专利名称：一种提高纸料留着率的方法
技术领域：
本发明涉及一种在纸和纸板生产中提高纸料在抄纸网上留着率的方法，特别涉及一种阳离子微粒助留技术。
背景技术：
在纸或纸板的生产中，纸料首先要在抄纸网上脱水，留在网上的部分才能构成湿纸幅。随着纸机车速的不断提高，纸料在抄纸网上所受剪切作用也随之提高，粒径远远小于网孔的填料、胶料和纤维性细小纤维等粒度较小的组分很难再靠机械截留作用和一般絮凝剂的絮凝作用留在网上，借助于高效助留技术提高纸料留着率就成为必然。造纸微粒助留体系以其提高助留作用和减少纸张匀度的恶化而逐渐成为高速纸机的一种标准助留体系。
目前已经商业化的微粒助留体系一般由高分子的阳离子聚合物和阴离子的无机或有机微粒组成。如阳离子聚丙烯酰胺/蒙脱石微粒助留体系、阳离子淀粉/胶体二氧化硅微粒助留体系、阳离子聚丙烯酰胺/高结构二氧化硅微粒助留体系、阳离子聚丙烯酰胺/膨润土/阴离子有机微粒助留体系。由于先加入的高分子阳离子聚合物在纸料表面常发生重构与扩散，导致部分阳离子聚合物在纸料表面以平伏构型吸附或扩散进入纤维微孔内，不利于微粒组分对纸料重聚，且阳离子聚合物需要过量使用，也使造纸助留成本提高。
在美国专利US 4,798,653中披露了一种阳离子微粒助留技术。带有正电荷的阳离子胶体二氧化硅首先加入纸料中，与纸料混合均匀后，再加入第二组分阴离子聚丙烯酰胺，引起纸料的絮聚并提高絮聚体的抗剪切作用。美国专利US4,946,557中所披露的阳离子微粒助留体系则由阳离子胶体二氧化硅与阳离子聚合物组成。阳离子胶体二氧化硅先加入纸料中，随后加入阳离子聚合物，如阳离子聚丙烯酰胺，最终引起纸料的絮聚。美国专利US 5,221,435中则提出了一种由阳离子聚合物、阴离子聚合物和阳离子的聚合氯化铝组成的三组分阳离子微粒助留技术。其中阳离子聚合物(分子量约为50万)，如阳离子淀粉，首先加入纸料中，混合均匀后，加入高分子阴离子聚合物(分子量至少100万)，如阴离子聚丙烯酰胺，引起纸料的絮聚，絮聚体经高剪切作用后，加入阳离子微粒组分聚合氯化铝，再引起纸料的重聚。美国专利US 6,770,170则披露了一种以纤维状的胶体氧化铝作为阳离子微粒组分的微粒助留体系。纤维状的胶体氧化铝与阳离子、两性或非离子聚合物配合使用。但要求聚合物在阳离子状态下使用，并要求在加入纤维状胶体氢氧化铝之前，至少加入一种阳离子凝聚剂或絮聚剂。
但上述专利披露的阳离子微粒助留技术，其阳离子微粒的正电性受pH影响较大，在中性/碱性抄纸条件下正电性降低，或稳定性较差、一般需现场制备，效果不理想。
发明内容本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种在中性/碱性条件下带较高正电荷、稳定性好、助留效果好、非现场制备的阳离子微粒或微粒助留技术。
本发明是通过以下措施来实现的本发明公开了一种提高纸料留着率的方法，包括以下步骤在纸料制备工段将占纸料重量0.001-2％的阳离子无机微粒加入浓浆或稀释后的浆料中，经混合浆泵或其它的剪切设备与纸料充分混合后，加入占纸料重量0.0001-1％的高分子阴离子聚合物，形成絮聚体；所述的阳离子无机微粒为层状混合金属氢氧化物。
本发明的提高纸料留着率的方法，更优选的方案是，上述形成絮聚体后，经压力筛剪切作用后或不经剪切作用，在纸料上网之前加入占纸料重量0.00001-0.5％的高分子阳离子聚合物。
本发明的提高纸料留着率的方法，其较佳的加入量为所述阳离子无机微粒的加入量占纸料重量的0.05-1％，所述高分子阴离子聚合物的加入量占纸料重量的0.01-0.2％，所述的高分子阳离子聚合物的加入量一般为纸料重量的0.005-0.04％。
本发明的提高纸料留着率的方法，所述阳离子无机微粒最好为天然水滑石、合成水滑石或类水滑石的至少一种。
