[发明专利]一种超声波辅助下淀粉/松香包合物基改性填料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及制浆造纸工程领域，具体涉及一种超声波辅助下淀粉/松香包合物基改性填料的制备方法。

背景技术

在造纸工业中，无机填料在印刷纸/书写纸中获得了十分广泛的应用。造纸填料的应用可降低造纸成本、改善印刷/书写性能等，并可降低造纸能耗，具有重要的应用价值。

然而，随着填料用量的增加，加填对成纸强度性能的负面影响越来越显著，从而在很大程度上使加填量局限性于一定范围内。这主要是因为：无机填料与纸浆纤维(纤维素纤维)的结合力具有很大局限性。

在减轻加填对成纸强度性能的负面影响方面，总体上来看，已报道的关键技术主要包括两大类：1)纸浆纤维细胞内加填；2)填料改性。

纸浆纤维细胞内加填是将填料粒子填充于纸浆纤维细胞内部的一类技术，可显著减轻加填对成纸强度性能的负面影响。然而，对于该方法而言，细胞内加填量具有一定局限性，且工艺操作较为复杂，实现产业化的难度较大。

借助于填料改性可实现填料结合能力的改善，已报道的相关改性剂涉及合成聚合物及天然高分子化合物或其衍生物。与纸浆纤维具有良好结合能力的改性剂的使用可显著提升填料的结合能力，可在满足成纸强度性能要求的基础上提高加填量。此类技术的工业化可操作性强，具有很强的研究与应用价值。然而，已有的研究报道均未涉及在超声波作用下实现淀粉/松香包合物在填料粒子表面包覆以改善填料结合能力和加填纸的疏水性能。

发明内容

本发明是为了解决现有无机填料对成纸的强度性能以及对施胶剂的应用效率存在负面影响的问题，而提供了一种超声波辅助下淀粉/松香包合物基改性填料的制备方法。

本发明的一种超声波辅助下淀粉/松香包合物基改性填料的制备方法按以下步骤进行：

一、糊化淀粉的制备：将淀粉与水混合均匀，然后进行糊化，糊化温度为60～100℃，糊化时间为0.5h～2h，得到糊化淀粉；所述的淀粉与水的质量比为1：(10～100)；

二、松香皂化液的制备：采用皂化剂对松香进行皂化处理，皂化温度为60～100℃，皂化处理时间为0.5h～4h，得到松香皂化液；所述的皂化剂与松香的质量比为1：(2～30)；

三、淀粉/松香包合物含水体系的制备：将步骤一得到的糊化淀粉与步骤二得到的松香皂化液混合均匀，然后进行超声处理，超声功率为50W～500W，超声时间为1min～1000min，得到淀粉/松香包合物含水体系；所述的步骤一得到的糊化淀粉中干淀粉的质量与步骤二得到的松香皂化液中松香的质量比为(1～100)：1；

四、淀粉/松香包合物基改性填料的制备：将无机填料与强酸溶液、弱酸溶液、钙盐溶液或镁盐溶液混合均匀，得到混合溶液，然后向得到的混合溶液中加入步骤三得到的淀粉/松香包合物含水体系，并在温度为20～100℃和转速为100r/min～1000r/min的条件下混合10min～120min，得到淀粉/松香包合物基改性填料；所述的强酸溶液中强酸的质量浓度为0.01g/L～100g/L；所述的弱酸溶液中弱酸的质量浓度为0.01g/L～100g/L；所述的钙盐溶液的摩尔浓度为0.01mol/L～1mol/L；所述的镁盐溶液的摩尔浓度为0.01mol/L～1mol/L；所述的无机填料与强酸的质量比为(1～1000)：1；所述的无机填料与弱酸的质量比为(1～1000)：1；所述的无机填料与钙盐溶液中钙盐的质量比为(1～1000)：1；所述的无机填料与镁盐溶液中镁盐的质量比为(1～1000)：1；所述的无机填料与步骤三得到的淀粉/松香包合物含水体系的质量比为(1～100)：1。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种实现淀粉/松香包合物的有效形成及其在无机填料粒子表面有效沉积/包覆的方法，可显著改善无机填料与纸浆纤维的结合力，减轻加填对成纸强度性能的负面影响，疏水性松香在淀粉空腔结构中的包合还可显著提高成纸的疏水性能，从而可降低造纸施胶剂的需用量。

附图说明

图1为试验一中实施例1得到的淀粉/松香包合物基改性填料悬浮液的数码照片；

图2为试验二中实施例1得到的淀粉/松香包合物基改性填料及未改性填料在纸页中的留着率柱形图；

图3为试验二中实施例1得到的淀粉/松香包合物基改性填料加填纸及未改性填料加填纸抗张指数柱形图；

图4为试验二中实施例1得到的淀粉/松香包合物基改性填料及未改性填料的填料结合因子柱形图；