专利名称：一种造纸湿部加填用改性粉煤灰联产硅酸钙悬浊液及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种粉煤灰联产硅酸钙悬浊液及其制备方法，具体涉及ー种造纸湿部加填用改性粉煤灰联产硅酸钙悬浊液及其制备方法。
背景技术：
由热电厂产生的粉煤灰作为固体废弃物资源十分丰富，从粉煤灰加工提炼而成的新型活性硅酸盐作为造纸填料，不仅可以综合利用固体废弃物资源，降低环境污染，而且还可达到节约纤维原料，降低生产成本的目的，为我国造纸エ业的可持续低碳发展开辟新的途径。因此对它的开发和应用方面的研究日益引人注目，尤其是开发高附加值高效率的产
品已经成为近年研究的热点。另ー方面，造纸产业是与国民经济和社会事业发展关系密切的重要基础原材料产业。在造纸生产中，造纸填料可部分代替纸浆纤维用于造纸过程，其应用通常可降低造纸原料成本，改善浆料滤水性能，提高纸张的各种性能，并可降低造纸能耗，具有十分广阔的应用前。粉煤灰应用于造纸的相关研究进展主要有以粉煤灰为原料生产吸附材料用于造纸废水的处理，名称“一种粉煤灰沸石的改性及用于造纸废水处理的方法”(专利号为200810016999. 3)。主要集中在改性硅灰石用于造纸、利用粉煤灰纤维造纸等方面，如改性硅灰石用于造纸方面的专利名称“一种造纸用改性硅灰石矿物复合纤维及用其造纸的方法，，(专利号为ZL03117141. 9);利用粉煤灰纤维造纸方面的中国专利，专利名称和专利号分别为“ー种粉煤灰纤维纸浆及其为原料的造纸方法”(专利号为ZL200410018433. 6)，“ー种粉煤灰矿纤纸浆的制备方法”(专利号为200910192323. 4)和“一种运用力学理论的粉煤灰纤维造纸技术”(专利号为201010141677. 9);粉煤灰脱硅处理方面的专利有，名称为“ー种粉煤灰的管道加停留罐脱硅方法”(专利号为200910013291. 7)，名称为“ー种利用高铝粉煤灰预脱硅制备硅钙肥的方法”(专利号为200810112620. 9)，名称为“ー种粉煤灰或炉渣预脱硅的方法”(专利号为200810115359. 8)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种造纸湿部加填用改性粉煤灰联产硅酸钙悬浊液及其制备方法，该方法エ艺简单，易操作，改性后的填料表面由阳离子淀粉包覆，具阳离子性，カロ填效果好。为了达到上述目的，本发明的制备方法如下I)将粉煤灰联产硅酸钙溶于蒸馏水中配成质量浓度为0. 1%-10%的悬浮液，然后将悬浮液置于20°C _100°C的恒温水浴中；2)按粉煤灰联产硅酸钙与阳离子淀粉的质量比为10:1-100:1将阳离子淀粉添加到悬浊液中，然后搅拌并在20°C -100°C下恒温加热10-120min后冷却到室温，即得造纸湿部加填用改性粉煤灰联产硅酸钙悬浊液。
所述的阳离子淀粉的取代度为0. 01-0. 03。所述的搅拌速度为IOO-IOOOr mirf1。按本发明的制备方法制成的造纸湿部加填用改性粉煤灰联产硅酸钙悬浊液，悬浊液中的改性粉煤灰联产硅酸钙呈多孔性蜂窝状结构，表面由阳离子淀粉包覆，具阳离子性。本发明首次以粉煤灰联产硅酸钙为原料，控制一定的反应条件，用阳离子淀粉作为改性剂对其进行改性，制得的粉煤灰联产硅酸钙的悬浊液中的改性粉煤灰联产硅酸钙呈多孔性蜂窝状结构，表面由阳离子淀粉包覆，具有阳离子性。本发明赋予エ业废弃物以功能化利用，降低环境污染，节约原木耗费，改性简单快速，降低生产成本。改性后的填料表面由 阳离子淀粉包覆，具阳离子性，加填效果与未改性之前相比有较大的提高。本发明采用常规的方法将改性粉煤灰联产硅酸钙用于造纸湿部加填，利用国家标准对本发明所制备的纸张进行检测。与未改性之前相比，能够较大幅度的提高填料的加填量和纸张的物理強度主要表现在所得到的纸张的灰分、耐折度、抗张指数、撕裂指数、不透明度以及留着率明显增加，且白度基本不变。
具体实施例方式按本发明制备方法制成的造纸湿部加填用改性粉煤灰联产硅酸钙悬浊液中的改性粉煤灰联产硅酸钙呈多孔性蜂窝状结构，表面由阳离子淀粉包覆，具阳离子性。以下实施例所采用的粉煤灰联产硅酸钙按质量百分数，包括如下元素A1:0. 42%，Mg:0. 2%, S:2. 18%, 0:53. 4%, Si :17. 47%, Ca:26. 33%。下面通过实施例对本发明的制备方法进行进一歩详细说明。实施例I :I)将粉煤灰联产硅酸钙溶于蒸馏水中配成质量浓度为2%的悬浮液，然后将悬浮液置于70°C的恒温水浴中；2)按粉煤灰联产硅酸钙与阳离子淀粉的质量比为60:1将取代度为0. 01-0. 03的阳离子淀粉添加到悬浊液中，然后以350r rniiT1搅拌速度在90°C下恒温加热30min后冷却到室温，即得造纸湿部加填用改性粉煤灰联产硅酸钙悬浊液。