本发明的提高纸料留着率的方法，所述高分子阴离子聚合物最好为分子量在1000,000以上的阴离子聚丙烯酰胺，阴离子聚丙烯酰胺的水解度不大于50％；或者最好为丙烯酰胺与阴离子单体的共聚物，共聚物分子量大于1000,000，阴离子单体的摩尔比例不大于50％。
本发明的提高纸料留着率的方法，所述的高分子阳离子聚合物最好为分子量大于1000,000的阳离子聚丙烯酰胺；或者最好为丙烯酰胺与阳离子单体的共聚物，共聚物的分子量大于1000,000，阳离子单体的摩尔比例小于40％。
本发明的提高纸料留着率的方法，所述的阳离子无机微粒的粒度小于2000nm，带有正电荷，Zeta电位不低于10mv；最好小于500nm，Zeta电位不低于+20mv。
本发明所涉及的阳离子无机微粒为层状混合金属氢氧化物，包括天然水滑石、合成水滑石和各种类水滑石。这里天然水滑石是指自然界中存在的层间阴离子为碳酸根离子的镁铝氢氧化物，又名阴离子粘土，其分子式为Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O；合成水滑石是指合成的以镁铝为金属离子、具有不同层间阴离子的各种层状混合金属氢氧化物，包括通式为[Mg2+1-xAl3+x(OH)2]x+An-x/n·mH2O的具有水滑石结构的合成水滑石和合成水滑石与Al(OH)3或Mg(OH)2的混合物，其中An-为层间可交换阴离子，如Cl-、NO3-、CO32-、SO42-等；类水滑石是指合成水滑石中的镁铝金属离子被其它同价金属离子同晶取代后的化合物，其中包括Mg2+全部或部分被Zn2+、Co2+、Ni2+、Cu2+等二价金属离子取代，Al3+全部或部分被Cr3+、Fe3+等三价金属离子取代，Mg2+、Al3+同时被其它相应的二价和三价金属离子部分取代或全部取代所形成的各种层间阴离子的化合物。此外，类水滑石还包括在水滑石结构中引入一价金属离子形成的三元混合金属氢氧化物。
自然界中天然水滑石的储量较少，本发明中最好使用合成水滑石或类水滑石。有关水滑石或类水滑石的合成方法很多，如盐—氧化物法、盐—碱法(或共沉淀法)、诱导水解法、水热法、离子交换法、微波辐射法等。以任何方式合成的水滑石和类水滑石均适于本发明。当作为本发明中的阳离子微粒使用时，这些层状混合金属氢氧化物在水分散体中的粒度应小于2000nm，最好是小于500nm。如果是合成水滑石或类水滑石，最好是经胶溶的产品，且颗粒呈正电荷，即所谓以正电胶形式存在，其Zeta电位不低于+10mv，最好是不低于+20mv。因此，为了提高其正电胶的分散性和表面Zeta电位，其层间阴离子最好是一价的阴离子，如Cl-、NO3-。但层间阴离子为二价的水滑石或类水滑石胶体也具有很好的微粒助留作用，符合本发明的要求。
在常用的合成水滑石或类水滑石的溶胶中，最常用的是镁铝水滑石溶胶或以镁铝为主要金属离子的类水滑石溶胶，如氢氧化镁铝、氢氧化镁铝锂溶胶等，其它金属离子的合成水滑石或类水滑石也符合本发明的要求。
本发明所涉及的第二组分为高分子阴离子聚合物，为线性或带分支的阴离子聚合物，可从阴离子聚丙烯酰胺或其它天然或合成阴离子聚合物中选择。采用阴离子聚丙烯酰胺时要求分子量不低于1000,000，可以是聚丙烯酰胺的水解产物，也可以是丙烯酰胺与C3-5的乙烯基不饱和羧酸单体如丙烯酸、甲基丙烯酸，和二羧酸如马来酸、富马酸及丙烯酰胺基丙磺酸、乙烯基磺酸及其碱金属或铵盐等各种阴离子单体的共聚物，要求阴离子聚丙烯酰胺的水解度或阴离子单体的比例不大于50％。
