[发明专利]一种碳酸钙-淀粉基造纸填料及其半干法制备工艺

说明书

本发明公开了一种碳酸钙‑淀粉基造纸填料及其半干法制备工艺。该方法的主要内容：先将淀粉加热糊化，使淀粉的分子链打开，然后加入脂肪酸，再加入碱调节体系的pH，使淀粉分子与脂肪酸分子发生反应形成复合物，待淀粉‑脂肪酸复合物完全形成后，使其与碳酸钙粉末反应，在碳酸钙表面形成一层均匀的淀粉膜，为了增大淀粉膜的抗剪切能力，在淀粉膜形成的过程中加入淀粉的交联剂使淀粉膜更加坚固，最后经过一段时间的熟化，制得改性造纸填料。本发明制备过程用水量很少，节约用水，同时减少了制备过程废水的处理难度。制备完成后无需再经过过滤、蒸发、浓缩等手段提高浓度，可减少能耗。产品为干粉状态，便于运输和储存，运输和储存的成本都较低。

技术领域

本发明涉及一种碳酸钙-淀粉基造纸填料及其半干法制备工艺，具体地说是涉及碳酸钙改性填料制备中淀粉原料的选取、淀粉的糊化处理、淀粉与脂肪酸的复合反应、改性填料的抗剪切处理、填料的熟化处理，最终制得改性填料。

背景技术

在造纸中，填料是仅次于纤维的第二大加填物质，造纸填料可以增加纸张的白度、不透明度、平滑度等指标，可以很好的改善纸张的光学性质，并且一般情况下填料的价格仅为纤维价格的五分之一左右，使用造纸填料可以很大程度地降低纸张的成本，一般书写用纸的填料添加量在20%左右，并且一些特殊的工业用纸，如阻燃纸、装饰纸、垫圈纸的填料添加量甚至高达70%-80%。在填料给纸张带来优异性能及降低纸张成本的同时，由于纸张的强度取决于构成纸张的纤维之间的氢键结合，但是无机填料与纤维之间却无法形成化学键结合，并且填料的加入还会影响纤维与纤维之间氢键的结合，从而使纸张的强度性能降低很多。因此对于新型填料的制备意义重大。

在现代造纸过程中，碳酸钙由于其的高白度，高不透明度，较低的价格，以及储量丰富，来源广等特点，碳酸钙是目前造纸填料行业应用最广泛的填料，目前碳酸钙作为造纸填料的主要改性技术有：细胞腔加填技术、纤维层间加填技术等，但是这些技术都不成熟，并且成本较高。

目前大多数的造纸填料改性技术都依赖于水为介质来进行，这样不仅耗能较大，而且会造成严重的水污染，不符合当今的绿色可持续经济发展模式。因此，无论是从技术角度，还是经济发展或是环境保护方面，都亟待开发一种高浓、低耗能、低污染的造纸填料改性技术。

发明内容

本发明针对目前造纸填料在纸张强度方面存在的缺点，提供一种基于碳酸钙改性的新型造纸填料制备方法，通过新的制备工艺，使填料在高的加填量下，纸张的强度性能仍在较高的水平。

本发明的技术原理为：通过在碳酸钙表面涂布一层淀粉膜，由于淀粉和纤维素都属于多糖化合物，其主要官能团都为羟基，而羟基之间又可以形成氢键，使淀粉膜起到连接纤维和碳酸钙的桥梁作用。

本发明中，先将淀粉加热糊化，使淀粉的分子链打开，然后加入脂肪酸，再加入碱调节体系的pH，使淀粉分子与脂肪酸分子发生反应形成复合物，待淀粉-脂肪酸复合物完全形成后，使其与碳酸钙粉末反应，在碳酸钙表面形成一层均匀的淀粉膜，为了增大淀粉膜的抗剪切能力，在淀粉膜形成的过程中加入淀粉的交联剂使淀粉膜更加坚固，最后经过一段时间的熟化，制得改性造纸填料。

为了更好地实现本发明，本发明的技术方案如下：

一种碳酸钙-淀粉基造纸填料的半干法制备工艺，包括以下步骤：

a： 淀粉的糊化处理：

将淀粉配制成质量百分比浓度为20%-30%的悬浮液，然后加热糊化，糊化温度为85-95℃，糊化时间为30分钟至60分钟，得到经糊化处理的淀粉；

b ：淀粉与脂肪酸的复合：

向经糊化处理的淀粉中加入脂肪酸，并且将体系的pH调至10-11，糊化温度下反应30分钟至60分钟，得到淀粉-脂肪酸复合物；所述脂肪酸为硬脂酸或软脂酸；

c：碳酸钙的加热处理：