1.本发明涉及半纤维素溶液的制备技术领域，尤其涉及一种接枝共聚阳离子型半纤维素的制备方法及应用。
背景技术：
2.虽然半纤维素广泛分布于植物中，但是因为结构的复杂性限制了它们在工业中的应用。半纤维素具有两个显著特点：(1)半纤维素的溶解性存在显著的不同，含有一个或两个游离羟基的天然半纤维素是亲水性的，而合成的半纤维素聚合物通常是疏水性的；(2)半纤维素的化学和分子结构各不相同，例如分枝的、无定形的、由不同单糖组成(异聚糖)和不同的功能基组成(例如，羟基，乙酸基，甲氧基)等等。这两个特点导致半纤维素在化学行为上与纤维素和淀粉不同，从而限制了其在工业上的应用。然而，这些缺点能够通过改性，如羟基的氧化、水解、还原、醚化、酯化及交联等方法来克服。
3.半纤维素与低分子醇类相似，半纤维素上的羟基可与酸反应生成半纤维素酯，半纤维素的羟基可与不同类型的醚化试剂反应生成半纤维素醚。常见的半纤维素醚化反映有羧甲基化、季胺化、苄基化和甲氧基化反应等。可与通过半纤维素羟基的醚化反应来增加半纤维素的水溶性、阳电性、疏水性、表面活性等特性，从而使半纤维素在制药、污水处理、造纸助剂、热塑性材料、食品添加剂方面具有很大的应用潜力。
4.纸浆中保留或加入半纤维素有利于纸浆的打浆，这是因为半纤维素比纤维素更容易水化润胀，而纤维的润胀对纤维的细纤维化是十分有利的。半纤维素吸附到纤维素上，增加了纤维的润胀和弹性，因此能够降低打浆能耗，得到理想的纸浆强度。另外，短时间内打浆，加入半纤维素能够改善浆的性能(更好的成型和更快的滤水)。总之，在低成本、高速纸机上能够得到较好强度的纸张。
5.半纤维素具有一定的亲水性能，这将造成细胞壁的润胀，可赋予纤维弹性。在纸页成型过程中有利于纤维的构造和纤维间的结合。因此，半纤维素的加入影响了表面纤维的吸附，对纸张强度有较大影响。此外，半纤维素分子链上有大量的羟基，可与纤维素形成氢键，增强了纤维间的结合力，可以有效提高纸张强度。
6.除此之外，半纤维素的季铵化反应能够增加半纤维素的水溶性、得率及其阳离子性或两性离子性等特性。本发明是制备成稳定性好的半纤维素溶液型状态，而用传统季胺化反应制备出的半纤维素溶液，粘度较低，用作造纸湿部添加剂在造纸过程中吸附能力变弱，减少了纤维间的结合力，因而降低了纸张强度。另外，本发明利用过硫酸铵引发剂接枝共聚再进行醚化反应，采用接枝共聚的方法，将半纤维素溶液粘度增加，从而增加纤维间的结合力，得到接枝效率高、稳定性好，高粘、高取代度、储存稳定性好的阳离子半纤维素溶液，作为造纸湿部添加剂能有效地提高填料的留着率、改善浆料滤水性能。
技术实现要素：
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案。
8.一种接枝共聚阳离子型半纤维素的制备方法，其原料包括以下质量份的组分：半纤维素100份、引发剂1.3-1.5份、丙烯酰胺2.5-2.7份、交联剂2-3份、阳离子醚化剂22-25份、杀菌剂1.8-2份、水400-700份。
9.优选地，所述引发剂包括过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钾-亚硫酸氢钠的一种或多种。
10.优选地，所述交联剂包括环氧氯丙烷、三偏磷酸钠中的一种或多种。
11.优选地，所述阳离子醚化剂包括3-氯-2-烃丙基三甲基氯化铵和2,3-环氧丙基三甲基氯化铵中的一种或多种。
12.优选地，所述杀菌剂包括三丁基氯化锡、苯并异噻唑啉酮中的一种或多种。
13.优选地，所述液碱为naoh溶液；所述酸包括柠檬酸、盐酸、硫酸或醋酸中的一种或多种。
14.一种接枝共聚阳离子型半纤维素的制备方法，具体包括以下步骤：
15.(1)将半纤维素粉末溶于一定量去离子水中，搅拌均匀得到半纤维素溶液；
16.(2)将半纤维素溶液加入碱液调ph至9-10.0，升温到85-90℃，反应0.5-2h，向其中加入引发剂和丙烯酰胺单体，使其在碱性环境中继续反应0.5-2h，记作e1；
17.(3)向e1中加入适量的交联剂，并在85-90℃条件下继续反应2-3h，记作e2；
18.(4)降温至50-60℃，向e2中加入适量阳离子醚化剂，持续反应5-6h，记作e3；
19.(5)醚化反应结束后，向e3中加入适量的酸调节ph至6.5-7.5，然后降温至30-45℃；
20.(6)降温结束后，加入适量杀菌剂，然后过筛得到接枝阳离子半纤维素溶液。
21.本发明还提供一种接枝共聚阳离子半纤维素溶液，其由如上所述的接枝共聚阳离子半纤维素溶液制备方法制得。
22.本发明还提供如上所述的一种接枝共聚阳离子半纤维素溶液在造纸湿部添加剂中的应用。
