰造纸干强剂，包括以下重量百分比原料：
进一步地，所述玉米秸穰淀粉由以下方法制得：
玉米秸穗→粉碎机粉碎→过20目筛→苯醇抽提11h→NaOH抽提7h→洗涤→NaClO处理(常温，有效氯用量为9％，pH＝4，时间70min)→洗涤→碱性H2O2(浓度14％，温度65℃，pH值10.5)处理7.5h→洗涤→改性玉米秸穗→60℃恒温干燥-碎成200目粉状。
将所述改性玉米秸穰造纸干强剂用清水稀释17倍，直接加入上浆泵入口，采用常规技术手段制备纸张。
实施例4
一种改性玉米秸穰造纸干强剂，包括以下重量百分比原料：
进一步地，所述玉米秸穰淀粉由以下方法制得：
玉米秸穗→粉碎机粉碎→过20目筛→苯醇抽提12h→NaOH抽提8h→洗涤→NaClO处理(常温，有效氯用量为12％，pH＝5，时间80min)→洗涤→碱性H2O2(浓度16％，温度80℃，pH值11)处理8h→洗涤→改性玉米秸穗→60℃恒温干燥-碎成200目粉状。
将所述改性玉米秸穰造纸干强剂用清水稀释20倍，直接加入高位箱，采用常规技术手段制备纸张。
对比例1
一种玉米秸穰造纸干强剂，包括以下重量百分比原料：
将所述改性玉米秸穰造纸干强剂用清水稀释10倍，直接加入成浆池，采用常规技术手段制备纸张。
对比例2
一种玉米秸穰造纸干强剂，包括以下重量百分比原料：
将所述改性玉米秸穰造纸干强剂用清水稀释15倍，直接加入抄造浆池，采用常规技术手段制备纸张。
对比例3
一种玉米秸穰造纸干强剂，包括以下重量百分比原料：
将所述改性玉米秸穰造纸干强剂用清水稀释17倍，直接加入上浆泵入口，采用常规技术手段制备纸张。
对比例4
一种玉米秸穰造纸干强剂，包括以下重量百分比原料：
将所述改性玉米秸穰造纸干强剂用清水稀释20倍，直接加入高位箱，采用常规技术手段制备纸张。
按GB/T 454–2002、GB/T457 ISO9001:2000、GB T 2679.8-1995标准测量实施例1-4和对比例1-4所得纸张的耐破指数、耐折度和纸张压环指数，结果请见表1。
表1
从表1可知，相比于对比例1-4，实施例1-4制备所得的纸张的干纸强度大幅度提高，其中耐破指数提高15％-30％，耐折度提高50％，纸张环压指数提高15％～20％，纤维填料留着率提高15％以上。
以上所述仅为本发明的具体实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明作的等效变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之中。
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