[发明专利]一种以木薯渣为原料制备造纸湿部化学添加剂的方法

说明书

技术领域

本发明属于改性淀粉/纤维素领域，特别涉及一种从木薯淀粉厂的下脚料——木薯渣中提取淀粉及纤维素并加以改性，用作造纸湿部化学添加剂的方法。

背景技术

近年来，随着煤炭、石油、天然气等不可再生化石资源总量的不断减少，新能源的开发和利用已经成为人类目前研究的热点，而作为太阳能的一种重要表现形式，生物质能取之不尽用之不竭，具有可再生、低污染、广分布、储量大等优点，是解决未来能源危机最有潜力的途径之一。

木薯作为热带、亚热带地区重要的农业资源，属于生物质能资源的一部分，世界木薯鲜薯总产量为2.02 亿吨，中国木薯的总产量约为600万吨。目前，木薯主要用于制取淀粉，但大量木薯渣残余，以干物质计算，我国每年约有13.2 万吨。经测定，干渣含淀粉40%、粗纤维23.8%、粗蛋白1.27%、粗脂肪1.06%、13%水及少量糖类和矿物质等。因此木薯渣中除去残余淀粉外，其主要物质为粗纤维，具有开发应用潜质。

淀粉和纤维素是自然界中最为丰富的两种葡萄糖基天然高分子聚合物，作为重要的可再生资源，目前已经在纤维、造纸、薄膜、聚合物、涂料等众多工业领域得到了广泛应用，其中与羟基相关的衍生化反应是其最主要的转化利用方式之一。在日用精细化工等许多工业部门，纤维素及淀粉的改性产品及其接枝共聚物已成为不可缺少的添加剂。如季铵化反应能够增加它们的水溶性和阳离子性等,并且具有与阳离子聚合物和两性聚合物相似的化学特性，具有较好的应用范围。最典型的阳离子试剂是3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，在碱性条件下阳离子试剂先形成环氧化物，再与葡萄糖糖单元上的羟基发生反应。阳离子聚合物是分子链上具有阳电荷的功能高分子材料，性能独特，如阳离子淀粉具有高度的分散性和溶解性，在纤维上有高的留着率， 大大拓展了淀粉在造纸中的应用范围：增强纸页强度；提高填料、细小纤维的留着率；改善滤水速率；降低生产成本；降低BOD；提高施胶效率等。纤维素和淀粉具有相似的化学性质，经过适当的化学改性，同样可以获得类似或者更好的使用效果。

目前针对木薯渣的开发主要是混配饲料和生物发酵生产酒精等，但消耗量有限，大部分木薯渣被废弃，不仅造成资源浪费，而且严重污染环境。但以木薯渣为原料制备造纸化学添加剂的应用实例未见报道。

发明内容

本发明的目的是针对木薯渣综合利用不足且废弃后对环境造成污染的现状，提供一种以木薯渣为原料制备造纸湿部化学添加剂的方法。

本发明是将木薯渣碎解后用清水冲洗分散，脱除悬浮木薯皮及粗纤维后将沉降的木薯渣及细小纤维脱水留用，得到沉降物；从脱除的木薯皮和粗纤维中经干燥、分散、风选分离得到粗纤维；将所述粗纤维与沉降物混合稀释成渣浆，经次氯酸钠-过氧化氢联合处理，将处理后渣浆经盐酸中和至中性后，洗涤压榨脱水再经球磨成粉末；粉末与乙醇、异丙醇或丙酮混合后经氢氧化钠碱化，再以一氯乙酸、环氧乙烷、环氧丙烷或者卤代烷基季铵盐为介质对粉末进行化学改性，改性完成后倾出残液得到合成混合物，合成混合物经乙醇洗涤过滤后，滤饼经干燥粉末化得到木薯渣基改性产物。

本发明的目的具体通过以下技术方案得以实现：

（1）将木薯渣碎解后用清水冲洗分散，脱出悬浮的木薯皮和粗纤维后将沉降的木薯渣及细小纤维脱水留用，得到沉降物；从脱出的木薯皮和粗纤维中经干燥、分散、风选分离得到粗纤维；将所述粗纤维与沉降物混合，即得到粗选木薯渣；

（2）将步骤（1）所述粗选木薯渣稀释成质量浓度为5～10%的中浓渣浆，调节pH值为9～11，30～60℃下用有效氯浓度为1～5%的次氯酸钠和2～4%的过氧化氢处理15～90min；

（3）将经步骤（2）处理后的渣浆用盐酸中和至中性后，经洗涤、筛分、压榨脱水后，在80～100℃下干燥至恒重，得到精制木薯渣；

（4）用球磨机将所述精制木薯渣研磨3～6h后，得到精制木薯渣基粉末；

（5）常温下将所述精制木薯渣基粉末与有机溶剂按质量体积比1:1~1:10g/ml均匀混合，在30℃～50℃下预热搅拌5～15min后，再加入与所述精制木薯渣质量体积比为1:3~1:5g/ml的浓度为9～205g/L的NaOH溶液碱化，得碱化产物；所述碱化温度为30℃～70℃，碱化时间10～60min；所述有机溶剂为乙醇、异丙醇或丙酮；