[发明专利]一种造纸用微细无机纤维的柔性改性方法

说明书

技术领域

本发明属于无机矿物纤维造纸领域，特别涉及一种造纸用微细无机纤维的柔性改性方法。

背景技术

纸业是世界木材的最大用户，据统计造纸用材为世界工业用材的27%，需砍伐几千万公顷林地。我国是一个森林资源缺乏的国家，长期以来难以摆脱需要依靠进口缓解木浆供需矛盾的问题。由于造纸过程中大量使用酸、碱、漂白粉等化工原料，废液回收处理和污染防治难度大，给环境带来严重污染，影响着人类生活和生态平衡。无机矿物纤维是将自然纤维状矿石经过物理处理或热熔法等现代工艺制备的介于植物短纤维与传统填料之间的一种新型造纸材料，具有良好的化学稳定性、耐高温阻燃、介电绝缘、防火、吸湿变型性小、防腐耐久、防蛀、抗震等优良的性能。无机纤维不仅可以代替昂贵的植物纤维用于造纸，节约大量的植物纤维，降低造纸成本，同时减少植物纤维制浆造成的污染问题。

但无机矿物纤维脆性大，刚性强，纤维短，在制浆过程中经打浆、分散，输送过程中较易发生断裂，且纤维表面光滑呈惰性，与植物纤维结合困难，使用过多会导致纸张强度下降，柔韧性差，不宜反复折叠，且伴有掉毛掉粉的现象，使用手感较差，因此限制了无机纤维的广泛使用。改性是提高无机纤维性能的重要手段，目前对无机纤维改性主要采用改性剂偶联包覆的方法。如中国专利公开号CN 103215844A公开了一种无机纤维的改性方法，将聚乙烯醇氧化降解后接枝γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷得到得到无机纤维软化增强剂，加入到无机纤维的水分散液搅拌均匀，待体系反应后，抽滤得到改性的无机纤维，提高无机纤维的柔软性和强度；中国专利公开号CN 104313942A 公开了一种无机纤维软化剂的合成方法，采用了具有较强的纤维疏散能力的聚丙烯酰胺的水溶液与氯乙酸进行酸化反应，调节pH加入乳化硅油混合均匀，得到无机纤维软化剂，与无机纤维溶液混合能显著提高无机纤维的柔软度，改善纸张性能；中国专利公开号CN 101503280A公开了一种无机纤维软化增强剂及其制备方法，将 H₂O₂、聚乙烯醇和氢氧化钾在50℃～60℃反应2～4h，反应结束后加入醚化剂，在50℃～70℃下反应 4～8h，调节溶液 pH＝7～8得到无机纤维软化增强剂，其用量为无机纤维重量的0.1％～1％，能够提高无机纤维的柔软性和强度，改变无机纤维表面的电荷性，增强无机纤维与植物纤维的结合力，极大改善无机纤维用于湿法造纸制作纸张、保温棉板等的应用性能。

综上所述，目前对无机纤维的柔性改性主要集中在改性剂的研究，对于改性方法的研究较少，均是直接将改性剂与无机纤维混合提高其柔软性。但由于无机纤维表面光滑，改性剂不易渗透到纤维的内部空隙结构，只能包覆在无机纤维的表面，增加改性剂的用量，降低改性剂的利用率，且通过表面包覆处理无法根本解决纤维脆、硬的缺陷。

发明内容

为了实现对无机矿物纤维深度柔性处理，提高无机矿物纤维替代植物纤维用于造纸的用量，本发明提出一种造纸用微细无机纤维的柔性改性方法。该改性方法是采用机械化学法对无机纤维进行纳米化处理，在微波辅助加热条件下通过酸化使无机矿物纤维结构产生缺陷，表面出现高的活性点和新的活性表面，与柔性凝胶预聚体交联混合，使柔性凝胶通过渗透进入无机矿物纤维的空隙，提高无机纤维的柔韧性和分散性，与植物纤维接触时产生吸附、凝结作用，进而增强其与植物纤维之间的连接作用，可以代替部分植物纤维作为造纸的原材料使用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案 ：

一种造纸用微细无机纤维的柔性改性方法，其特征在于利用柠檬酸使微细无机纤维表面出现微孔,使孔内驻留的凝胶预聚体聚合获得柔性微细无机纤维，具体步骤按照如下方式进行：

（1）将65~75重量份的细粉状无机纤维和5~10重量份的表面活性剂投入到冲击式粉碎机中，以1000~1400的转速粉碎5~10min，通过气流作用对无机纤维粉体传递能量，使无机纤维解离分散形成纳米级无机纤维分散体；

（2）将步骤（1）得到的无机纤维分散体加入到浓度为20~30%的柠檬酸溶液中，利用微波加热反应10~20min，反应温度为40~60℃，离心过滤，使无机纤维变成表面粗糙具有疏松孔隙的形态；