基于置換抽濾兩步法屏蔽造紙纖維氫鍵的方法
【專利摘要】本發明公開了基于置換抽濾兩步法屏蔽造紙纖維氫鍵的方法，涉及造紙助劑增強機理領域。包括以下步驟：（1）將紙漿置于在容器中，并加入水和丙酮，攪拌均勻，得到經過屏蔽處理的紙漿；（2）將經過屏蔽處理的紙漿倒入抽濾設備中，抽真空，得到紙片；（3）將紙片放入上方設有通風櫥的烘干器中烘干，得到干燥的紙片；（4）將干燥的紙片置于恒溫恒濕環境下，得到經屏蔽造紙纖維氫鍵的紙張。本方法抄造的紙張可以屏蔽80%以上的分子間氫鍵。所采用的抄片是采用抽濾的方法，避免有機溶劑進入廢水系統進而對環境造成危害，同時對有機溶劑進行回收再利用也減輕了經濟負擔。在烘干紙片過程中加入了廢氣回收過程，避免對人體和環境造成危害。
【專利說明】基于置換抽濾兩步法屏蔽造紙纖維氫鍵的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及造紙助劑增強機理領域，特別涉及基于置換抽濾兩步法屏蔽造紙纖維氫鍵的處理方法。
【背景技術】
[0002]造紙增強劑是造紙助劑的一個重要種類，它提供紙張所需要的強度，特別對于再生紙來說，其回用過程中碎漿打漿的工藝處理，會使得纖維的品質產生衰變，進而使得成紙的各方面特性較之前有明顯下降，因此如今再生紙的增強劑是一個熱門研究方向。然而，大多數該類助劑的增強機理語焉不詳，而且也并無一個排除其他干擾的評判體系證明助劑確實對紙張有增強作用。
[0003]氫鍵在纖維與纖維間結合力中占具重要地位，對紙頁強度性能有著重要作用。氫鍵是分子間的微弱作用力，在質子部分遠離電子時容易形成。它是由極性很強的A—H鍵上的氫原子跟另一個鍵(可存在于同一種或另一種分子中)上電負性很強、原子半徑較小的B原子(如F、O、N等)的孤對電子之間相互吸引而成的一種鍵(A— Η...Β)。纖維素分子中的每個葡萄糖基環上均有3個羥基，分別位于第2、第3、第6位碳原子上，其中C6位上的羥基為伯醇羥基，而C2、C3上的羥基是仲醇羥基。纖維素大分子之間，纖維素和水分子之間，或者纖維素大分子內部都可以形成氫鍵。纖維素的葡萄糖單元上極性很強的(-0Η)基中的氫原子與另一個鍵上電負性很大的氧原子上的孤對電子，相互吸引而形成氫鍵(-0-Η…0)，由于纖維素大分子以基環為重復單元，每一個基環內含有3個羥基(-0Η)，這些羥基可以在纖維素大分子內和纖維素大分子間形成分子內氫鍵或分子間氫鍵，構成巨大的氫鍵網格。
[0004]綜上，若想單獨測量出助劑對成紙的強度增加值，就需要屏蔽掉至少是大部分的氫鍵。因此，研究出一種能夠屏蔽造紙纖維氫鍵的方法就成為研究造紙助劑增強機理的必要條件。
[0005]目前的屏蔽氫鍵的方法不多，之前的方法多是采用單獨的溶劑置換法對氫鍵進行屏蔽。但此方法對纖維間的氫鍵屏蔽效果有限，一般只能達到40%-50%左右的屏蔽率，因此并不能真實反映制得助劑對纖維的強度貢獻；而且所采用的有機溶劑多排放到環境之中，還會對環境造成污染。本方法采用多次丙酮洗滌置換，并采用抽濾法抄片，一方面保證屏蔽掉盡可能多的氫鍵，使得紙張的強度可以真實地反映出助劑的作用，另一方面采用的溶劑可以循環利用，不必排到自然當中，也避免了對于環境造成的污染。
【發明內容】
[0006]本發明目的在于提供溶劑置換結合抽濾來屏蔽氫鍵的方法，用以解決沒有在排除其他干擾的情況下證明助劑確實對紙張有增強作用的評判體系的現狀。
[0007]本發明的目的通過以下技術方案實現:
[0008](I)將紙漿置于在容器中，并加入水和丙酮，攪拌均勻，得到經過屏蔽處理的紙漿；[0009](2)將經過屏蔽處理的紙漿倒入抽濾設備中，抽真空，得到紙片；
[0010](3)將紙片放入上方設有通風櫥的烘干器中烘干，得到干燥的紙片；
[0011](4)將干燥的紙片置于恒溫恒濕環境下，經24?36小時之后得到經屏蔽造紙纖維氫鍵的紙張。
[0012]上述方法中，步驟(I)中所述紙漿為水分質量占紙漿質量在70%?80%的再生OCC紙漿。
[0013]上述方法中，步驟(I)中所述水和丙酮的體積比分別為90/10?5/95。