本发明所涉及的第三组分为高分子阳离子聚合物，可为线性或带有分支的合成高分子阳离子聚合物或天然阳离子聚合物。采用合成阳离子聚合物时，最好选用阳离子聚丙烯酰胺，如聚丙烯酰胺经霍夫曼降解或曼尼其反应得到的伯胺或叔胺型阳离子聚丙烯酰胺，但最好是采用丙烯酰胺与季铵型阳离子单体如丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二烯丙基二甲基氯化铵、3-甲基丙烯酰氨基丙基三甲基氯化胺、乙烯基卞基三甲基氯化铵、3-丙烯酰氨基-3-甲基丁基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基甲基硫酸铵等共聚所得的季铵型阳离子聚丙烯酰胺，其分子量不低于1000,000，阳离子单体所占比例不大于40％。
按照本发明的阳离子微粒助留技术，阳离子无机微粒层状混合金属氢氧化物先于高分子阴离子聚合物和高分子量阳离子聚合物与纸料混合，其加入地点比较灵活，既可选在进入混合浆泵的浓浆或白水中，也可选择加在经混合浆泵稀释后的任何部位的稀释纸料中。阳离子微粒助留剂与纸料混合均匀后可经历高剪切作用，也可不经历高剪切作用。但要求在加入本发明中的第二组分阴离子聚合物之前阳离子微粒组分能与纸料充分混合。阳离子无机微粒的加入量可占绝干纸料重量的0.001-2％，其更经常使用的量是0.05-1％。
本发明的阳离子微粒助留技术中在阳离子无机微粒之后添加的是高分子阴离子聚合物，高分子阴离子聚合物和阳离子无机微粒混合金属氢氧化物可直接组成一种新型的阳离子微粒助留体系，如，将高分子的阴离子聚合物添加在压力筛之后、进流浆箱之前的位置时，不需加入第三组分即可与之前添加的阳离子无机微粒层状混合金属氢氧化物一起引起纸料的有效絮聚，显著提高纸料留着率。但本发明的目的是提供一种更为有效的阳离子微粒助留技术，以进一步提高纸料留着率，因此，在本发明中需要引入第三组分。为了便于第三组分的加入和使纸料与第二组分有充分的作用时间，在本发明的阳离子微粒助留技术中，优选的是在筛选设备如压力筛之前加入本发明中的第二组分高分子量阴离子聚合物。但实际上只要能够保证高分子阴离子聚合物在添加第三组分之前与纸料混合均匀，并与第一组分共同引起纸料的絮聚，高分子阴离子聚合物可经历或不经历剪切作用，因而，可在混合浆泵之后的净化设备之前或之后、筛选设备之前或之后的任何位置添加。高分子阴离子聚合物的加入量一般占绝干纸料的0.0001-1％，更经常使用的量是0.01-0.2％。
本发明的阳离子微粒助留技术中，最后添加的组分是高分子阳离子聚合物。高分子阳离子聚合物一般在筛选设备之后的任何位置添加，但最好靠近流浆箱加入，以有利于提高纸料留着率。高分子阳离子聚合物的加入量一般为0.00001-0.5％，更经常使用的量是0.005-0.04％。
本发明的阳离子微粒助留技术可应用于各种纸和纸板的生产中，引起纸料的絮聚，并提高纸料絮聚体的抗剪切能力和纸料留着率。所适用的纸浆包括各种化学木浆、草浆和各种高得率浆及其混合纸浆，但更经常用于加填量较高的、以化学浆为主的抄纸体系，纸料中可加入滑石粉、碳酸钙和二氧化钛等各种填料及各种施胶剂。
本发明的有益效果是，具有助留效果好、微粒组分稳定性好、非现场制备、操作方便。
具体实施方式
下面的实例是根据本发明的技术提供的，用于说明本发明，除非在所附的权利要求书中指明，并不构成对本发明的任何限制。除非另有指明，实例中所有份数均以重量计。
本发明的具体实例中，所使用的阳离子无机微粒、阴离子聚合物和阳离子聚合物具有如下特征1.阳离子无机微粒合成水滑石胶体A合成水滑石A是层间阴离子为氯离子的氢氧化镁铝胶体，其中镁铝的摩尔比例约为3∶1，其合成方法为常温下将100份儿AlCl3·6H2O与253份儿MgCl2·6H2O溶解在1000份去离子水中，在500rpm搅拌速度下，边搅拌边缓慢加入稀氨水655份儿(稀氨水为25-28％的浓氨水稀释3倍后的水溶液)，加入时间控制在30分钟之内。氨水加完后，继续搅拌2小时，获得氢氧化镁与氢氧化铝的混合沉淀物。将沉淀物在65℃下胶溶18小时，然后用蒸馏水洗涤，至洗出胶体，获得合成水滑石胶体A。利用JS94G型微电泳仪测得的合成水滑石胶体A在0.01M氯化钠水溶液中于pH8.03下的Zeta电位为32.4mv，利用Mastersizer 2000激光粒度仪测得的体积平均粒度为273nm。
