造紙濕部三元生物高分子的研制與應(yīng)用效果比較

曹曉輝

摘 要：研究了造紙濕部三元生物高分子的最佳制備工藝及應(yīng)用性能，結(jié)果表明：最佳制備工藝為pH=11，2， 3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨添加量6.0%，三聚磷酸鈉添加量1.9%，環(huán)氧丙烷添加量1.5%，陽離子反應(yīng)時間4h，羧甲基反應(yīng)時間2.3h，羥丙基反應(yīng)時間2.5h。所得產(chǎn)品三元生物高分子，能夠提高紙和紙板耐折度、耐破度、環(huán)壓強度等物理指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：三元;生物高分子;陽離子;取代;磷酸酯;羥丙基;濕部添加

淀粉是植物進(jìn)行光合作用時存儲的能量物質(zhì)，是天然的生物高分子。本文主要研究一種以淀粉為基礎(chǔ)材料，使用于濕部施膠的三元生物高分子的制備和應(yīng)用。該型生物高分子是經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)，在淀粉分子鏈上接上陽離子、磷酸酯基團(tuán)、羥丙基基團(tuán)而得到的一種三元生物高分子。能夠明顯提高紙和紙板的耐折度、耐破度、環(huán)壓強度等物理指標(biāo)。

1 材料、儀器及方法

1.1 材料

木薯淀粉，2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨，氫氧化鈉，無水硫酸鈉，環(huán)氧丙烷，三聚磷酸鈉，鹽酸，水。

1.2 儀器

恒溫水浴鍋2個，1000mL燒杯2個，玻棒2根，攪拌器3個，膠頭滴管1個，真空抽濾機及抽濾瓶，三口燒瓶，分析天平，NDJ-79粘度計，烘箱。

1.3 方法

工藝路線：

2 結(jié)果與討論

2.1 2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨添加量

造紙濕部施膠用淀粉的陽離子取代度值主要在0.025-0.035，在0.030左右從技術(shù)及成本考慮較為合適，為了找出最佳的2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨用量范圍，對2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨添加量進(jìn)行單因素試驗，即按照y陽離子淀粉的制備方法，固定其他條件不變，只改變2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨的用量為從4.5%到6.5%，通過試驗發(fā)現(xiàn)，在4.5%-6.5%范圍內(nèi)，取代度與陽離子試劑2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨添加量成正比關(guān)系，即取代度隨2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨添加量的增大而提高。在本試驗條件下，最佳添加量以6.0%為宜。

2.2 陽離子取代反應(yīng)時間

為了找出最佳的反應(yīng)時間，對陽離子取代反應(yīng)時間進(jìn)行單因素試驗，即按照陽離子淀粉制備方法，固定其他條件不變（2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨添加量為6.0%），只改變陽離子取代反應(yīng)時間為從1h到5h，通過試驗發(fā)現(xiàn)在1h-5h范圍內(nèi)，取代度與陽離子取代反應(yīng)時間成正比關(guān)系，即取代度隨陽離子取代反應(yīng)時間的延長而提高。在本試驗條件下，最佳陽離子反應(yīng)時間以 4h為宜。

2.3 三聚磷酸鈉添加量

為了找出最佳的三聚磷酸鈉添加量，對三聚磷酸鈉進(jìn)行單因素試驗，即按照磷酸酯淀粉的制備方法，固定其他條件不變，只改變?nèi)哿姿徕c添加量為從0.3%到2.5%，通過試驗發(fā)現(xiàn)，在三聚磷酸鈉添加量從0.3%到1.9%范圍內(nèi)，取代度與三聚磷酸鈉添加量成正比關(guān)系，即粘度隨交聯(lián)反應(yīng)時間的延長而提高，在造紙濕部施膠上，在本試驗條件下，最佳三聚磷酸鈉添加量以1.9%為宜。

