[发明专利]造纸助留助滤剂球磨有机改性膨润土的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及造纸微粒助留助滤剂，具体涉及用于造纸助留助滤体系的球磨有机改性膨润土的制备方法及其应用。

背景技术

膨润土的有效成分为蒙脱石，蒙脱石在膨润土中的质量含量约占90%，我国已探明的膨润土总储量位居世界第二位。由于膨润土的大量存在和广泛应用，我国造纸工作者已经将其作为造纸湿部化学的助留助滤剂使用。随着新型多元微粒助留助滤体系的兴起，膨润土也起着越来越重要的作用。膨润土不仅能够协同其他助留助滤剂，提高助留助滤效果，还可以作为湿部有效的净化剂，其表面能够吸附阴离子和非离子胶体物质，从而降低湿部树脂和其他沉积物的含量，改善纸机运转性能和提高纸机的生产能力。

膨润土是由层状晶格结构组成，在两层顶点相对的硅氧四面体之间，夹一层铝氧八面体，化学式为A_0.6Al_2.6Mg_1.4Si₈O₂₀(OH)₄，其中A是指阳离子，如：Na⁺，K⁺，0.5Ca²⁺。膨润土晶层与晶层之间以范德华力结合，键能较弱，易解离。水分子能够进入晶层中间，使晶层键断裂、层间距增加，引起晶格定向膨胀，层间距可由原来的0.91nm增加到0.95nm；同时晶胞带有许多阳离子和羟基亲水基，因此它表现出强烈的亲水性。有些膨润土可以吸收5倍于其质量的水，而其体积能膨胀至吸水前的20～30倍。膨润土晶层间阳离子能够吸附水分子形成水化阳离子，因而可以用插层法引入有机阳离子从而取代水化阳离子，使原来膨润土的层间距进一步增大，形成有机膨润土，增加其吸附能力。同时细小化的膨润土，由于其表面积的增加，能够使膨润土与其他化学品有更多的结合点；粒度小、分散性好的膨润土在造纸湿部中能更好的提高浆料细小组分的留着率，其中粒度是影响膨润土助留效果的关键因素，较小的粒度有助于提高纸浆的留着率，同时能改善纸机网部的滤水性能，改善纸品的匀度，保持纸页良好的成形性，提高湿纸页的干度，改善高加填状况下纸页性能。

但膨润土传统的活化改性是经过大量的酸液或盐溶液浸泡后过滤、脱水、烘干制得；而干法改性则需要在较高的温度下焙烧。这两种改性方法都较复杂，设备投资大，因而成本较高。而且难以保证产品的均一性，易造成表面活性剂的污染，产生的废水对环境的污染也较重。

发明内容

为解决上述膨润土改性工艺的不足，本发明的目的在于提供一种工艺较简单、生产成本较低、应用效果较好的造纸助留助滤剂球磨有机改性膨润土的制备方法。

本发明的另一目的还在于提供球磨有机改性膨润土在纸浆助留助滤中的应用。

本发明的球磨有机改性膨润土是采用高聚物溶液十八烷基三甲基溴化铵(STAB)直接插入法对膨润土进行有机化学改性，并对改性的膨润土球磨细小化而制得。其制备方法简单，无中间产物。

本发明的目的具体通过下述技术方案实现：

（1）膨润土的预处理：将过200目筛后的膨润土分散于水中，形成质量百分比为3～15% 的膨润土悬浮液，搅拌0.5～1h后再超声分散10～30min，得分散后膨润土悬浮液；

（2）膨润土的有机改性：将质量相当于膨润土悬浮液中膨润土质量10～50%的表面活性剂十八烷基三甲基溴化铵溶于蒸馏水中，配成质量百分比为10～50%的溶液，然后将所述溶液加入到分散后膨润土悬浮液中，搅拌5～10min，在水浴中反应1～4h后得反应液；所述水浴温度为60～90℃；将反应液用蒸馏水冲洗并抽滤多次，直到冲洗出的滤液在AgNO₃滴定下无白色沉淀为止，将抽滤所得的滤饼干燥至恒重，得有机改性膨润土；

（3）膨润土的球磨改性：将所述有机改性膨润土置于球磨机中进行球磨，球磨时间为1h～4h，待球磨罐自然降温后取出球磨后的有机改性膨润土，过200目筛。

所述球磨机的转速为200～600r/min。

所述球磨机采用10mm直径的钢球。

所述步骤（3）球磨罐中有机改性膨润土与钢球的料球质量比为1：1～15，料球体积占球磨罐体积的的1/3。

为进一步实现本发明目的，所述步骤（2）中表面活性剂质量优选为膨润土质量的20～45%；水浴温度优选为70～80℃，水浴时间优选为1.5～3h。