[发明专利]一种造纸用抗水增强剂及其制备方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及造纸用助剂生产领域，具体地说是一种造纸用抗水增强剂及其制备方法。

背景技术

氧氯化锆（ZrOCl₂·8H₂O）是重要的锆盐基础工业原料，广泛应用于陶瓷、纺织、电子、催化剂及冶金等行业。目前国内氯氧化锆生产大多采用碱熔工艺，该工艺具有产品质量稳定、装置规模大、生产成本较低等特点。但其缺陷是产生大量废碱水和锆硅渣，每生产1 t氯氧化锆约产生6 t废碱水和0. 5-1.0 t锆硅渣。其中酸性锆硅渣是一种含水量较高的胶状聚合物（锆硅渣固体含量约为20%，其中锆酸钠含量约为7%-8%，二氧化硅和锆英砂约为11%-12%）。现有技术中，锆硅渣大都以露天堆放暂存，形成了废弃锆硅渣山丘，延绵数公里。锆硅渣堆积密度小，风干后呈絮状粉尘，对周边生态环境造成严重的污染和破坏。

碳酸锆盐是近年来开发应用的一种新型无机抗水交联剂，可与造纸涂布液中的含羧基、羟基的变性淀粉、干酪素、大豆蛋白、羧基丁苯胶乳等胶粘剂发生化学反应，形成耐水性网状良好的固化膜，提高纸张的抗水性。

公开号为CN102776803A的专利文献中公开了一种碳酸锆钾抗水剂的制备方法。该方法以氧氯化锆为原料，虽然能够得到性能稳定的碳酸锆钾抗水剂，但生产成本较高，不利于大规模推广应用。

发明内容

本发明的技术任务是针对上述现有技术的不足，提供一种造纸用抗水增强剂。

本发明进一步的技术任务是提供上述抗水增强剂的制备方法。

本发明的技术任务是按以下方式实现的：一种造纸用抗水增强剂，其特点是以锆硅渣做为锆源和硅源反应得到，制备过程包括以下步骤：

（1）工业锆硅渣与碳酸钠水溶液混合，0.5-0.7MPa的蒸汽下搅拌反应一定时间，得到含白色沉淀的溶液；

（2）在步骤（1）所得含白色沉淀的溶液中缓慢滴加碳酸铵最终得到含碳酸锆铵和硅酸钠的无色透明液体；

（3）调整步骤（2）所得液体的浓度至适合使用范围。

作为优选，步骤（1）中锆硅渣与碳酸钠投料摩尔比为1:4-1:6；锆硅渣与碳酸钠水溶液搅拌反应4-5小时。

作为优选，步骤（2）中锆硅渣与碳酸铵的投料摩尔比为1:1-1:2；搅拌的同时加入碳酸铵，搅拌时间6-8小时。

步骤（3）中，通过调整加水量调整溶液的浓度，使碳酸锆铵的固含量达到质量百分比28-32%。

本发明的造纸用抗水增强剂及其制备方法与现有技术相比具有以下突出的有益效果：

（一）充分利用锆硅渣中原有成分，通过添加少量的其它物质即可制备出造纸用的新型的抗水增强剂，制备工艺简单、生产成本较低；

（二）以工业废弃物锆硅渣为主要原料，不仅降低了环境负荷，节省了大量成本，而且达到了治理环境污染和废物综合高效利用的双重效果，促进了工业和环境的可持续发展；

（三）本发明的抗水增强剂中还含有大量硅酸钠，可大幅提高了纸张的挺度、白度以及纤维的留着性。

具体实施方式

以具体实施例对本发明的造纸用抗水增强剂及其制备方法作以下详细地说明。

实施例所涉及锆硅渣为工业锆硅渣凝胶，是山东淄博广通化工有限责任公司生产氧氯化锆的废弃物，锆硅渣固体含量约为20%，其中锆酸钠含量约为7%-8%，二氧化硅和锆英砂约为11%-12%。

实施例一：

将工业锆硅渣凝胶与碳酸钠水溶液加入高压蒸锅内，0.5MPa蒸汽下搅拌反应4小时，得到含白色沉淀的溶液，锆硅渣凝胶与碳酸钠投料摩尔比为1:4；

搅拌状态下，在此含白色沉淀的溶液中缓慢加入碳酸铵，反应6小时后得到含碳酸锆铵和硅酸钠的无色透明的液体，锆硅渣凝胶与碳酸铵投料摩尔比为1:1。

向溶液中加水调整水溶液浓度，使碳酸锆铵的固含量达到30%（质量百分比），硅酸钠的模数为2。

实施例二：

将工业锆硅渣凝胶与碳酸钠水溶液加入高压蒸锅内，0.6MPa蒸汽下搅拌反应4小时，得到含白色沉淀的溶液，锆硅渣凝胶与碳酸钠投料摩尔比为1:5；

搅拌状态下，在此含白色沉淀的溶液中缓慢加入碳酸铵，反应7小时后得到含碳酸锆铵和硅酸钠的无色透明的液体，锆硅渣凝胶与碳酸铵投料摩尔比为1:2。

向溶液中加水调整水溶液浓度，使碳酸锆铵的固含量达到32%（质量百分比），硅酸钠的模数为2.5。

实施例三：