[发明专利]一种丙烯酰胺接枝改性微晶纤维素/二氧化硅复合纳米材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及造纸助剂技术领域，尤其涉及一种丙烯酰胺接枝改性微晶纤维素/二氧化硅复合纳米材料的制备方法。

背景技术

纳米微粒具有许多特殊的功能，在许多领域作为助剂应用，造纸工业也不例外。例如，纳米二氧化硅作为一种无机纳米材料，可以改善纸制品的耐磨性，提高纸张的表面平滑度和光泽度，但是纳米二氧化硅容易发生聚集，影响产品的性能，且易流失，利用率低；纳米微晶纤维素是一种天然的植物纤维原料产品，含有大量羟基，能与纸料纤维上的羟基形成大量氢键，与纸料纤维结合，从而发挥其改性功效，改善纸张的强度、平滑度和表面均一性等性能。但是，纳米微晶纤维素与纸料纤维之间的结合能力有限，影响了其对纸制品性能的提升。为全面提升纳米助剂的性能，充分发挥纳米助剂的功效，不仅需要进一步开发复合型纳米助剂，还需要提升纳米助剂与纸料纤维的结合性能。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种力学性能高、稳定性好、与纸料纤维结合能力强的丙烯酰胺接枝改性微晶纤维素/二氧化硅复合纳米材料的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种丙烯酰胺接枝改性微晶纤维素/二氧化硅复合纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）先将0.5-2重量份正硅酸乙酯与4-6重量份乙醇混合得到正硅酸乙酯-乙醇溶液，然后将所述正硅酸乙酯-乙醇溶液缓慢滴加进15-25重量份纳米微晶纤维素水溶液与10-15重量份氨水的混合液中，50-60℃搅拌1-3h，冷却后得微晶纤维素/二氧化硅复合溶胶；

（2）将2-6重量份丙烯酰胺和0.5-1重量份聚山梨酯-80加入100-150重量份步骤（1）得到的微晶纤维素/二氧化硅复合溶胶中混合均匀并将pH调至7-8，然后加入0.05-0.1重量份引发剂，在氮气保护条件下于70-80℃搅拌反应2-4h，冷却后得到丙烯酰胺接枝改性微晶纤维素/二氧化硅复合纳米材料。

所述氨水的质量分数为15-25%。

所述纳米微晶纤维素水溶液的固含量为10-20%。

所述引发剂为过硫酸钾。

一种丙烯酰胺接枝改性微晶纤维素/二氧化硅复合纳米材料，由上述制备方法得到。

本发明的优点是：

本发明先通过溶胶-凝胶法将微晶纤维素与二氧化硅结合得到微晶纤维素/二氧化硅复合溶胶，然后用丙烯酰胺对其进行接枝共聚得到丙烯酰胺接枝改性微晶纤维素/二氧化硅纳米材料，微晶纤维素具有增强、增韧纸张的效果，二氧化硅能提高纸张的耐磨性和光泽度，丙烯酰胺能够对纸张纤维产生静电吸附、架桥、网络作用，增强与纸张纤维的结合力。本发明制备得到的丙烯酰胺接枝改性微晶纤维素/二氧化硅复合纳米材料能有效与纸浆纤维结合，既能全面改善纸张的干、湿强度和耐磨、耐破、抗撕裂性等物理性能，又能改善纸张的平滑度、表面均一性等外观质量，而且原料利用率高，节约成本。

具体实施方式

一种丙烯酰胺接枝改性微晶纤维素/二氧化硅复合纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）先将0.5kg正硅酸乙酯与4kg乙醇混合得到正硅酸乙酯-乙醇溶液，然后将所述正硅酸乙酯-乙醇溶液缓慢滴加进15kg纳米微晶纤维素水溶液与10kg氨水的混合液中，50℃搅拌1h，冷却后得微晶纤维素/二氧化硅复合溶胶；

（2）将2kg丙烯酰胺和0.5kg聚山梨酯-80加入100kg步骤（1）得到的微晶纤维素/二氧化硅复合溶胶中混合均匀并将pH调至7，然后加入0.05kg引发剂，在氮气保护条件下于70℃搅拌反应2h，冷却后得到丙烯酰胺接枝改性微晶纤维素/二氧化硅复合纳米材料。

所述氨水的质量分数为15%。

所述纳米微晶纤维素水溶液的固含量为10%。

所述引发剂为过硫酸钾。

一种丙烯酰胺接枝改性微晶纤维素/二氧化硅复合纳米材料，由上述制备方法得到。