一種改性木粉材料及其制備方法和應用
【專利摘要】本發(fā)明屬于植物資源再利用的新材料領域，具體公開了一種改性木粉材料及其制備方法和應用。所述改性木粉材料由以下質量份數(shù)的成分制備得到：木粉100份、改性劑5～50份、催化劑5～50份、水50～300份。本發(fā)明制得的改性木粉材料可以添加5～30％(對紙漿用量)在抄紙中，增強紙張干強度和挺度，幫助留著；或添加5～40％(對施膠淀粉用量)在表面施膠淀粉中，節(jié)約淀粉，改善紙表面性質，特別是明顯提高成紙強度。
【專利說明】
一種改性木粉材料及其制備方法和應用
技術領域
[0001] 本發(fā)明屬于植物資源再利用的新材料領域，具體涉及一種改性木粉材料及其制備 方法和應用。
【背景技術】
[0002] 木粉是木材深加工的副產物，包括木材邊角料及枝丫材粉碎及鋸末等，木材加工 過程產生20 %以上的木粉廢料，可見來源非常豐富，價格很低廉，很多被廢棄或作為燃料取 能，部分作為纖維填料，深加工較少。木粉材料化學組成與造紙機械漿相同，只是由于尺寸 細小、結構緊密，這種類似無機填料的性質完全可以利用在造紙過程中。但是，木粉既不同 于紙漿也不同于無機填料，開發(fā)在造紙中的應用必須進行改性，以增加木粉與紙漿的相互 作用。目前木粉暫沒有改性產品用于造紙抄造過程和表面施膠過程的技術文獻。
[0003]造紙抄紙過程是將紙漿和其它化學品在水性體系中通過網部攔截成片材的過程， 要求是水性體系中所加的填料、增強劑、施膠劑、染料等等成分盡量多地保留在紙中，這樣 需要添加助留劑，這類材料一方面是幫助添加材料的保留，另一方面自身能提高紙品的強 度，這類高分子材料成本很高。表面施膠是在成紙表面進行涂布處理，從而使紙張獲得一定 的強度和防水性的方法。由于具有不會干擾紙漿中濕部化學品的添加，不會干擾纖維與纖 維之間的氫鍵結合，沒有施膠劑的隨水流失，能減少造紙廢水的負荷，能降低紙的兩面差， 膠液利用效率高等特點，尤其是具有明顯提高紙的強度和抗水性等優(yōu)點，使表面施膠方法 得到廣泛應用。但淀粉是人們的糧食來源，且價格并不低，如能開發(fā)部分代替施膠淀粉的新 材料，保證成紙強度和防水性質量，同時價格低廉，原料來源豐富，使用方便，安全環(huán)保，將 具有廣泛的應用前景。

【發(fā)明內容】

[0004] 為解決現(xiàn)有技術的缺點和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種改性木粉材 料。
[0005] 本發(fā)明的另一目的在于提供上述改性木粉材料的干法改性方法。
[0006] 本發(fā)明的再一目的在于提供上述改性木粉材料的應用。
[0007] 本發(fā)明目的通過以下技術方案實現(xiàn)：
[0008] -種改性木粉材料，由以下質量份數(shù)的成分制備得到： 木粉 100份 改性劑 5~50份
[0009] 催化劑 5~50份 水 50~300份。
[0010] 所述改性木粉材料優(yōu)選由以下質量份數(shù)的成分制備得到： 木粉 100汾 改性劑 20~30份
[0011] 催化劑 10~40份 水 50~丨00份。
[0012] 所述的木粉選自各種木材加工后產生的粉料，細度50~500目。
[0013] 所述的改性劑為具有醚化功能的化學品，這里指3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨 (CTA)〇
[0014] 所述的催化劑為具有堿性的物質，包括弱酸強堿鹽，金屬氫氧化物，優(yōu)先氫氧化 鈉。
[0015] 所述的水優(yōu)選蒸餾水。
[0016] 上述改性木粉材料的制備方法，包含以下步驟：
[0017] (1)醚化劑反應生成:將改性劑與催化劑反應，生成具有醚化功能的環(huán)氧化物，加 入水，制得醚化劑；
[0018] (2)木粉改性:將步驟（1)中制得的醚化劑加入木粉中，于50~95°C保溫1~3小時， 制得改性木粉材料，降溫出料。
[0019]本發(fā)明制備過程一直保持低速攪拌，轉速100~200rpm，得到具有一定增強交聯(lián)能 力的木粉。
[0020] 上述改性木粉材料的應用，所述改性木粉材料可以添加5~30% (對紙漿用量)在 抄紙中，增強紙張干強度和挺度，幫助留著;或添加5~40 % (對施膠淀粉用量)在表面施膠 淀粉中，節(jié)約淀粉，改善紙表面性質，特別是明顯提高成紙強度。
[0021] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點及有益效果：
