專利名稱：一種酸解淀粉基固著劑的制備方法
技術領域：
本發明屬于化工領域尤其是制漿造紙行業，特別涉及一種新型淀粉基固著劑的制備方法。
背景技術：
我國造紙行業的纖維原料結構中機械漿、化學機械漿、廢紙漿所占的比例逐年升高，大大地提高了纖維的利用率。然而機械法制漿中產生了大量的細小纖維、木素和樹脂溶出物；化學機械漿含有陰離子半纖維素、氧化木素、樹脂酸和脂肪酸；廢紙漿中存在油墨粒子等膠黏物，這些物質就構成了帶負電性的溶解與膠體物質。其積累將給紙機的連續運行 性和成紙質量帶來極大的不良影響，同時降低其它功能性造紙助劑和過程性造紙助劑的使用效率。如何控制溶解與膠體物質是當前濕部化學研究的一個重要方向。目前工廠普遍采用化學法對溶解與膠體物質進行控制。化學法中又以固著劑法應用最為廣泛，它主要是指用分子量小、陽電荷密度高的無機或有機電解質將陰離子性較強的溶解與膠體物質固著到紙張纖維上，然后通過濕紙頁的成型帶出抄造系統，使系統得到凈化。常用的固著劑包括硫酸鋁、聚合氯化鋁、聚胺、聚二甲基二烯丙基氯化銨、聚乙烯亞胺和聚乙烯胺等，它們都具有各自的優點。但是通常情況下，無機的硫酸鋁和聚合氯化鋁在中堿性抄造系統中的效果不如有機類的聚合電解質；隨著石油資源的日益枯竭，基于石油資源的聚胺、聚二甲基二烯丙基氯化銨、聚乙烯亞胺、聚乙烯胺等將不可避免地面臨受原料限制的問題；而基于天然高分子改性的淀粉基固著劑，由于原料相對方便易得，具有較廣的發展前景。并且由于淀粉具有其獨特的分子構型，使得淀粉基固著劑與紙漿纖維以及陰離子半纖維素等碳水化合物類溶解與膠體物質具有極好的親和性，因此可以更好地去除漿料中的溶解與膠體物質。但淀粉分子量過大，直接陽離子化得到的高陽離子度淀粉容易使漿料過度絮凝，導致紙張勻度和強度變差。為了確保淀粉基固著劑的優越性，本發明先采用酸降解法得到低分子量的淀粉，然后再將其陽離子化，制得低分子量、高陽離子取代度的酸解淀粉基固著劑，一方面保證了固著劑控制溶解與膠體物質的作用，另一方面，也解決了成紙勻度和強度較差的問題，并且所得產品在紙張生產線上使用時，用簡單的溶解槽在室溫下將其溶解即可，無需添加格外的糊化設備和降解反應設施，大大簡化了產品取用的過程，提高了產品取用的穩定性。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種酸解淀粉基固著劑的制備方法，所得酸解淀粉基固著劑水溶性好，能有效提高成紙強度。采用的技術路線是用鹽酸降解淀粉制得酸降解淀粉；用季銨鹽陽離子醚化劑作用于酸降解淀粉制得酸解淀粉基固著劑。
具體制備方法包括下述步驟
A、酸降解淀粉的制備
淀粉加蒸餾水，配制成30 40% (重量)的淀粉漿，加入鹽酸，在攪拌狀態下于40 60°C下反應，反應結束后，用氫氧化鈉溶液調pH值至6 7，用清水洗滌若干次，抽濾后真空干燥，得到酸降解淀粉； B、酸解淀粉基固著劑的制備
配制濃度為35 46% (重量)的氫氧化鈉溶液，冷卻后加入季銨鹽陽離子醚化劑，攪拌均勻后與步驟A所得的酸降解淀粉混合，所得混合體系的含水量為10 30% (重量)，在50 60°C反應，反應結束后，冷卻，用こ醇浸泡洗滌數次并調pH值至6 7，真空干燥，得到酸解淀粉基固著劑。進ー步地，所述的淀粉為原淀粉。進ー步地，所述的淀粉包括普通淀粉和基本分離純化的直鏈淀粉、支鏈淀粉。進ー步地，各物料配比為
在步驟A中，鹽酸用量為淀粉用量的O. 2 1% (重量)，所述淀粉用量折算為絕干重量，所述鹽酸用量折算為HCl用量；
