[发明专利]用于纸张表面施胶的改性淀粉及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于纸张表面施胶的改性淀粉及其制备方法和应用。

背景技术

为了赋予纸张表面有好的平滑度和强度，人们往往通过表面施胶剂改性淀粉的办法来解决。通常采用氧化淀粉，但这种淀粉与纤维亲和性差，损纸回抄时，大部分进入白水系统，使系统BOD和COD值增加，对环保非常有害，同时影响系统Zeta电位，进而影响纸机抄造，而写表面强度不好。由于阳离子淀粉与阴离子纤维和填料具有很强的吸附作用，能很好的被纤维留着，并有减少环境污染。因此国内外争相研制适用于纸张表面施胶的阳离子淀粉，但普通的阳离子淀粉由于其年度和稳定性等方面的原因，不能直接用于表面施胶，必须通过继续改性，以控制其粘度并保证其糊液的稳定性，降低阳离子淀粉的粘度，通常的做法是将淀粉进行氧化，而目前普遍使用次氯酸钠作用氧化剂，但次氯酸钠的反应速度缓慢，在氧化过程中将造成大量可溶性糖类物质的溶出，并产生含氯致癌物质，对生产和环境都造成很大的影响。中国专利文献CN1275991A公开了一种“改性淀粉”，其生产路线是氧化-酯化反应，酯化反应为阴离子反应，它能提高淀粉糊液粘度稳定性等特性，但是对纤维亲和力差，对纸厂形成废水污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于纸张表面施胶的改性淀粉及其制备方法和应用，以克服已有技术所存在的不足。

所述的用于纸张表面施胶的改性淀粉表面施胶淀粉的制备方法，包括如下步骤：

(1)将水和乳化剂混合，得淀粉乳，各个组分的重量百分比为：

淀粉    30～40％

乳化剂    0.02～0.06％

水    余量。

搅拌下加入缓溶剂，升温至45-60℃，加入催化剂调节体系的pH为11～12；

所述的淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉、木薯淀粉及马铃薯淀粉中的一种；

所述乳化剂选自十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵或十八烷基三甲基氯化铵，加入量为淀粉重量的4-10％；

所述的缓溶剂为硫酸钠、氯化钠、硫酸钾等中的一种，加入量为淀粉重量的5-10％；

所述的催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化铵中的一种；

(2)加入阳离子醚化剂与水配制的水溶液，反应5～7小时，冷却，用中和剂调体系pH至6.5-9.0，得阳离子淀粉，测得取代度为0.02-0.05；

所述阳离子醚化剂为三乙胺与环氧氯丙烷的反应产物；

阳离子醚化剂水溶液的重量浓度为30～50％，阳离子醚化剂的用量为淀粉重量的5～10％；

所述的中和剂为盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、甲酸或冰醋酸中的一种或两种；

(3)加入粘度稳定剂，搅拌分散，然后收集固体产物，即为所述的用于纸张表面施胶的改性淀粉；

所述的粘度稳定剂为醋酸乙烯酯、琥珀酸酐、二羧酸半酐、三聚磷酸钠中的一种或两种混合物，加入量为淀粉重量的2-5％；

所述阳离子醚化剂的制备方法，包括如下步骤：

将三乙胺加入重量浓度为30～36.5％的盐酸水溶液至溶液的pH为6.5～7.5，优选7，然后滴加环氧氯丙烷，滴加时间为0.5～1.5小时，反应2.5～3.5小时，然后从反应产物中收集阳离子醚化剂；

三乙胺和环氧氯丙烷的摩尔比为1∶1；

所述的收集采用本领域常规方法，例如采用减压浓缩后用丙酮洗涤；

本发明的基本原理是利用淀粉分子中的阳电荷取代基吸附纸浆纤维，使得在造纸损纸回用时，淀粉仍然吸附在纤维上，从而增加纸张强度，消除表面施胶淀粉对废水处理的影响，利用粘度稳定剂进行粘度控制，使得淀粉可以在较高浓度下使用，从而进一步提高纸张的表面强度和平滑度等指标。

本发明淀粉与带阴电性的纤维结合良好，大大减少纸厂污染的表面施胶淀粉的生产工艺。本发明工艺简单，反应时间短，同时不会生成有害副产物，减少了环境危害，更重要的是粘度稳定，表面性能优异，使纸张彩印色彩更鲜艳，且大大增加与纸张的亲和力，损纸回用几乎100％保留在纤维上。

本发明产品能有效的提高纸张表面强度，同时减少浆内助留、助滤剂和废水絮凝剂的用量。本发明产品分子中同时具有阳离子取代基和稳定基团。应用时需先用水浸泡15min-30min，在90-95℃保温10-15min；本发明产品能被纸纤维静电吸附，有效的提高纸张表面强度、印刷适性和鲜艳度，减小浆内助留、助滤剂和废水絮凝剂的用量，还具有生产工艺简单，留着率高等特点。

具体实施方式

实施例1

(1)醚化剂的制备：