合成水滑石胶体B合成水滑石胶体B也是层间阴离子为氯离子的氢氧化镁铝胶体，其中镁铝的摩尔比例约为1∶1，其合成方法同合成水滑石胶体A，只是用200份儿的AlCl3·6H2O与168份儿的MgCl2·6H2O代替100份儿的AlCl3·6H2O与253份儿的MgCl2·6H2O溶解在1000份去离子水中。利用JS94G型微电泳仪测得的合成水滑石胶体B在0.01M氯化钠水溶液中于pH8.06下的Zeta电位为30.51mv，利用Mastersizer 2000激光粒度仪测得的体积平均粒度为176nm。
合成类水滑石胶体C合成类水滑石胶体C是层间阴离子为氯离子的氢氧化镁铝锂胶体，其中镁铝锂的摩尔比例约为2.5∶2.5∶1，其合成方法同合成水滑石A，只是用200份儿的AlCl3·6H2O与168份儿的MgCl2·6H2O和50份儿的LiCl·6H2O代替100份儿的AlCl3·6H2O与253份儿的MgCl2·6H2O溶解在1200份去离子水中。利用JS94G型微电泳仪测得的合成类水滑石胶体C在0.01M氯化钠水溶液中于pH8.01下的Zeta电位为37.43mv，利用Mastersizer 2000激光粒度仪测得的体积平均粒度为259nm。
合成水滑石胶体D合成水滑石胶体D是层间阴离子为NO3-的氢氧化镁铝胶体，其中镁铝摩尔比为1∶1，合成方法同合成水滑石A，只是用188份儿Al(NO3)3·9H2O和128份儿的Mg(NO3)2·6H2O代替100份儿的AlCl3·6H2O与253份儿的MgCl2·6H2O溶解在1000份去离子水中。利用JS94G型微电泳仪测得的合成水滑石胶体D在0.01M氯化钠水溶液中于pH8.01下的Zeta电位为24.54mv，利用Mastersizer 2000激光粒度仪测得的体积平均粒度为233nm。
合成水滑石胶体E合成水滑石胶体E是层间阴离子为CO32-的氢氧化镁铝胶体，其中镁铝摩尔比为1∶1，其合成方法为常温下将188份儿Al(NO3)3·9H2O和128份儿的Mg(NO3)2·6H2O溶解在1000份去离子水中，在500rpm的搅拌速度下缓慢加到含有57份儿NaOH和76份儿NaCO3的1000份儿水溶液中，其后的制备步骤同合成水滑石A。利用JS94G型微电泳仪测得的合成水滑石胶体E在0.01M氯化钠水溶液中于pH7.99下的Zeta电位为21.34mv，利用Mastersizer2000激光粒度仪测得的体积平均粒度为269nm。
2.阴离子聚合物阴离子聚合物A阴离子聚合物A为丙烯酰胺与丙烯酸的共聚物，丙烯酸单体的摩尔比例为10％，分子量8,000,000。
阴离子聚合物B聚丙烯酰胺的碱性水解产物，水解度约30％，分子量约10,000,000。
3.阳离子聚合物阳离子聚合物A为丙烯酰胺与阳离子单体甲基酰氧乙基三甲基氯化铵的共聚物，阳离子单体所占摩尔比例为7％，分子量约10,000,000。
阳离子聚合物B为丙烯酰胺与甲基酰氧乙基三甲基氯化铵的共聚物，阳离子单体所占比例约23％，分子量约6,000,000。
实例1-6说明所发明的阳离子微粒助留技术在普通阳离子微粒助留基础上对纸料留着率的进一步提高及阳离子聚合物加入量对助留作用的影响。
浆料处理将国产化学苇浆板撕成小碎片，在水中浸泡48小时，在Valley打浆机中疏解15分钟后，轻刀打浆至34°SR备用。
纸料制备取60份儿经处理的苇浆(绝干量)，加入20份儿的滑石粉，混合均匀后，稀释至0.4％的浓度，此时纸料pH值为8.3。