在步驟B中，氫氧化鈉用量為酸降解淀粉用量的13 19% (重量)，季銨鹽陽離子醚化劑用量為酸降解淀粉用量的40 60% (重量)，所述酸降解淀粉折算為絕干重量。進ー步地,所述步驟A中，鹽酸用量為淀粉用量的O. 5% (重量)。進ー步地，步驟A中清水洗滌2 3次。進ー步地，步驟B所述季銨鹽陽離子醚化劑為3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨或2，3-環氧丙基三甲基氯化銨中的一種或兩者的混合物。進ー步地，步驟A所述反應的時間為I 5小時，步驟B所述反應的時間為2 6小吋。與現有技術相比，本發明具有如下特點本發明所得酸解淀粉基固著劑經過了酸降解和陽離子化雙重改性，制得的產品已低分子量化，具有很好的水溶性；本產品既能有效地控制漿料中的溶解與膠體物質，又能提高成紙強度；并且所得產品在紙張生產線上使用時，用簡單的溶解槽在室溫下將其溶解即可，無需添加格外的糊化設備和降解反應設施，大大筒化了產品取用的過程，提高了產品取用的穩定性。
圖I酸降解淀粉基固著劑對漿料中溶解與膠體物質的控制效果圖表；
圖2酸降解淀粉基固著劑對紙頁物理性能的影響圖表。
具體實施例方式為了進一歩了解本發明的內容、特點及功效，現結合具體實施例作進ー步的詳細說明如下
實施例I :
包括如下步驟A、酸降解淀粉的制備以原淀粉為原料，包括普通淀粉、基本分離純化的直鏈淀粉或支鏈淀粉，其來源不限，包括玉米淀粉、木薯淀粉、馬鈴薯淀粉、麥子淀粉等。取15g (以絕干重量計算)淀粉于圓底燒瓶中，加入19. 3ml蒸餾水配置成淀粉漿，并置于55°C的水浴中。吸取2ml的鹽酸溶液加入燒瓶中(其中鹽酸濃度一般采用3. 5 5. 0%(重量)，也可以是該濃度范圍之外，使用時根據HCl的量進行折算再量取不同體積即可)，充分混合，在150r/min的轉速下反應3h，即淀粉在鹽酸作用下降解反應。降解完成后，用氫氧化鈉調PH值至6 7。用清水反復洗滌，一般洗滌2 3次，抽濾后真空干燥，得到酸降解淀粉。把酸降解淀粉配制成6%的淀粉衆,在95°C下糊化40min,在95°C下用Brookfield旋轉粘度計測定其粘度為16. 5cp。B、酸解淀粉基固著劑的制備
稱取I. 3g氫氧化鈉于250ml的燒杯中，用2. 36g蒸餾水溶解，冷卻后，加入8. 41g3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨陽離子醚化劑，攪拌lOmin。稱取酸降解淀粉IOg(折算成絕干重量)緩緩倒入裝有3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨和氫氧化鈉的燒杯中，攪拌lOmin，使 其混合均勻。在60°C反應4小時，冷卻后，用こ醇浸泡洗滌數次并調pH值至6，抽濾，真空干燥，得到酸解淀粉基固著劑。3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨陽離子醚化劑采用市售產品即可，其一般為液體，有效濃度為70%左右。陽離子醚化劑還可以采用2，3-環氧丙基三甲基氯化銨，或者3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨與2，3-環氧丙基三甲基氯化銨以任意比混合的混合物。其中，2，3-環氧丙基三甲基氯化銨一般為粉末狀態。用凱式定氮儀測定酸解淀粉基固著劑的氮含量為2. 14%，取代度為O. 32。C、酸解淀粉基固著劑控制漿料中的溶解與膠體物質
稱取絕干重為3 g的堿性過氧化氫機械衆(Alkaline Peroxide Mechanical Pulp,APMP),配成I %的漿濃，加入步驟B所得酸解淀粉基固著劑所配的溶液，攪拌30s后稀釋至
0.5%，用FPA Zeta電位儀(德國AFG公司制造)測定纖維的Zeta電位；用DDA_v4. O真空動態濾水儀(瑞典AB Akribi Kemikonsulter制造)測定真空動態濾水速度；用Lp2000_ll型池度儀(Hanna儀器公司制造)測定經DSC75 DDJ (美國Paper Research Material Inc制造)動態濾水儀過濾的濾液；用孔徑為IMffl的微濾膜過濾濾液，烘干測定微濾膜截留量；靜止取上清液，用TCD03電荷測定儀(BTG公司制造)對陽離子需求量進行測定，其結果見圖1，酸降解淀粉基固著劑用量相對于絕干漿料為0. 8%吋，Zeta電位上升了 23. 1%，濾液的濁度下降了 64. 6%，濾液的陽離子需求量降低了 48. 0%，孔徑為IMffl的微濾膜截留量下降了78. 4%，真空動態濾水速度增加了 19. 8%。D、酸解淀粉基固著劑對紙頁物理性能的影響