[0022]本發(fā)明制得的改性木粉材料可以添加5~30% (對紙漿用量)在抄紙中，增強紙張 干強度和挺度，幫助留著;或添加5~40% (對施膠淀粉用量)在表面施膠淀粉中，節(jié)約淀粉， 改善紙表面性質，特別是明顯提高成紙強度。
【具體實施方式】
[0023]下面結合實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。 本發(fā)明實施例中的木粉購于江門市新會區(qū)雙水鎮(zhèn)木江偉華香料廠。
[0024] 實施例1
[0025]以下各物質成分均按質量份計。
[0026] (1)醚化劑反應生成:將20份CTA與30份NaOH反應，生成具有醚化功能的環(huán)氧化物， 加水50份，制得醚化劑。
[0027] (2)木粉改性：將步驟（1)制得的醚化劑加入100份100目木粉中，于80°C保溫2小 時，制得改性木粉材料，降溫出料。
[0028]施膠液制備:將常規(guī)表面施膠劑與氧化淀粉混合，兩者比例為20:1(重量比），同時 添加硫酸鋁溶液，硫酸鋁與表面施膠劑質量比1:1，作為對比施膠液;將本實施例所制得改 性木粉材料加入氧化淀粉中，加入量10% (對氧化淀粉質量比），混合均勻后即得施膠液。
[0029] 分別將上述對比施膠液和本實施例制得的施膠液在原紙上施涂后測試，施涂量選 擇lg/m2。施涂原紙為工廠提供的瓦楞原紙（105GSM)，采用繞絲涂布棒進行，吸水值采用 Cobb值1分鐘測量。結果如下：
[0030] 本實施例制得的施膠液：施涂后吸水值31GSM，抗張指數(shù)58.4N · m/g，環(huán)壓指數(shù) 11.5N · m/g；
[0031] 對比施膠液（不加改性木粉材料相同條件下）：施涂后吸水值31GSM，抗張指數(shù) 54.8N · m/g，環(huán)壓指數(shù) 10.5N · m/g。
[0032] 實施例2
[0033]以下各物質成分均按質量份計。
[0034] (1)醚化劑反應生成:將30份CTA與40份NaOH反應，生成具有醚化功能的環(huán)氧化物， 加水100份，制得醚化劑。
[0035] (2)木粉改性:將步驟（1)制得的醚化劑加入100份200目木粉中，于60°C保溫3小 時，制得改性木粉材料，降溫出料。
[0036] 抄紙過程：闊葉漿板疏解后，添加0.2%的助留劑(對紙漿質量比），將本實施例所 制得改性木粉材料加入漿料中，加入量20% (對紙漿質量比），混合均勻后按80GSM抄片； [0037]闊葉漿板疏解后，添加0.2%的助留劑(對紙漿質量比），按80GSM抄片，作為空白1; [0038]闊葉漿板疏解后，按80GSM抄片，作為空白2。
[0039] 對比只添加助留劑不加改性木粉材料的抄片結果(空白1)以及不加助留劑也不加 改性木粉材料的抄片結果(空白2)。結果如下：
[0040] 加入本實施例制得的改性木粉材料的抄片結果：抗張指數(shù)17.5N · m/g，挺度 9.6mN · m；
[0041 ]空白 1，抗張指數(shù) 16 · 5N · m/g，挺度7 · 4mN · m;
[0042] 空白2,抗張指數(shù)14.5N · m/g，挺度5.9mN · m。
[0043] 實施例3
[0044] 以下各物質成分均按質量份計。
[0045] (1)醚化劑反應生成：將5份CTA與10份NaOH反應，生成具有醚化功能的環(huán)氧化物， 加水100份，制得醚化劑。
[0046] (2)木粉改性:將步驟（1)制得的醚化劑加入100份300目木粉中，于50°C保溫3小 時，制得改性木粉材料，降溫出料。
[0047]施膠液制備:將常規(guī)表面施膠劑與氧化淀粉混合，兩者比例為20:1(重量比），同時 添加硫酸鋁溶液，硫酸鋁與表面施膠劑質量比1:1，作為對比施膠液;將本實施例所制得改 性木粉材料加入氧化淀粉中，加入量10% (對氧化淀粉質量比），混合均勻后即得施膠液。
[0048] 分別將上述對比施膠液和本實施例制得的施膠液在原紙上施涂后測試，施涂量選 擇lg/m2。施涂原紙為工廠提供的瓦楞原紙（105GSM)，采用繞絲涂布棒進行，吸水值采用 Cobb值1分鐘測量。結果如下：
[0049] 本實施例制得的施膠液：施涂后吸水值29GSM，抗張指數(shù)61.4N · m/g，環(huán)壓指數(shù) 11.9N · m/g；
[0050] 對比施膠液（不加改性木粉材料相同條件下）：施涂后吸水值31GSM，抗張指數(shù) 54.8N · m/g，環(huán)壓指數(shù) 10.5N · m/g。
[0051 ] 實施例4
[0052]以下各物質成分均按質量份計。
[0053] (1)醚化劑反應生成:將50份CTA與50份ΝΑ0Η反應，生成具有醚化功能的環(huán)氧化物， 加水50份，制得醚化劑。