滤液浓度的测定取制备好的纸料2000ml用动态滤水仪在1500rpm转速下收集滤液，取250ml滤液三份儿用已事先恒重的中速滤纸过滤并恒重，测定滤液浓度；同时另取250ml三份儿滤液混合均匀后，分别稀释0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0倍，并与未稀释滤液一起在722型分光光度计上以去离子水为参比样测定吸光度A。将实验数据进行线性回归，得出滤液浓度C与吸光度A之间的线形关系式A＝495.78C-0.0103，其相关系数R2＝0.9995。利用A与C之间的关系测定出滤液的吸光度就可计算出滤液浓度。
实例1取500ml纸料倒入动态滤水仪圆筒中，在转速750rpm下搅拌30秒钟，开始计时脱水，并收集最初的100ml滤液，以去离子水为参比样(吸光度为0)测定滤液吸光度。将上述实验重复三次，由上述吸光度与浓度之间的关系式计算滤液浓度，并取平均值。纸料留着率可由下式计算纸料的一次留着率FPR=A-5BA=(1-CC0)(%)]]>式中A-纸料中的总固含量(g)B-100ml滤液中的固含量(g)C、C0-分别是滤液和纸料的浓度(％)，其中C0＝0.4％。
该实验所得纸料留着率为空白纸料留着率。
实例2取500ml纸料倒入动态滤水仪圆筒中，在1500rpm搅拌速度下加入0.01g合成水滑石A胶体(按合成水滑石的固形物算，占绝干纸料的0.5％)，并混合60秒钟，将转速降至750rpm，加入阴离子聚合物A0.0016g(按阴离子聚合物A的固形物算，占绝干纸料的0.08％；)，搅拌30秒钟，开始计时脱水，并收集最初的100ml滤液，以去离子水为参比样测定滤液吸光度，将上述实验重复三次，取平均值。滤液浓度和纸料留着率计算同实例1。该实验所得纸料留着率为使用阳离子微粒合成水滑石胶体A与阴离子聚合物A组成微粒助留体系时所得纸料留着率。
实例3取500ml纸料倒入动态滤水仪圆筒中，在1500rpm搅拌速度下加入0.01g合成水滑石A胶体，并混合60秒钟，将转速降至1000rpm，加入阴离子聚合物A0.0016g(按阴离子聚合物A的固形物算，占绝干纸料的0.08％；)，继续搅拌60秒钟，将转速降至750rpm，加入阳离子聚合物A0.0001g(按阳离子聚合物的固形物算，占绝干纸料的0.005％)，搅拌30秒钟，开始计时脱水，并收集最初的100ml滤液。以去离子水为参比样测定滤液吸光度，将上述实验重复三次，取平均值。滤液浓度和纸料留着率计算同实例1。
实例4该实验方法与实例3相同，但阳离子聚合物A的加入量为0.0002g(按阳离子聚合物A的固形物算，占绝干纸料的0.01％)。
实例5该实验方法与实例3相同，但阳离子聚合物A的加入量为0.0004g(按阳离子聚合物的固形物算，占绝干纸料的0.02％)。
实例6该实验方法与实例3相同，但阳离子聚合物A的加入量为0.0008g(按阳离子聚合物的固形物算，占绝干纸料的0.04％)。
实例1-6的实验结果见表1表1三组分阳离子微粒助留体系助留效果
很明显，在实例中，由阳离子无机微粒氢氧化镁铝与高分子阴离子聚丙烯酰胺组成阳离子微粒助留体系时，纸料留着率从48.5％提高到了61.1％，但加入0.01％的第三组分阳离子聚丙烯酰胺，纸料留着率就可进一步提高到71.6％。在所举例的阳离子聚合物加入量范围内，均可在前两组分的助留基础上进一步提高纸料留着率。
实例7-16说明阳离子微粒合成水滑石的加入量和阴离子聚合物、阳离子聚合物在助留中的作用，浆料处理、纸料制备和滤液浓度测定方法同实例1-6。
