[发明专利]复合物及其制备方法，应用其的浆料及纸张

说明书

技术领域

本发明涉及一种造纸领域使用的微纤化纤维-填料复合物及其制备方法，及应用该微纤化纤维-填料复合物制得的浆料及纸张。

背景技术

采用机械法、TEMPO催化氧化法制备获得的微纤化纤维素包括水溶性及水不溶性纤维素，其纤维尺寸长度介于100纳米至数毫米、宽度介于3-4纳米至几十微米。由于表面含有大量的羧基，且保水值高，比表面积大，因此TEMPO催化氧化法制备的微纤化纤维素常被添加于造纸浆料以提高纸张的强度等性能。

目前，造纸工业中降低成本的方法是使用价格相对低廉的矿物填料。但是，添加填料后的纸张由于矿物填料颗粒的存在，阻碍了微纤化纤维素之间形成化学稳定的氢键结合；同时，矿物填料由于其缺乏韧性，也阻碍了微纤化纤维素之间结合程度。此外，微纤化纤维素表面含负电荷，对同样携带负点或者近中性的填料的静电斥力较强，且填料颗粒越细小，越有可能发生团聚现象。因此，造纸浆料中如果同时添加微纤化纤维素和填料，填料在微纤化纤维表面分布非常不均匀，影响填料保留率的提升。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种有效解决上述问题的微纤化纤维-填料复合物及其制备方法。

另外，还有必要提供一种应用上述微纤化纤维-填料复合物的浆料。

此外，还有必要提供一种应用上述浆料制得的纸张。

一种微纤化纤维-填料复合物，其主要由微纤化纤维材料、Zeta电位为负值的填料以及阳离子高分子物质复合而成，其中该复合物中微纤化纤维材料绝干质量为填料质量的0.1%-10%，阳离子高分子物质质量为填料质量的0.1%-15%。

一种微纤化纤维-填料复合物的制备方法，将Zeta电位为负值的填料、填料质量的0.1%-20%的微纤化纤维素、及填料质量的0.1%-15%的结合剂混合制得。

一种浆料，其含有微纤化纤维-填料复合物，该复合物主要由微纤化纤维材料、Zeta电位为负值的填料以及阳离子高分子物质复合而成，该复合物中微纤化纤维材料绝干质量为填料质量的0.1%-10%，阳离子高分子物质质量为填料质量的0.1%-15%。

一种应用上述浆料抄造制得的纸张，该纸张中含有微纤化纤维材料、填料、阳离子高分子物质。

本发明的微纤化纤维-填料复合物，通过引入携带正电性的阳离子高分子作为微纤化纤维与填料之间的桥梁，使填料能够均匀地附着于微纤化纤维表面。将该微纤化纤维-填料复合物添加于浆料中，能够有效降低填料的流失，使浆料抄造制得的纸张具有较高的灰分保留率。

附图说明

图1为本发明一较佳实施例的微纤化纤维-填料复合物的扫描电镜图（放大倍数：1500）。

图2为本发明对比例的微纤化纤维-填料复合物（不含结合剂）的扫描电镜图（放大倍数：1500）。

具体实施方式

本发明使用的微纤化纤维材料采用习知的TEMPO催化氧化法制备，具体为：纤维原料经以TEMPO为催化剂的氧化反应，再进行机械处理获得。

本发明提供使用TEMPO为催化剂制备微纤化纤维素的方法示例，具体包括如下步骤：

（a）取BKP浆(化学漂白浆)进行打浆处理。

（b）取100质量份的化学漂白浆，调整浆浓到<2%。

（c）向稀释后的化学漂白浆中加入TEMPO（2,2,6,6-四甲基-1-哌啶-N-氧自由基及其衍生物），加入的量为0.001-1质量份。

（d）加入0.01-10质量份辅助催化剂，辅助催化剂包括卤化物和（或）硼酸盐化合物，所述卤化物为溴化物、碘化物的一种或两种或其混合物。

（e）加入0.1-20质量份氧化剂（次氯酸钠），引发反应。反应过程中控制反应溶液体系的pH为9.5-11。氧化剂将纤维素分子中的C6位置上的醇（羟基），高度选择氧化为羧基，羧基具有相对于羟基更强烈的负电性，使纤维分子中的层状结构更容易发生静电排斥，能够比较容易的发生原纤化作用，生成原纤化的水溶性和非水溶性的纤维素及衍生物。

（f）反应0.5-4小时后，得到一种混合物，含有氧化纤维、TEMPO、辅助催化剂及水；

（g）混合物可进一步通过脱盐装置部分或全部除去辅助催化剂及多余盐分；

（h）混合物可进一步通过机械处理，如高压匀质器、超声波处理方式微纤化所得混合物。