權(quán)利要求書(shū)

1.一種造紙?zhí)盍咸妓徕}的改性方法，其特征在于所述的碳酸鈣為沉淀碳酸鈣（PCC），其改性方法包括以下步驟：（1）PCC 分散液的制備；（2） 控制PCC 與陽(yáng)離子苯乙烯-丙烯酸酯乳液反應(yīng)條件；（3）冷卻沉淀后得到改性PCC。

具體操作如下：

（1）PCC 分散液的制備，將PCC 加入到水中，在80～90 ℃的水浴中加熱并用多功能攪拌器進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，使得PCC 分散液溫度達(dá)到70 ℃，制得濃度為5%的PCC 分散液；

（2）于制得的上述PCC 分散液中加入質(zhì)量濃度為25%的陽(yáng)離子苯乙烯-丙烯酸酯乳液并控制PCC與陽(yáng)離子苯乙烯-丙烯酸酯質(zhì)量比， 在70 ℃下保溫10 min；

（3）冷卻沉淀后即制得陽(yáng)離子苯乙烯-丙烯酸酯包埋的改性PCC。

2.根據(jù)權(quán)利1 所述的造紙?zhí)盍咸妓徕}的改性方法， 其特征在于所述PCC 與陽(yáng)離子苯乙烯-丙烯酸酯質(zhì)量比為75:1。

3.根據(jù)權(quán)利1 所述的造紙?zhí)盍咸妓徕}的改性方法， 其特征在于所述陽(yáng)離子苯乙烯-丙烯酸酯包埋PCC 的包埋率接近99%。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種造紙?zhí)盍咸妓徕}， 尤其涉及一種造紙?zhí)盍咸妓徕}的改性方法。

背景技術(shù)

加填就是向紙料中加入白色礦物的微細(xì)顏料或合成填料，以改進(jìn)紙的性能，更好的滿(mǎn)足紙張使用的要求和節(jié)省紙漿及降低產(chǎn)品成本。 造紙工業(yè)常用的填料包括滑石粉、二氧化鈦、碳酸鈣及高嶺土，其中碳酸鈣以其白度高，顆粒細(xì)，能顯著提高紙頁(yè)不透明度和吸油墨率，成紙具有良好光澤度的優(yōu)點(diǎn)，使之成為造紙過(guò)程的較理想的造紙?zhí)盍稀?/p>

提高紙張中碳酸鈣含量可減少原生纖維消耗，降低生產(chǎn)成本并更好地提高紙張的光學(xué)性能及印刷適性。 但是，增加填料會(huì)降低纖維與纖維、纖維與填料之間的結(jié)合力， 填料含量過(guò)高通常會(huì)導(dǎo)致紙張強(qiáng)度降低、施膠劑用量增加，以及紙機(jī)磨損和印刷過(guò)程中紙張出現(xiàn)掉毛掉粉現(xiàn)象的負(fù)面效應(yīng)。

近年， 國(guó)內(nèi)外造紙業(yè)界對(duì)提高紙張中碳酸鈣含量而所引起的上述負(fù)面效應(yīng)予以關(guān)注， 并開(kāi)展了對(duì)策研究工作。在加填工藝技術(shù)方面，從早期的預(yù)絮聚技術(shù)、纖維細(xì)胞腔加填技術(shù)和細(xì)小纖維/碳酸鈣復(fù)合技術(shù)到現(xiàn)在的碳酸鈣表面改性的加填工藝技術(shù)都是改善加填的紙張強(qiáng)度性能的有效途徑。

據(jù)以下文獻(xiàn)報(bào)道：1.“Zhao Y L, Hu Z S, Ragauskas A,et al.Improvement of paper properties using starch-modified calciumcarbonate filler[J]. Tappi Journal,2005,4（2）:3-7.”一文指出，原淀粉改性沉淀碳酸鈣用于紙張加填可以提高紙張物理性能，但淀粉層的穩(wěn)定性問(wèn)題及過(guò)多的淀粉進(jìn)入造紙系統(tǒng)會(huì)對(duì)造紙產(chǎn)生不良影響。2.“陳均志, 馮練享, 趙艷娜. 陽(yáng)離子型鋁鋯偶聯(lián)劑的助留作用及其對(duì)紙張性能的影響[J]. 中國(guó)造紙, 2006, 25（5）: 16-19.”一文的研究表明，陽(yáng)離子鋁鋯有機(jī)金屬絡(luò)合物偶聯(lián)劑改性沉淀碳酸鈣應(yīng)用于紙張加填可以提高加填紙的強(qiáng)度性能和留著率，但由于其價(jià)格及技術(shù)上的問(wèn)題，很難在工業(yè)上應(yīng)用。

