[发明专利]一种以农业剩余物为原料制得的生物质基造纸增强剂、方法及应用

说明书

本发明公开了一种以农业剩余物为原料制得的生物质基造纸增强剂，制备步骤如下：除去农业剩余物原料中非植物性杂质并对原料进行处置；对备料后农业剩余物进行自催化水解处理，疏松原料组织结构；将自催化处理后所得物料进行磨解，使物料尺度达到细胞级水平；对粗磨后物料进行生物酶处理，进一步破坏原料的细胞壁结构；对酶处理后的物料进行微细化处理，使细胞壁微纤丝化，所得这些产物即为生物质基增强剂。在农业剩余物中，如玉米芯、稻壳、甘蔗渣髓、甜高粱渣髓和玉米秸秆髓等，因其中纤维细胞含量低，大多还没有大规模的高附加值利用，本发明解决了这部分原材料的高附加值转化利用问题，为农业剩余物充分利用提供了一种新途径。

技术领域

本发明属于造纸技术领域，尤其是一种以农业剩余物为原料制得的生物质基造纸增强剂、方法及应用。

背景技术

造纸工业作为重要的基础原材料产业，在我国国民经济中占据重要地位。废纸的循环使用对所抄造纸张的性能有很大的影响，随着循环次数的增加，纤维不可逆角质化加重，抄造的纸张紧度变小，抗张强度、耐破强度、耐折度和抗压强度等指标不断下降。高得率浆也是目前常用的一种造纸用浆，具有脱木素量少、得率高、成本较低、环境友好等优点，虽然用高得率浆抄造的纸张有较高的不透明度、光散射系数和松厚度，但高得率浆纤维表面大部分被木素包覆，不易分丝帚化，纤维间结合较差，另外纤维挺硬，长宽比小，因此，用高得率浆抄造的纸张机械强度也较低。强度是纸张的基本要求，主要由单根纤维及纤维之间氢键结合力所决定的。增强纸张常用的方法是磨浆，磨浆时的机械作用将导致纤维更大程度的破坏，滤水性能恶化，也不利于废纸的多次循环使用。目前，主要使用化学增强剂来提高废纸浆强度，常用的化学增强剂有变性淀粉、聚丙烯酰胺等，它们均是通过化学合成或化学改性而得，主要依靠增加纤维间的结合力来提高纸张强度，这类化学助剂对与纤维长度相关的指标如耐折度意义不大。由于废纸浆和高得率浆复杂的化学成分及造纸白水封闭循环程度加大，造成化学增强剂的使用效果越来越差。此外，上述化学助剂存在工艺相对复杂、生产成本较高及产品有生物毒性等诸多弊端，严重限制了其在废纸浆和高得率浆中大规模使用。

针对传统化学类造纸增强剂存在的弊端，本发明提供了一种以农业剩余物为原料制备生物质基造纸增强剂的方法。我国是农业大国，农作物秸秆种类繁多、数量巨大、分布广泛。随着我国农产品生产连年丰收，其副产品秸秆的产生量也日益增长。玉米、水稻和小麦三大作物是秸秆的主要来源，人们对它们的利用研究很多，并且产生了诸如“五料化”利用等行之有效的方法，但是对于一些产量相对小的农业剩余物如稻壳、玉米芯等的高附加值利用方法还较少，促使人们不断的探索，本发明以这类生物质为原料开发一种天然的、绿色无污染造纸增强剂，对造纸工业可持续发展具有重要意义。

通过检索，尚未发现与本发明专利申请相关的专利公开专利文献。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术中传统化学类造纸增强剂存在的的不足之处，提供一种以农业剩余物为原料制得的生物质基造纸增强剂、方法及应用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种以农业剩余物为原料制得的生物质基造纸增强剂，制备步骤如下：

(1)备料：除去农业剩余物原料中非植物性杂质并对原料进行处置；

(2)自催化水解：对备料后农业剩余物进行自催化水解处理，疏松原料组织结构；

(3)粗磨：将自催化处理后所得物料进行磨解，使物料尺度达到细胞级水平；

(4)酶处理：对粗磨后物料进行生物酶处理，进一步破坏原料的细胞壁结构；

(5)微细化：对酶处理后的物料进行微细化处理，进一步破坏细胞壁结构，转化成微纤丝，所得这些产物即为生物质基增强剂。

进一步地，所述步骤(1)中农作物剩余物为玉米芯、稻壳、甘蔗渣髓、甜高粱渣髓、玉米秸秆髓；