基于置换抽滤两步法屏蔽造纸纤维氢键的方法
【专利摘要】本发明公开了基于置换抽滤两步法屏蔽造纸纤维氢键的方法，涉及造纸助剂增强机理领域。包括以下步骤：（1）将纸浆置于在容器中，并加入水和丙酮，搅拌均匀，得到经过屏蔽处理的纸浆；（2）将经过屏蔽处理的纸浆倒入抽滤设备中，抽真空，得到纸片；（3）将纸片放入上方设有通风橱的烘干器中烘干，得到干燥的纸片；（4）将干燥的纸片置于恒温恒湿环境下，得到经屏蔽造纸纤维氢键的纸张。本方法抄造的纸张可以屏蔽80%以上的分子间氢键。所采用的抄片是采用抽滤的方法，避免有机溶剂进入废水系统进而对环境造成危害，同时对有机溶剂进行回收再利用也减轻了经济负担。在烘干纸片过程中加入了废气回收过程，避免对人体和环境造成危害。
【专利说明】基于置换抽滤两步法屏蔽造纸纤维氢键的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及造纸助剂增强机理领域，特别涉及基于置换抽滤两步法屏蔽造纸纤维氢键的处理方法。
【背景技术】
[0002]造纸增强剂是造纸助剂的一个重要种类，它提供纸张所需要的强度，特别对于再生纸来说，其回用过程中碎浆打浆的工艺处理，会使得纤维的品质产生衰变，进而使得成纸的各方面特性较之前有明显下降，因此如今再生纸的增强剂是一个热门研究方向。然而，大多数该类助剂的增强机理语焉不详，而且也并无一个排除其他干扰的评判体系证明助剂确实对纸张有增强作用。
[0003]氢键在纤维与纤维间结合力中占具重要地位，对纸页强度性能有着重要作用。氢键是分子间的微弱作用力，在质子部分远离电子时容易形成。它是由极性很强的A—H键上的氢原子跟另一个键(可存在于同一种或另一种分子中)上电负性很强、原子半径较小的B原子(如F、O、N等)的孤对电子之间相互吸引而成的一种键(A— Η...Β)。纤维素分子中的每个葡萄糖基环上均有3个羟基，分别位于第2、第3、第6位碳原子上，其中C6位上的羟基为伯醇羟基，而C2、C3上的羟基是仲醇羟基。纤维素大分子之间，纤维素和水分子之间，或者纤维素大分子内部都可以形成氢键。纤维素的葡萄糖单元上极性很强的(-0Η)基中的氢原子与另一个键上电负性很大的氧原子上的孤对电子，相互吸引而形成氢键(-0-Η…0)，由于纤维素大分子以基环为重复单元，每一个基环内含有3个羟基(-0Η)，这些羟基可以在纤维素大分子内和纤维素大分子间形成分子内氢键或分子间氢键，构成巨大的氢键网格。
[0004]综上，若想单独测量出助剂对成纸的强度增加值，就需要屏蔽掉至少是大部分的氢键。因此，研究出一种能够屏蔽造纸纤维氢键的方法就成为研究造纸助剂增强机理的必要条件。
[0005]目前的屏蔽氢键的方法不多，之前的方法多是采用单独的溶剂置换法对氢键进行屏蔽。但此方法对纤维间的氢键屏蔽效果有限，一般只能达到40%-50%左右的屏蔽率，因此并不能真实反映制得助剂对纤维的强度贡献；而且所采用的有机溶剂多排放到环境之中，还会对环境造成污染。本方法采用多次丙酮洗涤置换，并采用抽滤法抄片，一方面保证屏蔽掉尽可能多的氢键，使得纸张的强度可以真实地反映出助剂的作用，另一方面采用的溶剂可以循环利用，不必排到自然当中，也避免了对于环境造成的污染。
【发明内容】
[0006]本发明目的在于提供溶剂置换结合抽滤来屏蔽氢键的方法，用以解决没有在排除其他干扰的情况下证明助剂确实对纸张有增强作用的评判体系的现状。
[0007]本发明的目的通过以下技术方案实现:
[0008](I)将纸浆置于在容器中，并加入水和丙酮，搅拌均匀，得到经过屏蔽处理的纸浆；[0009](2)将经过屏蔽处理的纸浆倒入抽滤设备中，抽真空，得到纸片；
[0010](3)将纸片放入上方设有通风橱的烘干器中烘干，得到干燥的纸片；
[0011](4)将干燥的纸片置于恒温恒湿环境下，经24?36小时之后得到经屏蔽造纸纤维氢键的纸张。
[0012]上述方法中，步骤(I)中所述纸浆为水分质量占纸浆质量在70%?80%的再生OCC纸浆。
[0013]上述方法中，步骤(I)中所述水和丙酮的体积比分别为90/10?5/95。
[0014]上述方法中，步骤(2)中所述抽滤设备的漏斗直径为10cm，抄取纸片定量为60?100g/m2。
