無機造紙纖維硫酸鈣晶須的表面包覆改性方法及其應用技術

本發明專利技術公開了無機造紙纖維硫酸鈣晶須的表面包覆改性方法，其包括以下步驟：(1)將相對于硫酸鈣晶須的質量份數1％～10％的分散劑，與硫酸鈣晶須混合于水中，對硫酸鈣晶須進行分散處理；處理完后，過濾、烘干得到高度分散的硫酸鈣晶須；(2)量取設定體積比的水、乙醇、氨水和有機硅源，將其中的水、乙醇、氨水置于三口燒瓶中，進行磁力攪拌，再加入適量的表面活性劑，混合均勻備用；(3)將制備所得的高度分散硫酸鈣晶須，加入所述盛有混合溶液的三口燒瓶中，混合均勻后，分批慢慢加入所量取的有機硅源；(4)將所制得的混合溶液，在25℃溫度下，攪拌改性；沉降8～10小時，過濾，在95℃溫度下烘干，制得改性硫酸鈣晶須。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及造紙填料
，具體涉及無機造紙纖維硫酸鈣晶須的表面包覆改性方法及其應用。
技術介紹
微納米技術已成為一種熱門領域，對于微納米在造紙業的發展趨勢不容忽視，它帶來的潛在優勢是其他材料所不能具備的。目前微納米填料的開發應用已經引起各領域研究學者的關注。相關文獻報道，一種新開發的微納米高長徑比填料已可以取代傳統填料添加至紙楽·濕布。例如二氧化娃納米纖維 “silicate nano fibers”(SNF),是由 GR international公司研發的硅基高橫縱比填料，不僅可以優化紙張，還可以改善紙的孔隙率、平滑度、松密度、光學力學性質。除此之外還有IPST研發的阻燃材料Mg(OH)2納米帶以其低成本，低密度，高亮度，對強度影響小的優勢受到廣泛關注。1950年Rinby等用酸解的方法，從木漿和棉花纖維中制得了膠體粒子大小的納米纖維素(NCC)懸浮液，NCC纖維也是目前重點開發的一種纖維增強材料，應用于造紙體系不僅可以增強纖維間的結合力及強的吸附功能，提高紙制品的亮度、松密度、透明度，還能用于特種紙如抗菌紙、防偽紙的研發。硫酸鈣晶須是一種高長徑比的纖維狀單晶材料，作為造紙用功能填料加入紙漿進行紙張抄造，不僅可以替代植物纖維用做填料，使造紙低碳化，減少森林資源的使用，而且可以提高紙張的抗張強度，耐破度，耐折度等物理力學性能，減少或替代造紙增強劑，降低造紙成本。但是由于硫酸鈣微溶于水，因此在抄造紙過程中會因為部分溶解而降低留著率從而影響使用效果。因此，研究一種完全不溶于水的硫酸鈣晶須及其制備方法，并將其應用于造紙領域，就變得較為迫切。
技術實現思路
本專利技術的目的在于針對上述不足，提供一種無機造紙纖維硫酸鈣晶須的表面包覆改性方法獲得改性后晶須，并進一步將改性后晶須應用于造紙填料，該制造工藝合理，并能夠有效解決晶須在造紙濕部的溶解問題，在改善晶須在紙樣中留著率的同時，優化晶須的表面特性；改性后晶須的加入，可以提高紙制品品質，提高利用率，降低成本。本專利技術為實現上述目的所采用的技術方案為無機造紙纖維硫酸鈣晶須的表面包覆改性方法，其包括以下步驟(I)將相對于硫酸鈣晶須的質量份數I % 10%的分散劑，與硫酸鈣晶須混合于水中，對硫酸鈣晶須進行分散處理；處理完后，過濾、烘干得到高度分散的硫酸鈣晶須；(2)量取設定體積比的水、乙醇、氨水和有機硅源，將其中的水、乙醇、氨水置于三口燒瓶中，進行磁力攪拌，再加入適量的表面活性劑，混合均勻備用；(3)將步驟(I)制備所得的高度分散硫酸鈣晶須，加入步驟(2)所述盛有混合溶液的三口燒瓶中，混合均勻后，分批慢慢加入步驟(2)中所量取的有機硅源；(4)將步驟(3)所制得的混合溶液，在25°C溫度下，攪拌改性；沉降8 10小時，過濾，在95 °C溫度下烘干，制得改性硫酸鈣晶須。步驟(I)所述的分散劑為六偏磷酸鈉、磷酸鈉、油酸鈉、多聚磷酸鈉、聚丙烯酸、檸檬酸三鈉、硅酸鈉中的一種或多種。步驟(2)所述的水、乙醇、氨水和有機硅源體積比為4 : 8 : O.1 :1。步驟⑵所述的有機硅源為正硅酸乙酯，氨水濃度為23% 28%。步驟(2)所述的表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基苯磺酸鈉、十二燒基硫酸納中的一種或多種。步驟(3)中所述的有機硅源為O. 5 2小時內加完。步驟(4)中的攪拌改性時間為2 18小時。根據上述無機造紙纖維硫酸鈣晶須的表面包覆改性方法制備的改性硫酸鈣晶須的應用，將改性硫酸鈣晶須作為纖維增強劑加入造紙濕部，獲得高硫酸鈣晶須留著率的增強型紙制品，制備含有重量比為I 25%的改性硫酸鈣晶須纖維增強劑的紙制品。具體步驟為向相當于總體絕干衆量重量75% 99%的混合紙楽;懸浮液中，加入重量比為I 25%的改性硫酸鈣晶須，再加入微量助留劑攪拌，抄造紙頁，在95°C恒壓的條件下烘干，獲得高硫酸鈣晶須留著率的增強型紙制品。所述微量，為加入助留劑只占混合紙漿總重量的萬分之一至萬分之五。本專利技術的有益效果是與現有技術相比，本專利技術提供的方法的制備工藝簡易、成本低，無毒無污染，易于工業化推廣。本專利技術的改性晶須分散均勻，能有效改善晶須的表面性質，提高晶須的疏水性及留著率，增加晶須與紙漿纖維的相互間作用力，使晶須與纖維通過分子間氫鍵緊密交織，改善紙頁的物理性能，增強韌性。本專利技術制備的改性硫酸鈣晶須不僅具有主干晶須的增強特性還具有納米二氧化硅優異的表面性能，使復合材料具有復合協同的功效。提高紙樣表面摩擦系數增強其抗滑能力，改善紙樣對油墨的親和力。本專利技術提供的方法科學合理、效率高，產品質量穩定；所制備的改性硫酸鈣晶須，可以改善紙張不透明度、平滑度、阻燃性及印刷性，制造難燃紙張，有助于開發新型特種紙品。本專利技術的改性方法提高了硫酸鈣晶須的留著率，同時減少植物纖維的使用，減少木材浪費，達到節能減排的低碳化生產工藝。本專利技術提供的經表面改性后硫酸鈣晶須有較高的留著率，可替代高價的韌性硫酸鹽針葉木漿，對于我國森林資源的保護也具有現實的意義，彌補了傳統無機填料加入紙制品降低紙強度的缺點。附圖說明圖1為本專利技術的制備流程圖；圖2為本專利技術分散劑處理晶須的SEM圖；圖3為本專利技術改性后硫酸鈣晶須的SEM圖；圖4為本專利技術改性后硫Ifef丐晶須的XRD圖；圖5為本專利技術改性后硫酸鈣晶須的IR圖；圖6為本專利技術表面處理對晶須電導率的影響測試圖；圖7為本專利技術改性后硫酸鈣晶須不同添加量時紙張的耐破指數測試圖8為本專利技術改性后硫酸鈣晶須不同替代量時紙張的撕裂指數測試圖；圖9為本專利技術改性后硫酸鈣晶須不同替代量時紙張的抗張指數測試圖；圖10為表面處理對改性晶須在紙張中留著率的影響測試圖。具體實施例方式實施例一:參見圖1至圖6，本實施例提供的無機造紙纖維硫酸鈣晶須的表面包覆改性方法，其包括以下步驟:(I)用相對于硫酸鈣晶須的質量份數5 %的檸檬酸三鈉在水溶液中對晶須進行分散處理2小時；處理完后，過濾、烘干得到高度分散的硫酸鈣晶須；圖2為經本步驟制備后所得到的分散處理后晶須的掃描電鏡圖。表I為其能譜分析表:表I分散處理后晶須的能譜分析表本文檔來自技高網...