因此，當(dāng)前造紙業(yè)工作者亟待開(kāi)發(fā)可以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題的一種造紙?zhí)妓徕}的改性方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種造紙?zhí)盍咸妓徕}的改性方法， 該方法是選用陽(yáng)離子苯乙烯-丙烯酸酯乳液采用包埋技術(shù)改性沉淀碳酸鈣（PCC），制得的改性PCC 用作造紙?zhí)盍霞犹畹皆旒堖^(guò)程中，不僅可以提高紙張灰分含量、成紙的光學(xué)性能、物理性能及印刷適性，并有效地降低原生纖維消耗和生產(chǎn)成本。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，所采用的技術(shù)方案：

一種造紙?zhí)盍咸妓徕}的改性方法， 其特征在于所述的碳酸鈣為沉淀碳酸鈣（PCC），其改性方法包括以下步驟：（1）PCC 分散液的制備；（2） 控制PCC與陽(yáng)離子苯乙烯-丙烯酸酯乳液反應(yīng)條件；（3）冷卻沉淀后得到改性PCC。

具體操作如下：

（1）PCC 分散液的制備，將PCC 加入到水中，在80～90 ℃的水浴中加熱并用多功能攪拌器進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，使得PCC 分散液溫度達(dá)到70 ℃，制得濃度為5%的PCC 分散液；

（2）于制得的上述PCC 分散液中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的陽(yáng)離子苯乙烯-丙烯酸酯乳液并控制PCC 與陽(yáng)離子苯乙烯-丙烯酸酯質(zhì)量比，在70 ℃下保溫10 min；

（3）冷卻沉淀后即制得陽(yáng)離子苯乙烯-丙烯酸酯包埋的改性PCC。

所述PCC 與陽(yáng)離子苯乙烯-丙烯酸酯質(zhì)量比為75∶1。

所述陽(yáng)離子苯乙烯-丙烯酸酯包埋PCC 的包埋率接近99%。

所述的改性PCC 加入于漿料中，其填加量范圍（基于絕干漿）為10%～45%。

將上述制得陽(yáng)離子苯乙烯-丙烯酸酯改性PCC作為造紙?zhí)盍希堖^(guò)程的具體步驟如下：

（1）漂白硫酸鹽針葉木漿漿料浸泡4 h 后用PFI磨漿機(jī)打漿，打漿濃度為10%，打漿度達(dá)到45 °SR；

（2）添加改性PCC，填加量范圍（基于絕干漿）為10%～45%；

（3）加入雙元助留劑陽(yáng)離子聚丙烯酰胺和陽(yáng)離子淀粉，填加量分別為絕干漿的0.05%和1%。

使用快速紙頁(yè)成形器抄片， 按照抄片工藝抄造手抄片， 手抄片定量為80 g/m2。 根據(jù)GB/T 7974—2002、GB/T 12914—1991、GB/T 454—2002 和GB/T 455—2002 標(biāo)準(zhǔn)分別測(cè)定白度、抗張強(qiáng)度、耐破強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度，并測(cè)定z 向抗張力及紙張的勻度。測(cè)定結(jié)果表明，z 向抗張力、撕裂指數(shù)、耐破指數(shù)和抗張指數(shù)分別提高10.1%、22.4%、44.3%和26.9%。

本發(fā)明的原理：改性PCC 顆粒小，均勻地填充在纖維交織的空隙中，絮聚現(xiàn)象不明顯。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

優(yōu)點(diǎn)：（1）改性方法簡(jiǎn)單；（2）易于操作；（3）處理成本較低。

有益效果：（1） 改性PCC 具有良好的穩(wěn)定性；（2）提高了改性PCC 填加量范圍；（3）增強(qiáng)了填料與纖維之間的結(jié)合力；（4） 提高了紙張的灰分含量，紙張的光學(xué)性能和物理性能及印刷適性。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例1

PCC：沉淀碳酸鈣，又稱(chēng)輕質(zhì)碳酸鈣，中國(guó)河北省平定縣娘子關(guān)化工廠產(chǎn)品。

改性劑： 實(shí)驗(yàn)室自制的微乳法陽(yáng)離子苯乙烯-丙烯酸酯乳液。

苯乙烯-丙烯酸酯的質(zhì)量指標(biāo)： 外觀為乳白色液體；固含量25%。

一種造紙?zhí)盍咸妓徕}的改性方法，所述的碳酸鈣為沉淀碳酸鈣（PCC），其改性方法包括以下步驟：（1）PCC 分散液的制備；（2）控制PCC 與陽(yáng)離子苯乙烯-丙烯酸酯乳液反應(yīng)條件；（3）冷卻沉淀后得到改性PCC。