[0054] (2)木粉改性:將步驟（1)制得的醚化劑加入100份500目木粉中，于70°C保溫3小 時，制得改性木粉材料，降溫出料。
[0055]抄紙過程：闊葉漿板疏解后，添加0.2%的助留劑(對紙漿質量比），將本實施例所 制得改性木粉材料加入漿料中，加入量30% (對紙漿質量比），混合均勻后按80GSM抄片； [0056]闊葉漿板疏解后，添加0.2%的助留劑(對紙漿質量比），按80GSM抄片，作為空白1; [0057]闊葉漿板疏解后，按80GSM抄片，作為空白2。
[0058] 對比只添加助留劑不加改性木粉材料的抄片結果(空白1)以及不加助留劑也不加 改性木粉材料的抄片結果(空白2)。結果如下：
[0059] 加入本實施例制得的改性木粉材料的抄片結果：抗張指數(shù)17. 1N · m/g，挺度 10.5mN · m；
[0060] 空白 1，抗張指數(shù) 16 · 5N · m/g，挺度7 · 4mN · m;
[0061] 空白2,抗張指數(shù)17.6N · m/g，挺度10.9mN · m。
[0062] 實施例5
[0063] 以下各物質成分均按質量份計。
[0064] (1)醚化劑反應生成:將50份CTA與50份NaOH反應，生成具有醚化功能的環(huán)氧化物， 加水300份，制得醚化劑。
[0065] (2)木粉改性:將步驟（1)制得的醚化劑加入100份100目木粉中，于80°C保溫3小 時，制得改性木粉材料，降溫出料。
[0066]施膠液制備:將常規(guī)表面施膠劑與氧化淀粉混合，兩者比例為20:1(重量比），同時 添加硫酸鋁溶液，硫酸鋁與表面施膠劑質量比1:1，作為對比施膠液;將本實施例所制得改 性木粉材料加入氧化淀粉中，加入量25% (對氧化淀粉質量比），混合均勻后即得施膠液。 [0067]分別將上述對比施膠液和本實施例制得的施膠液在原紙上施涂后測試，施涂量選 擇lg/m 2。施涂原紙為工廠提供的瓦楞原紙（105GSM)，采用繞絲涂布棒進行，吸水值采用 Cobb值1分鐘測量。結果如下：
[0068]本實施例制得的施膠液：施涂后吸水值31GSM，抗張指數(shù)58.6N · m/g，環(huán)壓指數(shù) 11.6N · m/g；
[0069] 對比施膠液（不加改性木粉材料相同條件下）：施涂后吸水值31GSM，抗張指數(shù) 54.8N · m/g，環(huán)壓指數(shù) 10.5N · m/g。
[0070] 上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的 限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種改性木粉材料，其特征在，由W下質量份數(shù)的成分制備得到： 木粉 100份 改性劑 5~50份 催化劑 5~50份 氷 50~300份。2. 根據(jù)權利要求1所述的改性木粉材料，其特征在于，所述改性木粉材料由W下質量份 數(shù)的成分制備得到： 木粉 1㈱做 改性劑 20~30份 催化劑 10~40份 水 50~100份。3. 根據(jù)權利要求1所述的改性木粉材料，其特征在于，所述的木粉選自各種木材加工后 產生的粉料，細度50~500目。4. 根據(jù)權利要求1所述的改性木粉材料，其特征在于，所述的改性劑為3-氯-2-徑丙基 =甲基氯化錠。5. 根據(jù)權利要求1所述的改性木粉材料，其特征在于，所述的催化劑為弱酸強堿鹽或金 屬氨氧化物。6. 根據(jù)權利要求1所述的改性木粉材料，其特征在于，所述的催化劑為氨氧化鋼。7. 根據(jù)權利要求1所述的改性木粉材料，其特征在于，所述的水為蒸饋水。8. 權利要求1至7任一項所述的改性木粉材料的制備方法，其特征在于，包含W下步驟： (1) 酸化劑反應生成:將改性劑與催化劑反應，生成具有酸化功能的環(huán)氧化物，加入水， 制得酸化劑； (2) 木粉改性:將步驟（1)中制得的酸化劑加入木粉中，于50~95°C保溫1~3小時，制得 改性木粉材料。9. 權利要求1至7任一項所述的改性木粉材料的應用，其特征在于，所述改性木粉材料 添加在紙漿中抄紙，或是添加在施膠淀粉中用于表面施膠。10. 根據(jù)權利要求9所述的應用，其特征在于，所述改性木粉材料添加在紙漿中時，添加 量為紙漿用量的5~30%;所述改性木粉材料添加在施膠淀粉中時，添加量為施膠淀粉用量 的5~40 %。
【文檔編號】D21H21/10GK105906820SQ201610237216
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月14日
【發(fā)明人】顏進華, 黃丁源, 艾家偉, 魏淑娃
【申請人】封開縣嘉誠紙業(yè)有限公司