[0015]上述方法中，步骤(4)中所述恒温恒湿环境中的温度为23?26°C，湿度为50%?55%。
[0016]上述方法中，制得的经屏蔽造纸纤维氢键的纸张各项干强度指标较未经基于置换抽滤两步法屏蔽造纸纤维氢键的方法处理的纸张各项干强度指标下降了 18%-80%。
[0017]上述方法中，所述的各项干强度指标分别为断裂长、抗张指数及耐破指数。
[0018]与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果:
[0019](I)本方法抄造的纸张可以屏蔽80%以上的分子间氢键，使得加入助剂之后的成纸所表现出来的强度大部分为助剂所提供，更真实地反映了助剂对纸张强度的贡献。而且对后续一些测试排除了氢键带来的干扰。
[0020](2)本方法所采用的抄片机并非常规的抄片机，而是采用抽滤的方法，避免有机溶剂进入废水系统进而对环境造成危害，同时对有机溶剂进行回收再利用也减轻了经济负担。
[0021](3)本方法在烘干纸片过程中加入了废气排放过程，避免对人体和环境造成危害。【具体实施方式】
[0022]下面结合实施例，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0023]实施例1
[0024]为抄造60g/m2定量的纸张，分别称取水分质量占纸浆质量为77.7%的纸浆8.448g于五个容器中，分为五组。其中第一组加入500mL水，不加入丙酮。第二组加入同样的纸浆，加入450mL水和50mL丙酮。第三组加入同样的纸浆，加入250mL水和250mL丙酮。第四组加入同样的纸浆，加入50mL水和450mL丙酮。第五组加入同样的纸浆，不加水并加入500mL丙酮。
[0025]将五组纸浆分别倒入容器中搅拌均匀，并倒入抽滤设备中抽滤成片，烘干后置于温度为23°C，湿度为50%的恒温恒湿条件下24小时后，测量纸张的各项干强度指标即断裂长、抗张指数及耐破指数。
[0026]测量纸张的物理强度得到的结果如表I所示。
[0027]表1.本方法抄造的纸片的物理强度[0028]
【权利要求】
1.基于置换抽滤两步法屏蔽造纸纤维氢键的方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)将纸浆置于在容器中，并加入水和丙酮，搅拌均匀，得到经过屏蔽处理的纸浆； (2)将经过屏蔽处理的纸浆倒入抽滤设备中，抽真空，得到纸片； (3)将纸片放入上方设有通风橱的烘干器中烘干，得到干燥的纸片； (4)将干燥的纸片置于恒温恒湿环境下，经24-36小时之后得到经屏蔽造纸纤维氢键的纸张。
2.根据权利要求1所述基于置换抽滤两步法屏蔽造纸纤维氢键的方法，其特征在于，步骤(I)中所述纸浆为水分质量占纸浆质量在70%~80%的再生OCC纸浆。
3.根据权利要求1所述基于置换抽滤两步法屏蔽造纸纤维氢键的方法，其特征在于，步骤(I)中所述水和丙酮的体积比分别为90/10-5/95。
4.根据权利要求1所述基于置换抽滤两步法屏蔽造纸纤维氢键的方法，其特征在于，步骤(2)中所述抽滤设备的漏斗直径为10cm，抄取纸片定量为60-l00g/m2。
5.根据权利要求1所述基于置换抽滤两步法屏蔽造纸纤维氢键的方法，其特征在于，步骤(4)中所述恒温恒湿环境中的温度为23~26°C，湿度为50%~55%。
6.根据权利要求1所述基于置换抽滤两步法屏蔽造纸纤维氢键的方法制得的经屏蔽造纸纤维氢键的纸张各项干强度指标较未经基于置换抽滤两步法屏蔽造纸纤维氢键的方法处理的纸张各项干强度指标下降了 18%-80%。
7.根据权利要求5所述基于置换抽滤两步法屏蔽造纸纤维氢键的方法，其特征在于，所述的各项干强度指标分别为断裂长、抗张指数及耐破指数。
【文档编号】D21H21/18GK103451997SQ201310375696
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年8月23日 优先权日:2013年8月23日
【发明者】万金泉, 李想, 马邕文, 王艳, 黄明智, 陈杨梅 申请人:华南理工大学