一種制備工業明膠基助留助濾劑的方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于造紙化學用品的制備技術領域，具體涉及一種制備工業明膠基助留助 濾劑的方法。
【背景技術】
[0002] 助留助濾劑是造紙濕部中最重要的過程助劑，其主要作用是提高紙漿上網時的留 著率，對細小纖維和填料有優良的助留作用，同時增強紙漿濾水性，降低濕紙成型、壓榨及 干燥過程中的脫水能耗。助留助濾劑通常分為三大類：無機聚合物、天然有機聚合物、合成 有機聚合物。在當今造紙工業面臨巨大資源和環境壓力下，天然有機聚合物基助留劑因其 資源量豐富、可再生、綠色環保等優點，顯示出十分誘人的研究開發和應用前景。
[0003] 當前，已見文獻報道的天然有機聚合物材料中，以殼聚糖合成的助留助濾劑雖 已得到廣泛關注，但因其價格昂貴，無法大規模應用（Huang C，Houbin L，Wuhui L，et al. The rention-and drainage-aid behavior of quaternary chitosan in papermaking system[J]. Colloids and Surfaces A, 2007, 297:147-153.);以木薯渣、纖維素類等原料 合成的助留助濾劑，雖然原料成本低廉，但在原料的處理及合成上不僅能耗高，還需要消耗 大量的酸堿等化學品，導致合成方法成本增高，且也不環保（陶正毅.木薯渣功能衍生物的 合成、表征及助留助濾性能研究[D].廣州：華南理工大學，2012.);以淀粉類原料合成的 產品雖成本低廉且合成工藝成熟，廣泛應用于造紙施膠、增強等方面，但其在助留方面效果 較差，需較高添加量（1-2% )才能獲得理想的效果，而較高的添加量又將消耗大量寶貴的 糧食資源（胡惠仁，徐立新，董榮業.造紙化學品[M].北京：化學工業出版社，2008.)。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是針對現有技術存在的問題，提供一種制備工業明膠基助留助濾劑 的方法。
[0005] 本發明提供的一種制備工業明膠基助留助濾劑的方法，該方法的工藝步驟和條件 如下：
[0006] (1)將工業明膠5~10份加入到100份水中于50~80°C攪拌溶解，然后添加 0. 2~0. 5份尿素，并用pH調節劑將溶液pH調節為5~9,然后再于35~55°C保溫20~ 40分鐘；
[0007] (2)在已調節好pH的工業明膠溶液中邊攪拌邊滴加0. 2~0. 6份醛類交聯劑，滴 加時間控制為5~10分鐘，滴加完后在35~55°C下繼續反應2~4小時，繼后用pH調節 劑將反應液的pH調至7,即終止反應得交聯工業明膠；
[0008] (3)以紙漿漿料體系中絕干纖維的質量計，以0. 2~0. 8%的聚合氯化鋁與0. 1~ 0. 8%的上述交聯工業明膠組成二元助留助濾劑，
[0009] 其中所述原料的份數均為重量份。
[0010] 以上方法中所用的醛類交聯劑為甲醛、乙二醛或戊二醛中的任一種，優選戊二醛。
[0011] 以上方法中所用的工業明膠的凍力值為30~llOBloomg，優選30~80Bloomg。
[0012] 以上方法中所用的pH調節劑為鹽酸、硫酸、氫氧化鈉或氫氧化鉀中的任一種。
[0013] 以上方法中所述的紙漿漿料體系還可以含有以絕干纖維質量計為20~40%的填 料，該填料為高嶺土、滑石粉或碳酸鈣中的任一種。
[0014] 以上方法中所述的二元助留助濾劑在應用于紙漿漿料中對填料的留著及水分的 濾除時，其添加順序是先加入聚合氯化鋁攪拌混合15~30秒后，再加入交聯工業明膠攪拌 混合15~30秒，濾水成型。
[0015] 本發明與現有技術相比，具有如下優點：
[0016] 1、由于本發明方法首先利用成本低廉的醛類交聯劑對富含_冊12等官能團的工業 明膠及尿素進行交聯改性，有助于提高工業明膠的分子量及形成枝狀化結構，其次再將聚 合氯化鋁與富含-COOH基團的工業明膠進行配位交聯和陽離子化，以進一步增大分子量并 形成高度枝狀化結構，因而不僅增強了所組成的二元助留助濾劑的架橋絮凝及電荷中和能 力，獲得了良好的助留助濾效果，且還可使其用量也大為降低。
[0017] 2、由于本發明方法采用的工業明膠中不僅富含對醛基具有高反應活性的_冊12等 官能團，而且富含的-COOH基團并不參于與醛基的交聯反應，而是與聚合氯化鋁進行配位 交聯和陽離子化，因而既使交聯反應更為容易，又使條件也更為溫和。
