改性纳米微晶纤维素作为造纸增强剂的应用

摘要

本发明涉及一种改性纳米微晶纤维素作为造纸增强剂的应用。所述的改性纳米微晶纤维素造纸增强剂是通过对植物纤维原料或纸浆进行酸处理或生物酶处理，得到纳米微晶纤维素，然后利用2,2,6,6-四甲基-1-哌啶氧或者4-乙酰氨基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶氧对纳米微晶纤维素进行氧化改性得到的。称取一定量的纸浆，加水稀释至浆浓0.1-2.0wt%，用纸浆疏解器疏解，向疏解好的浆料中加入本发明的改性纳米微晶纤维素悬浮液，悬浮液用量为绝干纸浆质量的0.1%-2.0%，在低转速下搅拌3min-5min后抄成纸张。改性纳米微晶纤维素作为造纸增强剂能提高纸浆纤维之间的结合力，从而提高纸张强度。

主权项

一种改性纳米微晶纤维素作为纸张增强剂的应用，所述的改性纳米微晶纤维素是按以下方法制备的：（1）以漂白针叶木硫酸盐浆、漂白阔叶木硫酸盐浆、微晶纤维素或棉花为原料，采用下列酸水解法或生物酶水解法制备纳米微晶纤维素：酸水解法：将原料粉碎，过20目筛，在20ºC‑65ºC下加入30‑64wt%的硫酸，使酸与原料的体积质量比（5～15）：1，单位毫升比克，原料以绝干料计；搅拌下，反应10 min‑70 min，然后将悬浮液用9‑10倍体积的去离子水稀释以终止反应，所得产物用去离子水反复离心冲洗至pH值5.0～5.5，将得到产物放入透析袋中，用流动的去离子水透析至pH值恒定，透析后的悬浮液在冰水浴中进行超声波振荡处理5 min‑50 min，得到纳米微晶纤维素胶体悬浮液；或者，生物酶水解法：将原料粉碎，过20目筛，原料放入锥形瓶中，向锥形瓶中加水，再加入缓冲液调节溶液的pH值到6‑7，加入纤维素酶，每克绝干原料加入纤维素酶5000~80000 IU，置于摇床中，调节温度为40ºC ‑60ºC，振荡速度50‑250 r/min，反应24 h‑72 h，反应结束后，加入乙醇终止酶解反应，取出样品，用去离子水反复离心洗涤，洗涤后的悬浮液用超声波振荡器处理5 min‑50 min，得到纳米微晶纤维素胶体悬浮液；所述纤维素酶为和氏璧生物技术有限公司生产的中性纤维素酶，其滤纸酶活20000~40000 IU/g，所述缓冲液是磷酸盐缓冲溶液，取磷酸二氢钠1.74g，磷酸氢二钠2.7g，氯化钠1.7g，加水溶解成400ml的溶液配制而成；（2）纳米微晶纤维素的改性按如下方法进行：取1g （绝干）步骤（1）制得的纳米微晶纤维素悬浮液，依次加入3.0‑8.0 mmol NaBr、0.005‑0.03 mmol 2,2,6,6‑四甲基‑1‑哌啶氧和1‑15 mmol的NaClO 溶液，加入200 ml‑250 ml pH=10.2的Na₂CO₃‑NaHCO₃缓冲溶液，调节体系pH至10‑10.5，然后进行超声分散（超声1s、8 s间隙）5 min‑20 min，在25ºC‑60ºC反应10 min‑60 min，加入10 ml‑20 ml无水乙醇终止反应，用酸调pH至7左右，透析2‑5天，得到改性纳米微晶纤维素悬浮液，即为增强剂；或者，取1g （绝干）步骤（1）制得的纳米微晶纤维素悬浮液，加入0.2 M的醋酸盐缓冲溶液200‑300 ml，分别加入5‑20 mmol/g NaClO₂及0.2‑0.5 mmol/g 4‑乙酰氨基‑2, 2, 6, 6‑四甲基‑1‑哌啶氧，然后加入1‑5 mmol/g的NaClO溶液，调节pH值至4.8，在30ºC‑80ºC下搅拌反应2‑5天，然后加入10‑20 ml无水乙醇终止反应，透析2‑5天，得到改性纳米微晶纤维素悬浮液，即为增强剂。