2.4 磷酸酯反應(yīng)時間

為了找出最佳的磷酸酯反應(yīng)時間，對磷酸酯反應(yīng)時間進(jìn)行單因素試驗，即按照磷酸酯淀粉的制備方法，固定其他條件不變（三聚磷酸鈉添加量1.9%），只改變次反應(yīng)時間為從1h到3h，通過試驗發(fā)現(xiàn)，在1h-3h范圍內(nèi)，取代度與磷酸酯反應(yīng)時間成正比關(guān)系，即取代度隨著反應(yīng)時間的延長而提高，在造紙濕部施膠上，一般磷酸酯反應(yīng)在本試驗條件下，最佳取代反應(yīng)時間以2.5h為宜。

2.5 環(huán)氧丙烷添加量

為了找出最佳的環(huán)氧丙烷添加量，對環(huán)氧丙烷進(jìn)行單因素試驗，即按照羥丙基淀粉的制備方法，固定其他條件不變，只改變環(huán)氧丙烷添加量為從0.3%到1.9%，通過試驗發(fā)現(xiàn)，在環(huán)氧丙烷添加量從0.3%到1.9%范圍內(nèi)，取代度與環(huán)氧丙烷添加量成正比關(guān)系，即粘度隨交聯(lián)反應(yīng)時間的延長而提高，在造紙濕部施膠上，羥丙基取代度度達(dá)0.015即有較佳助留效果，在本試驗條件下，最佳環(huán)氧丙烷添加量以1.5%為宜。

2.6 羥丙基反應(yīng)時間

為了找出最佳的羥丙基反應(yīng)時間，對羥丙基反應(yīng)時間進(jìn)行單因素試驗，即按照羥丙基淀粉的制備方法，固定其他條件不變（環(huán)氧丙烷添加量1.5%），只改變次反應(yīng)時間為從1h到3h，通過試驗發(fā)現(xiàn)，我們可以看出在1h-3h范圍內(nèi)，取代度與環(huán)氧丙烷反應(yīng)時間成正比關(guān)系，即取代度隨著反應(yīng)時間的延長而提高，在造紙濕部施膠上，一般環(huán)氧丙烷取代度達(dá)0.015即有較佳效果，在本試驗條件下，最佳取代反應(yīng)時間以2.3h為宜。

2.7 pH值的影響

對于陽離子化反應(yīng)而言，pH為11.0時，醚化劑的活性好，反應(yīng)效率高，淀粉分子結(jié)構(gòu)能很好的展開，有利于陽離子取代反應(yīng)的進(jìn)行。對于磷酸酯反應(yīng)，羥丙基反應(yīng)而言，pH為11.0時反應(yīng)效率較好，因此本工藝pH 值控制在11.0。

2.8 三元生物高分子性能指標(biāo)

2.9 三元生物高分子在造紙工業(yè)中的應(yīng)用

三元生物高分子在造紙工業(yè)中用于廢紙做漿料的造張濕部施膠，能顯著提高紙張的物理強度。

基本生產(chǎn)條件。

添加三元生物高分子后，與添加陽離子生物高分子相比，耐折次數(shù)從80次提高到134次，環(huán)壓指數(shù)從9.38提高到9.99，耐破指數(shù)從2.52提高到2.90。

3 結(jié)論

三元生物高分子的最佳制備工藝為pH=11，2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨添加量6.0%，三聚磷酸鈉添加量1.9%，

環(huán)氧丙烷添加量1.5%，陽離子反應(yīng)時間4h，磷酸酯反應(yīng)時間2.5h，羥丙基反應(yīng)時間2.3h。

這次漿內(nèi)添加三元生物高分子的試驗，與添加普通的陽離子生物高分子相比，成紙質(zhì)量有明顯的改善，對各項物理指標(biāo)均有所提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]張友松.變性淀粉的生產(chǎn)與應(yīng)用手冊[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2007.

[2]任海林，RENHai-lin.季胺型陽離子木薯淀粉制備研究[J].齊齊哈爾大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2007，23（3）：10-12.

[3]劉華，劉溫霞，劉謙.陽離子淀粉的制備以及在造紙工業(yè)中的應(yīng)用[J].湖南造紙，2007（2）.