实例7取500ml纸料倒入动态滤水仪圆筒中，在750rpm搅拌速度下加入阴离子聚合物A 0.0016g(按阴离子聚合物A的固形物算，占绝干纸料的0.08％；)，搅拌30秒钟，开始计时脱水，并收集最初的100ml滤液，以去离子水为参比样测定滤液吸光度，将上述实验重复三次，取平均值。滤液浓度和纸料留着率计算同实例1。
实例8取500ml纸料倒入动态滤水仪圆筒中，在1000rpm搅拌速度下加入阴离子聚合物A0.0016g(按阴离子聚合物A的固形物算，占绝干纸料的0.08％；)，搅拌60秒钟，将转速降至750rpm，加入阳离子聚合物A0.0002g(按阳离子聚合物的固形物算，占绝干纸料的0.01％)，搅拌30秒钟，开始计时脱水，并收集最初的100ml滤液。以去离子水为参比样测定滤液吸光度，将上述实验重复三次，取平均值。滤液浓度和纸料留着率计算同实例1。
实例9取500ml纸料倒入动态滤水仪圆筒中，在1000rpm搅拌速度下加入0.001g合成水滑石胶体A(按合成水滑石的固形物算，占绝干纸料的0.05％)，并混合60秒钟，将搅拌速度降至750rpm，加入阴离子聚合物A0.0016g(按阴离子聚合物A的固形物算，占绝干纸料的0.08％；)，搅拌30秒钟，开始计时脱水，并收集最初的100ml滤液，以去离子水为参比样测定滤液吸光度，将上述实验重复三次，取平均值。滤液浓度和纸料留着率计算同实例1。
实例10取500ml纸料倒入动态滤水仪圆筒中，在1500rpm搅拌速度下加入0.001g合成水滑石胶体A(按合成水滑石的固形物算，占绝干纸料的0.05％)，并混合60秒钟，将搅拌速度降至1000rpm，加入阴离子聚合物A0.0016g(按阴离子聚合物A的固形物算，占绝干纸料的0.08％；)，搅拌60秒钟，将转速降至750rpm，加入阳离子聚合物A0.0002g(按阳离子聚合物的固形物算，占绝干纸料的0.01％)，搅拌30秒钟，开始计时脱水，并收集最初的100ml滤液，以去离子水为参比样测定滤液吸光度，将上述实验重复三次，取平均值。滤液浓度和纸料留着率计算同实例1。
实例11取500ml纸料倒入动态滤水仪圆筒中，在750rpm搅拌速度下加入0.012g合成水滑石胶体A(按合成水滑石的固形物算，占绝干纸料的0.6％)，搅拌30秒钟，开始计时脱水，并收集最初的100ml滤液，以去离子水为参比样测定滤液吸光度，将上述实验重复三次，取平均值。滤液浓度和纸料留着率计算同实例1。
实例12取500ml纸料倒入动态滤水仪圆筒中，在1000rpm搅拌速度下0.012g合成水滑石胶体A(按合成水滑石的固形物算，占绝干纸料的0.6％)，混合60秒钟，将搅拌速度降至750rpm，加入阳离子聚合物A0.0002g(按阳离子聚合物的固形物算，占绝干纸料的0.01％)，搅拌30秒钟，开始计时脱水，并收集最初的100ml滤液，以去离子水为参比样测定滤液吸光度，将上述实验重复三次，取平均值。滤液浓度和纸料留着率计算同实例1。
实例13取500ml纸料倒入动态滤水仪圆筒中，在1000rpm搅拌速度下加入0.012g合成水滑石胶体A(按合成水滑石的固形物算，占绝干纸料的0.6％)，混合60秒钟，将搅拌速度降至750rpm，加入阴离子聚合物A0.0016g(按阴离子聚合物A的固形物算，占绝干纸料的0.08％；)，搅拌30秒钟，开始计时脱水，并收集最初的100ml滤液，以去离子水为参比样测定滤液吸光度，将上述实验重复三次，取平均值。滤液浓度和纸料留着率计算同实例1。
实例14取500ml纸料倒入动态滤水仪圆筒中，在1500rpm搅拌速度下加入0.012g合成水滑石胶体A(按合成水滑石的固形物算，占绝干纸料的0.6％)，混合60秒钟，将搅拌速度降至1000rpm，加入阴离子聚合物A0.0016g(按阴离子聚合物A的固形物算，占绝干纸料的0.08％；)，搅拌混合60秒钟，将搅拌速度降至750rpm，加入阳离子聚合物A0.0002g(按阳离子聚合物的固形物算，占绝干纸料的0.01％)，搅拌30秒钟，开始计时脱水，并收集最初的100ml滤液，以去离子水为参比样测定滤液吸光度，将上述实验重复三次，取平均值。滤液浓度和纸料留着率计算同实例1。