具體操作如下：

（1）PCC 分散液的制備，將PCC 加入到水中，在80～90 ℃的水浴中加熱并用多功能攪拌器進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，使得PCC 分散液溫度達(dá)到70 ℃，制得濃度為5%的PCC 分散液；

（2）于制得的上述PCC 分散液中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的陽(yáng)離子苯乙烯-丙烯酸酯乳液并控制PCC 與陽(yáng)離子苯乙烯-丙烯酸酯的質(zhì)量比，在70℃下保溫10min；

（3）冷卻沉淀后即制得陽(yáng)離子苯乙烯-丙烯酸酯包埋的改性PCC。

所述PCC 與陽(yáng)離子苯乙烯-丙烯酸酯質(zhì)量比為75∶1。

所述陽(yáng)離子苯乙烯-丙烯酸酯包埋PCC 的包埋率接近99%。

將上述制得的改性PCC 與雙元助留劑陽(yáng)離子聚丙烯酰胺和陽(yáng)離子淀粉一起加入漿料中， 所述改性PCC 填加量（基于絕干漿）為30%，雙元助留劑陽(yáng)離子聚丙烯酰胺和陽(yáng)離子淀粉填加量分別為絕干漿的0.05%和1.0%。

使用快速紙頁(yè)成形器， 按照抄片工藝抄造手抄片，手抄片定量為80 g/m2；根據(jù)GB/T 12914—1991、GB/T 454—2002 和GB/T 455—2002 標(biāo)準(zhǔn)分別測(cè)定抗張強(qiáng)度、 耐破強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度， 并測(cè)定z 向抗張力。 測(cè)定結(jié)果示于表1 中。

表1 實(shí)例1的測(cè)定結(jié)果

在定量80 g/m2的紙中， 加入30%未改性PCC（基于絕干漿），紙張灰分含量16.40%，而加入相同加填量的改性PCC，紙張灰分含量為19.00%。

實(shí)施例2

一種造紙?zhí)盍螾CC 的改性方法的操作步驟，各參數(shù)，PCC 與陽(yáng)離子苯乙烯-丙烯酸酯質(zhì)量比，包埋率和雙元助留劑陽(yáng)離子聚丙烯酰胺、 陽(yáng)離子淀粉填加量以及手抄片方法與實(shí)施例1 相同，改性PCC 的填加量（基于絕干漿）提高到35%，手抄片物理性能的檢測(cè)方法與實(shí)施例1 相同， 檢測(cè)結(jié)果示于表2 中。

表2 實(shí)例2的測(cè)定結(jié)果

在定量80 g/m2的紙中， 加入35%未改性PCC（基于絕干漿），紙張灰分含量為17.88%，而加入相同加填量的改性PCC，紙張灰分含量為23.73%。

實(shí)施例3

一種造紙?zhí)盍螾CC 的改性方法的操作步驟，各參數(shù)，PCC 與陽(yáng)離子苯乙烯-丙烯酸酯質(zhì)量比，包埋率和雙元助留劑陽(yáng)離子聚丙烯酰胺、 陽(yáng)離子淀粉填加量以及手抄片方法與實(shí)施例1 相同，改性PCC 的填加量（基于絕干漿）提高到40%。 手抄片物理性能的檢測(cè)方法與實(shí)施例1 相同， 檢測(cè)結(jié)果示于表3 中。

表3 實(shí)例3的測(cè)定結(jié)果

在定量80 g/m2的紙中，加入40%未改性PCC（基于絕干漿）， 測(cè)得紙張灰分含量為20.52%，而加入相同加填量的改性PCC 時(shí)，紙張灰分含量為26.78%。

本發(fā)明的發(fā)明人通過(guò)一系列的研究發(fā)現(xiàn)， 用陽(yáng)離子苯乙烯-丙烯酸酯包埋PCC 可以制得改性PCC。 將改性PCC 用作造紙?zhí)盍吓c雙元助留劑陽(yáng)離子聚丙烯酰胺和陽(yáng)離子淀粉一起復(fù)配使用， 不僅可以提高紙張的灰分含量， 而且提高了紙張的物理性能和光學(xué)性能，從而完成了本發(fā)明的目的。

碳酸鈣是一種重要的造紙?jiān)希?本發(fā)明的陽(yáng)離子苯乙烯-丙烯酸酯改性PCC 用作造紙?zhí)盍希?對(duì)于提升紙張檔次， 優(yōu)化造紙過(guò)程及提高生產(chǎn)效率都具有十分重要意義。