[0014]上述方法中，步驟(2)中所述抽濾設備的漏斗直徑為10cm，抄取紙片定量為60?100g/m2。
[0015]上述方法中，步驟(4)中所述恒溫恒濕環境中的溫度為23?26°C，濕度為50%?55%。
[0016]上述方法中，制得的經屏蔽造紙纖維氫鍵的紙張各項干強度指標較未經基于置換抽濾兩步法屏蔽造紙纖維氫鍵的方法處理的紙張各項干強度指標下降了 18%-80%。
[0017]上述方法中，所述的各項干強度指標分別為斷裂長、抗張指數及耐破指數。
[0018]與現有技術相比，本發明具有以下優點和有益效果:
[0019](I)本方法抄造的紙張可以屏蔽80%以上的分子間氫鍵，使得加入助劑之后的成紙所表現出來的強度大部分為助劑所提供，更真實地反映了助劑對紙張強度的貢獻。而且對后續一些測試排除了氫鍵帶來的干擾。
[0020](2)本方法所采用的抄片機并非常規的抄片機，而是采用抽濾的方法，避免有機溶劑進入廢水系統進而對環境造成危害，同時對有機溶劑進行回收再利用也減輕了經濟負擔。
[0021](3)本方法在烘干紙片過程中加入了廢氣排放過程，避免對人體和環境造成危害。【具體實施方式】
[0022]下面結合實施例，對本發明作進一步地詳細說明，但本發明的實施方式不限于此。
[0023]實施例1
[0024]為抄造60g/m2定量的紙張，分別稱取水分質量占紙漿質量為77.7%的紙漿8.448g于五個容器中，分為五組。其中第一組加入500mL水，不加入丙酮。第二組加入同樣的紙漿，加入450mL水和50mL丙酮。第三組加入同樣的紙漿，加入250mL水和250mL丙酮。第四組加入同樣的紙漿，加入50mL水和450mL丙酮。第五組加入同樣的紙漿，不加水并加入500mL丙酮。
[0025]將五組紙漿分別倒入容器中攪拌均勻，并倒入抽濾設備中抽濾成片，烘干后置于溫度為23°C，濕度為50%的恒溫恒濕條件下24小時后，測量紙張的各項干強度指標即斷裂長、抗張指數及耐破指數。
[0026]測量紙張的物理強度得到的結果如表I所示。
[0027]表1.本方法抄造的紙片的物理強度[0028]
【權利要求】
1.基于置換抽濾兩步法屏蔽造紙纖維氫鍵的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將紙漿置于在容器中，并加入水和丙酮，攪拌均勻，得到經過屏蔽處理的紙漿； (2)將經過屏蔽處理的紙漿倒入抽濾設備中，抽真空，得到紙片； (3)將紙片放入上方設有通風櫥的烘干器中烘干，得到干燥的紙片； (4)將干燥的紙片置于恒溫恒濕環境下，經24-36小時之后得到經屏蔽造紙纖維氫鍵的紙張。
2.根據權利要求1所述基于置換抽濾兩步法屏蔽造紙纖維氫鍵的方法，其特征在于，步驟(I)中所述紙漿為水分質量占紙漿質量在70%~80%的再生OCC紙漿。
3.根據權利要求1所述基于置換抽濾兩步法屏蔽造紙纖維氫鍵的方法，其特征在于，步驟(I)中所述水和丙酮的體積比分別為90/10-5/95。
4.根據權利要求1所述基于置換抽濾兩步法屏蔽造紙纖維氫鍵的方法，其特征在于，步驟(2)中所述抽濾設備的漏斗直徑為10cm，抄取紙片定量為60-l00g/m2。
5.根據權利要求1所述基于置換抽濾兩步法屏蔽造紙纖維氫鍵的方法，其特征在于，步驟(4)中所述恒溫恒濕環境中的溫度為23~26°C，濕度為50%~55%。
6.根據權利要求1所述基于置換抽濾兩步法屏蔽造紙纖維氫鍵的方法制得的經屏蔽造紙纖維氫鍵的紙張各項干強度指標較未經基于置換抽濾兩步法屏蔽造紙纖維氫鍵的方法處理的紙張各項干強度指標下降了 18%-80%。
7.根據權利要求5所述基于置換抽濾兩步法屏蔽造紙纖維氫鍵的方法，其特征在于，所述的各項干強度指標分別為斷裂長、抗張指數及耐破指數。
【文檔編號】D21H21/18GK103451997SQ201310375696
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月23日 優先權日:2013年8月23日
【發明者】萬金泉, 李想, 馬邕文, 王艷, 黃明智, 陳楊梅 申請人:華南理工大學