一种改性硫酸钙晶须及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于造纸填料技术领域，特别涉及一种改性硫酸钙晶须及其应用。
【背景技术】
[0002] 在制浆造纸工艺中，一般采用填料工艺，常用填料有重钙(天然Ca⑶3磨剂），轻钙 (合成工艺），各类二氧化硅级硫酸钙晶体及其它无机填料。硫酸钙晶须是一种新型的具有 很高综合性能的无机材料，既不同于植物纤维，也不同于传统填料如碳酸钙、滑石粉等。它 是介于植物纤维与传统填料之间的新型纤维状材料，具有传统填料所不具备的某些特殊性 质，如良好的尺寸稳定性、耐热性、抗化学性、阻燃性和电绝缘性，这些性质是植物纤维无法 比拟的；增强高亮度、高松厚度、高透明度等性质，这些性质也是传统填料碳酸钙等无法比 拟的。
[0003] 各类填料的使用，主要参考的指标有两个：
[0004] 1.形状、尺寸。
[0005] 2.填料颗粒与纸纤维的"亲和"作用。
[0006] 在形状尺寸方面，目前研究方向是多为亚微米级纳米级填料。由于纸纤维宏观尺 寸上相近，亚微米尺寸的填料有可能在纸纤维之间的缝隙留存，加上纤维之间的离子键，氢 键及其它分子间的作用。增大了其抄纸过程中的"留着率"，而纳米尺寸的填料，有报道，它 们甚至不但存在于纤维缝隙，更是进入了植物细胞内空间，起到填料作用，由植物细胞壁成 为它们的骨架。从而达到增加留着率的效果。
[0007] 在这两类不同尺寸的填料颗粒起作用的前提，是它们必需首先在尺寸上区别"亚 微米"，"纳米"级的要求。即使在制备"亚微米"和"纳米"尺寸填料颗粒过程中，由于制备工 艺与填料本身材料属性的原因，不可避免地会引起颗粒表面电荷的聚集和分布变化，一个 直接的结果，就是已制备好的颗粒产生"团聚"，在使用过程中，团聚颗粒比团聚前的尺寸大 了几个，甚至几十个数量级，导致上述填料的作用下降。因此，制备好的填料颗粒的表面与 纸张纤维相互作用过程至为重要。宏观上，可以大大提高填料颗粒的"留着率"，以达到纸张 填料的各项效果。
[0008] 针对现有技术的弱点，本发明提供一种改性硫酸钙晶须，考虑了填料尺寸与填料 与纸张纤维相互作用效果的兼顾，投入使用能大大改善填料用于造纸过程中填加量和纸张 的物理性质。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的，在于克服上述产品的缺点和不足，对硫酸钙晶须表面状态进行改 进，使硫酸钙晶须不会团聚，大大改善填料用于造纸过程中填加量和纸张的物理性质。
[0010] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0011] 所述改性硫酸钙晶须是由晶体和其外层均匀包覆占晶体质量百分比1-8%的淀粉 交联剂壳层组成;所述淀粉交联剂壳层里淀粉与交联剂的质量比例为1: 〇. 05-0.12。
[0012] 优选的，交联剂选自三聚磷酸钠或六偏磷酸钠中的一种或其混合物；
[0013] 优选的，淀粉为普通玉米淀粉或木薯淀粉；
[0014] 优选的，改性硫酸钙晶须的是按以下其步骤制备：
[0015] (1)将淀粉与水配制成质量百分比为4-9%的料浆，搅拌均匀下，升温至70-100°C 糊化，恒温1.5-2.5小时，得到淀粉浆料，然后冷却至45-60°C;
[0016] (2)将交联剂制得4%-6%交联剂溶液，并在0.2-0.5小时内，勾速滴入所述淀粉浆 料里，恒温反应1-5小时后，用碱性PH调节剂将PH值调制至11，得到交联淀粉溶液；
[0017] (3)将硫酸钙晶须和步骤(2)制备的交联淀粉溶液，经喷雾干燥器喷雾干燥处理 后，即制得改性硫酸钙晶须；
[0018] 更优选的，步骤(2)中，碱性PH调节剂为碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠溶液的一种或 多种。
[0019]更优选的，步骤(2)中，所述碱性PH调节剂为30%碳酸钠溶液。
[0020]更优选的，步骤(3)的喷雾干燥器喷雾干燥处理方式中，保持50_80°C的混合温度， 所述硫酸钙晶须和所述交联淀粉溶液反应2-5小时。
[0021 ]更优选的，所述交联淀粉溶液使用蠕动栗注入。
[0022] -种改性硫酸钙晶须在制浆造纸领域中的应用。
[0023]本发明的有益效果是：
[0024] 1、本改性硫酸钙晶须不会团聚，兼顾了填料尺寸与填料与纸张纤维相互作用效 果。
[0025] 2、本改性硫酸钙晶须用于造纸过程中改善了填加量和纸张的物理性质。
[0026] 3、由于硫酸钙是工业废弃物，本改性硫酸钙晶须作为碳酸钙的代替品，没有降低 纸张性能，大大增加了社会效益。
【附图说明】
[0027] 图1是根据本发明的实施例1中制得的改性硫酸钙晶须中Cls的每层XPS谱图。
[0028]图2是根据本发明的实施例1中制得的改性硫酸钙晶须的Ca2p3/2和Ca2 Pl/2的每层 XPS谱图。
【具体实施方式】
[0029] 下面结合实施例，对本发明作进一步说明：
[0030] 1、制得三个实施例用改性硫酸钙晶须：
[0031] 实施例1:
[0032] 长度Ι?μL?，直径1 · Ιμπι的硫酸钙晶须为原料A。
[0033] 向附有有温度计，搅拌器，滴加装置，氮气导入管的回流冷凝器的玻璃反应器中加 入85g去离子水，5g玉米淀粉。在搅拌下，升温至80°C糊化，保持温度2.5小时。冷却至50°〇在 0.5小时内滴加含0.5g六偏磷酸钠水溶液10ml，保持50°C5小时，结束反应。用30 %碳酸钠水 溶液调节是pH = 11，制得B。
[0034] 配比：
[0035] A： 50 (质量份数）
[0036] B： 50 (质量份数）
[0037] A加入喷雾干燥器腔体打开气流装置，同时升温，至反应釜中温度达到50°C。开动 蠕动栗注入液体;保持温度和吹气速度，注意观察粉体包覆现象5小时，出料，过滤，干燥，得 所需改性硫酸钙晶须。
[0038]图1为所得改性硫酸钙晶须中Cls的每层XPS谱图。本实验中，用XPS对CS-CSWs-0.5 刻蚀6层，并得到Cls、Ca2p3/2和Ca2p1/2的光谱图。
[0039]图2为制得的改性硫酸钙晶须的Ca2p3/2和Ca2p1/2的每层XPS谱图如图所示，Cls在 刻蚀第一层和第二层的结合能288.3eV)属于羧酸钙。淀粉中存在的羧酸基团，与钙离子 形成了羧酸钙.Cls在刻蚀第一至第四层的结合能286.3eV)属于淀粉分子中的C-0键，这 说明了淀粉较好的键合在石膏晶须的表面.随着刻蚀深度的增加，最里层为纯石膏晶须，所 以刻蚀至第四层之后，只出现了Cls在282.8eV处的结合能。Ca2p 3/2和Ca2Pl/2的第五和第六 层的XPS谱图基本重合，说