实例15取500ml纸料倒入动态滤水仪圆筒中，在1000rpm搅拌速度下加入0.02g合成水滑石胶体A(按合成水滑石的固形物算，占绝干纸料的1％)，混合60秒钟，将搅拌速度降至750rpm，加入阴离子离子聚合物A0.0016g(按阴离子聚合物A的固形物算，占绝干纸料的0.08％；)，搅拌30秒钟，开始计时脱水，并收集最初的100ml滤液，以去离子水为参比样测定滤液吸光度，将上述实验重复三次，取平均值。滤液浓度和纸料留着率计算同实例1。
实例16取500ml纸料倒入动态滤水仪圆筒中，在1500rpm搅拌速度下加入0.02g合成水滑石胶体A(按合成水滑石的固形物算，占绝干纸料的1％)，混合60秒钟，将搅拌速度降至1000rpm，加入阴离子聚合物A0.0016g(按阴离子聚合物A的固形物算，占绝干纸料的0.08％；)，搅拌混合60秒钟，将搅拌速度降至750rpm，加入阳离子离子聚合物A0.0002g(按阳离子聚合物A的固形物算，占绝干纸料的0.01％；)，搅拌30秒钟，开始计时脱水，并收集最初的100ml滤液，以去离子水为参比样测定滤液吸光度，将上述实验重复三次，取平均值。滤液浓度和纸料留着率计算同实例1。
实例7-16的实验结果见表2。
表2水滑石加入量对助留效果的影响
实例17-19说明阴离子聚合物加入量的在微粒助留中的作用，浆料处理、纸料制备和滤液浓度测定方法同实例1-6。
实例17取500ml纸料倒入动态滤水仪圆筒中，在1500rpm搅拌速度下加入0.01g合成水滑石A胶体(按合成水滑石的固形物算，占绝干纸料的0.5％)，混合60秒钟，将搅拌速度降至1000rpm，加入阴离子聚合物A0.0002g(按阴离子聚合物A的固形物算，占绝干纸料的0.01％；)，搅拌混合60秒钟，将搅拌速度降至750rpm，加入阳离子聚合物A0.0002g(按阳离子聚合物的固形物算，占绝干纸料的0.01％)，搅拌30秒钟，开始计时脱水，并收集最初的100ml滤液，以去离子水为参比样测定滤液吸光度，将上述实验重复三次，取平均值。滤液浓度和纸料留着率计算同实例1。
实例18同实例17，只是将阴离子聚合物A的加入量变为0.001g(按阴离子聚合物A的固形物算，占绝干纸料的0.05％；)。
实例19同实例17，只是将阴离子聚合物A的加入量变为0.002g(按阴离子聚合物A的固形物算，占绝干纸料的0.1％；)。
实例20同实例17，只是将阴离子聚合物A的加入量变为0.004g(按阴离子聚合物A的固形物算，占绝干纸料的0.2％；)。
实验结果见表3。
表3阴离子聚合物加填量对助留效果的影响
实例21-24说明各种水滑石的助留效果，浆料处理、纸料制备和滤液浓度测定方法同实例1-6。
实例21取500ml纸料倒入动态滤水仪圆筒中，在1500rpm搅拌速度下加入0.01g合成水滑石胶体B(按合成水滑石的固形物算，占绝干纸料的0.5％)，混合60秒钟，将搅拌速度降至1000rpm，加入阴离子聚合物A0.0016g(按阴离子聚合物A的固形物算，占绝干纸料的0.08％；)，搅拌混合60秒钟，将搅拌速度降至750rpm，加入阳离子聚合物A0.0002g(按阳离子聚合物的固形物算，占绝干纸料的0.01％)，搅拌30秒钟，开始计时脱水，并收集最初的100ml滤液，以去离子水为参比样测定滤液吸光度，将上述实验重复三次，取平均值。滤液浓度和纸料留着率计算同实例1。
实例22重复实例21，只是将合成水滑石B换成合成类水滑石胶体C。
实例23重复实例21，只是将合成水滑石B换成合成水滑石胶体D。