[0018] 3、由于本發明方法采用的是凍力值范圍僅為30~IlOBloomg的低品質工業明膠 作為助留助濾劑組分的制備原料，該原料不僅來源廣泛，價格低廉，且制備工藝簡單、成熟， 耗費的酸堿化學品量少，無廢液廢氣排放，因而既可使所制得的助留助濾劑的成本大為降 低，也不會對環境造成二次污染，且還為低品質工業明膠開辟了一種新的用途，提高了附加 值。
【附圖說明】
[0019] 圖1為以填料留著率表征的本發明制備的交聯工業明膠與聚合氯化鋁組成的二 元助留助濾劑與空白樣以及只添加有聚合氯化鋁的助留性能對比圖。
[0020] 從圖1的數據可以看出，單純紙漿對填料的留著率僅為40%，只添加聚合氯化鋁 后，填料留著率上升至60%，但當加入本發明制備的聚合氯化鋁/交聯工業明膠二元助留 助濾劑時，填料留著率可提升到77~87%，這表明本發明二元助留助濾劑具有優異的助留 效果。
[0021] 圖2為以漿料的打漿度表征的本發明制備的交聯工業明膠與聚合氯化鋁組成的 二元助留助濾劑與空白樣以及只添加有聚合氯化鋁的助濾性能對比圖。
[0022] 從圖2的數據可以看出，當紙漿中加入填料后漿料的打漿度由最初的19°上升至 25°，而添加聚合氯化鋁后，漿料打漿度繼續上升至29°，但當加入本發明制備的聚合氯化 鋁/交聯工業明膠二元助留助濾劑時，打漿度降低至27~16°，這表明本發明二元助留助 濾劑具有優異的助濾效果。
【具體實施方式】
[0023] 下面通過實施例對本發明進行具體的描述，有必要在此指出的是以下實施例只用 于對本發明進行進一步說明，不能理解為對本發明保護范圍的限制，該領域的技術熟練人 員根據上述本發明的內容作出的一些非本質的改進和調整，仍屬于本發明的保護范圍。
[0024]另外值得說明的是，1)以下實施例所用原料的份數均為重量份；2)以下實施例中 填料、聚合氯化鋁及交聯工業明膠用量均為相對于漿料中絕干纖維質量的百分數；3)以下 實施例所得助留助濾劑的助留性能是測定的填料留著率，具體測試操作是：將質量濃度為 〇. 5%、打漿度19°的漂白硫酸鹽竹漿1000 ml至抄紙機，添加高嶺土填料（以其為例）攪拌 均勻，再按各實施例所確定的量添加助留助濾劑，繼續攪拌30秒，濾水成型后收集濾液，測 定濾液中所含高嶺土的質量，通過如下公式計算得到：
[0025]
[0026] 4)以下實施例所得助留助濾劑的助濾性能是測定的漿料的打漿度，具體測試操作 是：在質量濃度為〇. 2%、打漿度19°的漂白硫酸鹽竹漿1000 ml中，添加高嶺土填料（以其 為例）攪拌均勻，再按各實施例所確定的量添加助留助濾劑，繼續攪拌30秒后轉移至紙漿 打漿度測定儀，濾水后讀出打漿度數值。
[0027] 實施例1
[0028] 將凍力值為30Bloomg的工業明膠5份和0? 5份尿素加入到100份水中于50°C攪 拌溶解，并用lmol/L的氫氧化鈉將溶液pH調節為7. 5,然后再于35°C保溫30分鐘；在所得 工業明膠溶液中邊攪拌邊滴加〇.6份戊二醛，滴加時間控制為10分鐘，滴加完后在35°C下 繼續反應4小時，繼后將反應液的pH調至7即終止反應得交聯工業明膠。
[0029] 向高嶺土添加量40%的紙漿漿料中，先加0. 2%的聚合氯化鋁攪拌混合20秒后， 再加入0. 3%的交聯工業明膠攪拌混合15秒，濾水成型。
[0030] 該二元助留助濾劑的填料留著率為78%，打漿度為25°。
[0031] 實施例2
[0032] 將凍力值為30Bloomg的工業明膠10份和0? 2份尿素加入到100份水中于70°C攪 拌溶解，并用lmol/L的硫酸將溶液pH調節為5,然后再于55°C保溫30分鐘；在所得堿性工 業明膠溶液中邊攪拌邊滴加0. 2份戊二醛，滴加時間控制為5分鐘，滴加完后在55°C下繼續 反應3小時，繼后將反應液的pH調至7即終止反應得交聯工業明膠。
[0033] 向高嶺土添加量20%的紙漿漿料中，先加0. 3%的聚合氯化鋁攪拌混合15秒后， 再加入0. 5%的交聯工業明膠攪拌混合15秒，濾水成型。
[0034] 該二元助留助濾劑的填料留著率為81%，打漿度為20°。
[0035] 實施例3
[0036] 將凍力值為30Bloomg的工業明膠7份和0? 3份尿素加入到100份水中于80°C攪 拌溶解，并用lmol/L的氫氧化鈉將溶液pH調節為9,然后再于50°C保溫20分鐘；在所得工 業明膠溶液中邊攪拌邊滴加0. 4份戊二醛，滴加時間控制為8分鐘，滴