將漂白熱磨化學機械楽· (Bleached Chemithermomechanial Pulp, BCTMP)衆制成 I % 的漿濃，加入相對于絕干漿用量為0. 4%的如I. 2所述的酸解淀粉基固著劑溶液，攪拌I分鐘后調節漿濃至0.37%，再在標準紙頁成形器上抄成60 g/m2的手抄片。按《造紙エ業測試方法標準匯編》所規定的方法測定各項強度指標。結果見附圖2，酸降解淀粉基固著劑用量相對于絕干漿料為0. 4%時，抗張指數増加了 24. 8%，耐破指數増加了 28. 8%，撕裂指數増加7 7. 2%O
權利要求
1.一種酸解淀粉基固著劑的制備方法，其特征在于該制備方法包括下述制備步驟 A、酸降解淀粉的制備 淀粉加蒸餾水，配制成30 40% (重量)的淀粉漿，加入鹽酸，在攪拌狀態下于40 60°C下反應，反應結束后，用氫氧化鈉溶液調pH值至6 7，用清水洗滌若干次，抽濾后真空干燥，得到酸降解淀粉； B、酸解淀粉基固著劑的制備 配制濃度為35 46% (重量)的氫氧化鈉溶液，冷卻后加入季銨鹽陽離子醚化劑，攪拌均勻后與步驟A所得的酸降解淀粉混合，所得混合體系的含水量為10 30% (重量)，在50 60°C反應，反應結束后，冷卻，用乙醇浸泡洗滌數次并調pH值至6 7，真空干燥，得到酸解淀粉基固著劑。
2.根據權利要求I所述的酸解淀粉基固著劑的制備方法，其特征在于所述的淀粉為原淀粉。
3.根據權利要求I或2所述的酸解淀粉基固著劑的制備方法，其特征在于所述的淀粉包括普通淀粉和基本分離純化的直鏈淀粉、支鏈淀粉。
4.根據權利要求3所述的酸解淀粉基固著劑的制備方法，其特征在于各物料配比為 在步驟A中，鹽酸用量為淀粉用量的0. 2 1% (重量)，所述淀粉用量折算為絕干重量，所述鹽酸用量折算為HCl的用量； 在步驟B中，氫氧化鈉用量為酸降解淀粉用量的13 19% (重量)，季銨鹽陽離子醚化劑用量為酸降解淀粉用量的40 60% (重量)，所述酸降解淀粉用量折算為絕干重量。
5.根據權利要求4所述的酸解淀粉基固著劑的制備方法，其特征在于所述步驟A中，鹽酸用量為淀粉用量的0. 5% (重量)。
6.根據權利要求I所述的酸解淀粉基固著劑的制備方法，其特征在于步驟A中清水洗滌2 3次。
7.根據權利要求I所述的酸解淀粉基固著劑的制備方法，其特征在于步驟B所述季銨鹽陽離子醚化劑為3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨或2，3-環氧丙基三甲基氯化銨中的一種或兩者的混合物。
8.根據權利要求I所述的酸解淀粉基固著劑的制備方法，其特征在于步驟A所述反應的時間為I 5小時，步驟B所述反應的時間為2 6小時。
全文摘要
本發明公開了一種酸解淀粉基固著劑的制備方法，包括A、酸降解淀粉的制備，淀粉加蒸餾水，配制成淀粉漿，加鹽酸，攪拌，加熱反應，結束后用氫氧化鈉溶液調pH值至6～7，清水洗滌，抽濾，真空干燥，得酸降解淀粉；B、酸解淀粉基固著劑的制備，配制氫氧化鈉溶液，冷卻后加入季銨鹽陽離子醚化劑，攪拌均勻，與酸降解淀粉混合,所得混合體系的含水量為10～30％(重量)，加熱，反應結束后，冷卻，用乙醇浸泡洗滌，調pH值至6～7，真空干燥，得酸解淀粉基固著劑。本發明所得酸解淀粉基固著劑具有很好的水溶性；能有效控制漿料中的溶解與膠體物質，提高成紙強度；在紙張生產線上使用時，簡化產品取用過程，提高產品取用穩定性。
文檔編號C08B35/04GK102807628SQ201210264950
公開日2012年12月5日 申請日期2012年7月28日 優先權日2012年7月28日
發明者王立軍 申請人:浙江科技學院