[发明专利]一种阳离子聚合物接枝改性纳米结晶纤维素及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种阳离子聚合物接枝改性纳米结晶纤维素，其特征是，包括纳米结晶纤维素和用于形成高分子碳骨架的非离子单体、以及用于引入阳电荷的阳离子单体，且所述纳米结晶纤维素、所述非离子单体和所述阳离子单体通过自由基引发共聚形成纳米结晶纤维素簇；

所述非离子单体选自丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-二乙基丙烯酰胺、N-乙烯基甲酰胺、丙烯腈中的一种或多种；所述阳离子单体选自二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酸二甲胺基乙酯的甲基氯季铵盐、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯的甲基氯季铵盐、丙烯酸二乙胺基乙酯的甲基氯季铵盐、甲基丙烯酸二乙胺基乙酯的甲基氯季铵盐、二甲氨基丙基丙烯酰胺的甲基氯季铵盐、二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺的甲基氯季铵盐、丙烯酸二甲胺基乙酯的苄基氯季铵盐、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯的苄基氯季铵盐、丙烯酸二乙胺基乙酯的苄基氯季铵盐、甲基丙烯酸二乙胺基乙酯的苄基氯季铵盐、二甲氨基丙基丙烯酰胺的苄基氯季铵盐、二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺的苄基氯季铵盐中的一种或多种；

所述纳米结晶纤维素的结晶度不小于90%，长度不小于100微米，直径不大于100纳米；

所述纳米结晶纤维素簇的分子量为10万到200万道尔顿。

2.如权利要求1所述的阳离子聚合物接枝改性纳米结晶纤维素的制备方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤一、将纳米结晶纤维素和软水按质量比为（1～30）︰100的比例混合，升温到40～60℃搅拌溶解，直至纳米结晶纤维素完全溶解后，通氮气，升温到80～100℃，加入络合剂和pH缓冲剂，调节pH值为2～4；

所述络合剂为氨基羧酸或氨基羧酸盐；所述络合剂的投料量为阳离子聚合物接枝改性纳米结晶纤维素产物总重量的0.01％～0.5％；

所述pH缓冲剂选自硫酸、盐酸、磷酸、醋酸、氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、三乙胺、三乙醇胺、强酸弱碱盐、强碱弱酸盐中的一种或多种；

步骤二、向步骤一的溶液中，按照恒定流量加入引发剂；3～5分钟后，在按照恒定流量加入引发剂的同时，按照恒定流量加入非离子单体和阳离子单体混合物，反应0.5～1小时后，停止加入非离子单体和阳离子单体混合物；继续按照恒定流量加入引发剂扫尾5～10分钟；

所述引发剂选自过硫酸盐、硝酸铈铵、过氧化物、水溶性偶氮类、过硫酸盐和亚硫酸盐的混合物、过硫酸盐和亚硫酸氢盐的混合物、过硫酸盐和硫代硫酸盐的混合物中的一种；所述引发剂的投料量为阳离子聚合物接枝改性纳米结晶纤维素产物总重量的0.01％～3.5％；

步骤三、使步骤二获得的溶液在85～105℃下保温反应1～2小时；保温反应过程中不断取样测粘度，25℃下粘度达到2000～20000 mPa•s后，快速降温到60℃以下停止反应，最后加软水调整固含量至30wt％～40wt％，即得所述阳离子聚合物接枝改性纳米结晶纤维素。

3.如权利要求2所述的阳离子聚合物接枝改性纳米结晶纤维素的制备方法，其特征是，所述络合剂选自氨三乙酸、氨三乙酸盐、EDTA、EDTA-2Na、EDTA-4Na、二乙烯三胺五羧酸、二乙烯三胺五羧酸盐中的一种或多种；所述引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸铵和亚硫酸氢钠的混合物中的一种。

4.如权利要求2所述的阳离子聚合物接枝改性纳米结晶纤维素的制备方法，其特征是，所述络合剂选自EDTA、EDTA-2Na、EDTA-4Na中的一种或多种。

5.如权利要求1所述的阳离子聚合物接枝改性纳米结晶纤维素作为造纸增强剂的应用。

6.如权利要求1所述的阳离子聚合物接枝改性纳米结晶纤维素作为造纸增强剂的应用，其特征是，方法包括以下步骤：原料进行疏解、打浆后，添加干强剂或湿强剂，充分搅拌后再加入所述阳离子聚合物接枝改性纳米结晶纤维素的水溶液，所述阳离子聚合物接枝改性纳米结晶纤维素的用量为绝干浆质量的0.4%～1.6%，充分搅拌后即可抄造纸或纸板。