在造纸过程中，加入本发明制备的填料，蒸发过程散失的水分需要补充使最終的质量浓度为0. 1%-10%。采用实施例I制得的改性填料，进行纸张加填实验，并与未改性的填料进行对比试验。使用的浆料为阔叶木漂白桨板，打浆度为30° SR，经过纤维疏解机中疏解2000r，在疏解后的浆料中加入填料30% (相对于绝干浆)，搅拌均匀后稀释至浆浓0. 05%，在实验室小型抄片器抄造手抄片后烘干。手抄片定量为60g/m2，加填量均为30%。测定纸性前在恒温恒湿实验室平衡水分24小吋。分别进行抗张强度、耐破度、耐折度、不透明度、白度測定。结果发现，与未改性之前相比，纸张的灰分增加了 11. 9%，耐折度增幅达88. 9%，抗张指数増加了 7%，撕裂指数増加了 I. 3%,白度基本不变，不透明度増加了 I. 9%，留着率増加了 12. 3%。实施例2 I)将粉煤灰联产硅酸钙溶于蒸馏水中配成质量浓度为0. 1%的悬浮液，然后将悬浮液置于50°C的恒温水浴中；
2)按粉煤灰联产硅酸钙与阳离子淀粉的质量比为10:1将取代度为0. 01-0. 03的阳离子淀粉添加到悬浊液中，然后以500r ^mirT1搅拌速度在50°C下恒温加热IOOmin后冷却到室温，即得造纸湿部加填用改性粉煤灰联产硅酸钙悬浊液。实施例3 I)将粉煤灰联产硅酸钙溶于蒸馏水中配成质量浓度为5%的悬浮液，然后将悬浮液置于20°C的恒温水浴中；2)按粉煤灰联产硅酸钙与阳离子淀粉的质量比为30:1将取代度为0. 01-0. 03的阳离子淀粉添加到悬浊液中，然后以800r ^mirT1搅拌速度在20°C下恒温加热120min后冷却到室温，即得造纸湿部加填用改性粉煤灰联产硅酸钙悬浊液。实施例4 I)将粉煤灰联产硅酸钙溶于蒸馏水中配成质量浓度为0. 8%的悬浮液，然后将悬·浮液置于60°C的恒温水浴中；2)按粉煤灰联产硅酸钙与阳离子淀粉的质量比为80:1将取代度为0. 01-0. 03的阳离子淀粉添加到悬浊液中，然后以IOOr HiirT1搅拌速度在80°C下恒温加热90min后冷却到室温，即得造纸湿部加填用改性粉煤灰联产硅酸钙悬浊液。实施例5:I)将粉煤灰联产硅酸钙溶于蒸馏水中配成质量浓度为7%的悬浮液，然后将悬浮液置于80°C的恒温水浴中；2)按粉煤灰联产硅酸钙与阳离子淀粉的质量比为100:1将取代度为0. 01-0. 03的阳离子淀粉添加到悬浊液中，然后以600r rniiT1搅拌速度在80°C下恒温加热60min后冷却到室温，即得造纸湿部加填用改性粉煤灰联产硅酸钙悬浊液。实施例6 I)将粉煤灰联产硅酸钙溶于蒸馏水中配成质量浓度为10%的悬浮液，然后将悬浮液置于100°c的恒温水浴中；2)按粉煤灰联产硅酸钙与阳离子淀粉的质量比为50:1将取代度为0. 01-0. 03的阳离子淀粉添加到悬池液中，然后以IOOOr mirT1搅拌速度在100°C下恒温加热IOmin后
冷却到室温，即得造纸湿部加填用改性粉煤灰联产硅酸钙悬浊液。
权利要求
1.一种造纸湿部加填用改性粉煤灰联产硅酸钙悬浊液的制备方法，其特征在于 1)将粉煤灰联产硅酸钙溶于蒸馏水中配成质量浓度为0.1%-10%的悬浮液，然后将悬浮液置于20°c -100°c的恒温水浴中； 2)按粉煤灰联产硅酸钙与阳离子淀粉的质量比为10:1-100:1将阳离子淀粉添加到悬浊液中，然后搅拌并在20°C -100°C下恒温加热10-120min后冷却到室温，即得造纸湿部加填用改性粉煤灰联产硅酸钙悬浊液。
2.根据权利要求I所述的造纸湿部加填用改性粉煤灰联产硅酸钙悬浊液的制备方法，其特征在于所述的阳离子淀粉的取代度为0. 01-0. 03。
3.根据权利要求I所述的造纸湿部加填用改性粉煤灰联产硅酸钙悬浊液的制备方法，其特征在于所述的搅拌速度为IOO-IOOOr HiirT1。
4.一种如权利要求I所述制备方法制成的造纸湿部加填用改性粉煤灰联产硅酸钙悬浊液，其特征在于悬浊液中的改性粉煤灰联产硅酸钙呈多孔性蜂窝状结构，表面由阳离子淀粉包覆，具阳离子性。
全文摘要
本发明提供了一种造纸湿部加填用改性粉煤灰联产硅酸钙悬浊液及其制备方法，该改性粉煤灰联产硅酸钙悬浊液中的改性粉煤灰联产硅酸钙表面由阳离子淀粉包覆，具有阳离子性，且表面呈多孔性蜂窝状结构，且其悬浊液是将粉煤灰联产硅酸钙制成溶液，在加热条件下将阳离子淀粉加入得到的。本发明赋予工业废弃物以功能化利用，降低环境污染，节约原木耗费，改性简单快速，降低生产成本。改性后的填料表面由阳离子淀粉包覆，具阳离子性，加填效果与未改性之前相比有较大的提高。
文档编号D21H17/69GK102953291SQ201210493089
公开日2013年3月6日 申请日期2012年11月27日 优先权日2012年11月27日
发明者张美云, 吴盼, 宋顺喜, 孙俊民, 张战军 申请人:陕西科技大学