23.本发明利用过硫酸铵引发剂接枝共聚再进行醚化反应，接枝效率高、稳定性好，得到高粘、高取代度、储存稳定性好的阳离子半纤维素溶液，作为造纸湿部添加剂能有效地提高填料的留着率、改善浆料滤水性能，可以有效提高纸张强度。
具体实施方式
24.结合下面实施例对本发明进行进一步的阐述，但本发明的保护范围并不限于此。
25.本发明中的仪器或原料未注明生产厂商的，均为常规商业化仪器或原料。
26.本发明实施例中涉及的检测指标如未提及，均采用本领域常规检测方法进行检测。
27.实施例1
28.一种接枝共聚阳离子型半纤维素的制备方法，包括以下步骤：
29.(1)在四口烧玻璃反应釜中加入100g半纤维素粉末和500g去离子水并不断搅拌，得到半纤维素溶液；
30.(2)加入naoh碱液调节ph至9-10.0，升温到85℃，反应1h，向其中加入1.3g过硫酸钾和2.5g丙烯酰胺单体，使其在碱性环境中反应1h，记作e1；
31.(3)e1中加入2g环氧氯丙烷，并在90℃条件下继续反应2h，记作e2；
32.(4)降温至50℃，向e2中加入20g 3-氯-2-烃丙基三甲基氯化铵，在50℃条件下持续反应6h，记作e3；
33.(5)醚化反应结束后，向e3中加入硫酸调节ph至6.5，然后降温至40℃；
34.(6)降温结束后，向里面加入1.8g苯并异噻唑啉酮，然后过325目筛即得接枝共聚阳离子半纤维素溶液。
35.实施例2
36.一种接枝共聚阳离子型半纤维素的制备方法，包括以下步骤：
37.(1)在四口烧玻璃反应釜中加入120g半纤维素粉末和500g去离子水并不断搅拌，得到半纤维素溶液；
38.(2)加入naoh碱液调节ph至9-10.0，升温到90℃，反应1h，向其中加入1.5g过硫酸铵和2.6g丙烯酰胺单体，使其在碱性环境中反应1h，记作e1；
39.(3)向e1中加入2.1g环氧氯丙烷，并在90℃条件下继续反应2h，记作e2；
40.(4)降温至50℃，向e2中加入22g 3-氯-2-烃丙基三甲基氯化铵，在50℃条件下持续反应6h，记作e3；
41.(5)醚化反应结束后，向e3中加入适量的盐酸调节ph至6.5，然后降温至40℃；
42.(6)降温结束后，加入2g苯并异噻唑啉酮，然后过325目筛即得接枝共聚阳离子半纤维素溶液。
43.实施例3
44.一种接枝共聚阳离子型半纤维素的制备方法，包括以下步骤：
45.(1)在四口烧玻璃反应釜中加入130g半纤维素粉末和500g去离子水并不断搅拌，得到半纤维素溶液；
46.(2)加入naoh碱液调ph至9-10.0，升温到90℃，反应1h，向其中加入1.5g过硫酸钾-亚硫酸氢钠和2.7g丙烯酰胺单体，使其在碱性环境中反应1h，记作e1；
47.(3)e1中加入3g环氧氯丙烷，并在90℃条件下继续反应2h，记作e2；
48.(4)降温至50℃，向e2中加入25g 3-氯-2-烃丙基三甲基氯化铵，在50℃条件下持续反应6h，记作e3；
49.(5)醚化反应结束后，向e3中加入适量的冰醋酸调节ph至中性，ph至6.5，然后降温至40℃；
50.(6)降温结束后，向里面加入2g氯化三乙或三丁基锡，然后过325目筛即得接枝共聚阳离子半纤维素溶液。
51.对比例1
52.市售阳离子淀粉(山东熙来淀粉有限公司生产的阳离子淀粉)。
53.实施效果
54.将本发明实施例1-3所制备的接枝共聚阳离子半纤维素溶液与对比样1进行等干助留应用试验，应用试验效果见表1。
55.应用步骤：
56.原料及加料顺序：浆(70％)+阳离子淀粉(6kg/t纸，干/干)+asa(11.5kg/t纸)+填料(30％，混钙)+cpam(0.1kg/t纸，干/干)+微粒子(0.2kg/t纸，干/干)。
57.设计抄造定量80g/m2，将称量好的纸浆搅拌1分钟后，加入阳离子淀粉搅拌1分钟然后依次加入asa、混钙、cpam、微粒子等，搅拌2min，用labtech73-62半自动纸页成型器抄片，经labtech 73-50标准纸页压榨机压榨后，上光机烘干，检测保留、内结合强度等指标。
58.表1.
59.检测项目保留％与对比样相差％内结合强度j/m2与对比样相差％空白79.68/140.84/对比例183.96/160.77/实施例一94.98+13.12176.86+10.00实施例二95.15+13.33178.74+11.18实施例三95.67+13.95177.97+10.69
60.通过以上应用实验结果表明，本发明所制备的接枝共聚阳离子半纤维素溶液的助留效果要好于对比样品。
61.上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。