实例24重复实例21，只是将合成水滑石B换成合成水滑石胶体E。
实验结果见表4表4不同合成水滑石胶体的微粒助理作用
实例25取500ml纸料倒入动态滤水仪圆筒中，在1500rpm搅拌速度下加入0.01g合成水滑石胶体A(按合成水滑石的固形物算，占绝干纸料的0.5％)，混合60秒钟，将搅拌速度降至1000rpm，加入阴离子聚合物B0.0016g(按阴离子聚合物B的固形物算，占绝干纸料的0.08％；)，搅拌混合60秒钟，将搅拌速度降至750rpm，加入阳离子聚合物B0.0002g(按阳离子聚合物的固形物算，占绝干纸料的0.01％)，搅拌30秒钟，开始计时脱水，并收集最初的100ml滤液，以去离子水为参比样测定滤液吸光度，将上述实验重复三次，取平均值。滤液浓度和纸料留着率计算同实例1。所得纸料留着率为64.9％。
权利要求
1.一种提高纸料留着率的方法，其特征在于包括以下步骤，在纸料制备工段将占纸料重量0.001-2％的阳离子无机微粒加入浓浆或稀释后的浆料中，经混合浆泵或其它的剪切设备与纸料充分混合后，加入占纸料重量0.0001-1％的高分子阴离子聚合物，形成絮聚体；所述的阳离子无机微粒为层状混合金属氢氧化物。
2.根据权利要求1所述的提高纸料留着率的方法，其特征在于上述形成絮聚体后，经压力筛剪切作用后或不经剪切作用，在纸料上网之前加入占纸料重量0.00001-0.5％的高分子阳离子聚合物。
3.根据权利要求1或2所述的提高纸料留着率的方法，其特征在于所述阳离子无机微粒的加入量占纸料重量的0.05-1％，所述高分子阴离子聚合物的加入量占纸料重量的0.01-0.2％，所述的高分子阳离子聚合物的加入量一般为纸料重量的0.005-0.04％。
4.根据权利要求1或2所述的提高纸料留着率的方法，其特征在于所述阳离子无机微粒为天然水滑石、合成水滑石或类水滑石的至少一种。
5.根据权利要求1或2所述的提高纸料留着率的方法，其特征在于所述高分子阴离子聚合物为分子量在1000,000以上的阴离子聚丙烯酰胺，阴离子聚丙烯酰胺的水解度不大于50％。
6.根据权利要求1或2所述的提高纸料留着率的方法，其特征在于所述的高分子阴离子聚合物为丙烯酰胺与阴离子单体的共聚物，共聚物分子量大于1000,000，阴离子单体的摩尔比例不大于50％。
7.根据权利要求1或2所述的提高纸料留着率的方法，其特征在于所述的高分子阳离子聚合物为分子量大于1000,000的阳离子聚丙烯酰胺。
8.根据权利要求1或2所述的提高纸料留着率的方法，其特征在于所述的高分子阳离子聚合物为丙烯酰胺与阳离子单体的共聚物，共聚物的分子量大于1000,000，阳离子单体的摩尔比例小于40％。
9.根据权利要求1或2所述的提高纸料留着率的方法，其特征在于所述的阳离子无机微粒的粒度小于2000nm，带有正电荷，Zeta电位不低于10mv。
10.根据权利要求1或2所述的提高纸料留着率的方法，其特征在于所述的阳离子无机微粒的粒度小于500nm，Zeta电位不低于+20mv。
全文摘要
本发明涉及一种在纸和纸板生产中提高纸料在抄纸网上留着率的方法，特别涉及一种阳离子微粒助留技术。本发明的方法，包括以下步骤在纸料制备工段将占纸料重量0.001－2％阳离子无机微粒加入浓浆或稀释后的浆料中，经混合浆泵或其它的剪切设备与纸料充分混合后，加入占纸料重量0.0001－1％的高分子阴离子聚合物，形成絮聚体；所述的阳离子无机微粒为层状混合金属氢氧化物。本发明的有益效果是，具有助留效果好、稳定性好、非现场制备、操作方便。
文档编号D21H17/00GK1600987SQ20041003579
公开日2005年3月30日 申请日期2004年10月10日 优先权日2004年10月10日
发明者刘温霞, 张克庆 申请人:山东轻工业学院