【技術保護點】
無機造紙纖維硫酸鈣晶須的表面包覆改性方法，其特征在于，其包括以下步驟：(1)將相對于硫酸鈣晶須的質量份數1％～10％的分散劑，與硫酸鈣晶須混合于水中，對硫酸鈣晶須進行分散處理；處理完后，過濾、烘干得到高度分散的硫酸鈣晶須；(2)量取設定體積比的水、乙醇、氨水和有機硅源，將其中的水、乙醇、氨水置于三口燒瓶中，進行磁力攪拌，再加入適量的表面活性劑，混合均勻備用；(3)將步驟(1)制備所得的高度分散硫酸鈣晶須，加入步驟(2)所述盛有混合溶液的三口燒瓶中，混合均勻后，分批慢慢加入步驟(2)中所量取的有機硅源；(4)將步驟(3)所制得的混合溶液，在25℃溫度下，攪拌改性；沉降8～10小時，過濾，在95℃溫度下烘干，制得改性硫酸鈣晶須。

【技術特征摘要】
1.無機造紙纖維硫酸鈣晶須的表面包覆改性方法，其特征在于，其包括以下步驟: (1)將相對于硫酸鈣晶須的質量份數1% 10%的分散劑，與硫酸鈣晶須混合于水中，對硫酸鈣晶須進行分散處理；處理完后，過濾、烘干得到高度分散的硫酸鈣晶須； (2)量取設定體積比的水、乙醇、氨水和有機硅源，將其中的水、乙醇、氨水置于三口燒瓶中，進行磁力攪拌，再加入適量的表面活性劑，混合均勻備用； (3)將步驟(I)制備所得的高度分散硫酸鈣晶須，加入步驟(2)所述盛有混合溶液的三口燒瓶中，混合均勻后，分批慢慢加入步驟(2)中所量取的有機硅源； (4)將步驟(3)所制得的混合溶液，在25°C溫度下，攪拌改性；沉降8 10小時，過濾，在95°C溫度下烘干，制得改性硫酸鈣晶須。2.根據權利要求1所述的無機造紙纖維硫酸鈣晶須的表面包覆改性方法，其特征在于，步驟(I)所述的分散劑為六偏磷酸鈉、磷酸鈉、油酸鈉、多聚磷酸鈉、聚丙烯酸、檸檬酸三鈉、硅酸鈉中的一種或多種。3.根據權利要求1所述的無機造紙纖維硫酸鈣晶須的表面包覆改性方法，步驟(2)所述的水、乙醇、氨水和有機硅源體積比為4: 8: 0.1:1。4.根據權利要求3所述的無機造紙纖維硫酸鈣晶須的表面包覆改性方法，其特征在于...

【專利技術屬性】
技術研發人員：施利毅，張迎，馮欣，王鋼領，苗苗，孟祥浩，時雯，
申請(專利權)人：東莞上海大學納米技術研究院，上海大學，
類型：發明
國別省市：