[发明专利]魔芋胶有机硼表面交联改性沉淀碳酸钙及其制备方法、应用和一种纸张

说明书

本发明提供了一种魔芋胶有机硼表面交联改性沉淀碳酸钙，所述的改性沉淀碳酸钙的表面通过有机硼交联有魔芋胶，本发明旨在提供一种当其应用于纸张中填料时，可明显提高纸张的抗张指数、耐破指数、撕裂指数，以及填料单程留着率的改性沉淀碳酸钙；同时本发明还提供了该改性沉淀碳酸钙的制备方法、应用；此外，本发明还提供了含有上述改性沉淀碳酸钙的一种纸张。

技术领域

本发明涉及造纸填料改性领域，尤其是魔芋胶有机硼表面交联改性沉淀碳酸钙及其制备方法、应用和一种纸张。

背景技术

目前造纸工业最常用填料是碳酸钙(研磨碳酸钙、沉淀碳酸钙)、高岭土和滑石粉，这三类填料占填料总使用量的80％～90％，其中北美造纸工业以高岭土为主，欧洲以碳酸钙为主，亚洲以滑石粉为主。除此之外还包括二氧化钛、硫化锌、硫酸钙、硅藻土、硫酸钡、硅铝酸盐、硅酸钙和一些有机填料等。20世纪70年代以来，随着高档纸的生产酸性向中性或碱性转变，碳酸钙填料也逐渐取代了高岭土和滑石粉填料。2002年国内碳酸钙填料的消耗量首次超过滑石粉。

碳酸钙的表面电性与其作为造纸填料的留着率和加填纸张的质量关系密切。碳酸钙的浓度和水的纯度决定了其粒子的表面电性，水中碳酸钙粒子的晶体分解和再结晶过程影响其表面电性。钙离子和碳酸根离子决定了碳酸钙在水中的电性，而在水中钙离子多于碳酸根离子，因此一般认为碳酸钙粒子在纯水中带有正电荷。但沉淀碳酸钙(PCC)所带电荷很弱，在水中的分散性不好，导致其加填纸张的性能受到影响，纸张的光学性能也受到影响；而且加填纸张的孔隙结构也受到填料粒子分散程度的影响。湿法制备的GCC中含有分散剂，因而粒子表面带有负电荷，稳定性较好，凝聚倾向较小。而PCC粒子中不含有分散剂，粒子之间的凝聚倾向就较大。为了提高碳酸钙填料的应用性能，可以对其进行改性处理后再应用。

现在对造纸中碳酸钙填料改性的研究较多，改性技术理论上也较成熟，且改性碳酸钙在造纸中的应用效果也较好，但在工业生产上应用到的技术却不多。主要的瓶颈依然为成本，改性碳酸钙填料价格上存在劣势，其对纸张质量提高的贡献是否可以平衡其劣势，或者开发降低成本的生产方法，将会是改性碳酸钙未来应用发展的主要途径。

造纸填料改性是一个研究比较活跃的领域，其中PCC改性得到了广泛关注。本发明采用有机硼交联剂将魔芋胶交联到PCC表面制备改性沉淀碳酸钙(MPCC)，交联的魔芋胶比较牢固，在水中不易脱落。

本发明可以拓宽碳酸钙在造纸中的应用范围，将会为改性碳酸钙的制备与应用提供新的思路，并完善MPCC在造纸湿部作用的相关理论，具有重要的应用价值和研究意义。

发明内容

本发明提供一种魔芋胶有机硼表面交联改性沉淀碳酸钙及其制备方法、应用，当其应用于纸张中填料时，可明显提高纸张的的抗张指数、耐破指数、撕裂指数，以及填料单程留着率；本发明还提供了一种含上述改性沉淀碳酸钙的纸张。

为了实现上述技术效果，本发明提供的技术方案是这样的：一种魔芋胶有机硼表面交联改性沉淀碳酸钙，所述的改性沉淀碳酸钙的表面通过有机硼交联有魔芋胶。

魔芋胶是中性杂多糖，在酸性pH下可被淀粉酶、甘露聚糖酶和纤维素酶等水解，产生D-葡萄糖和D-甘露糖。两种糖单元按一定的摩尔比通过β-(1-4)糖苷键和β-(1-3)糖苷键键合而成，β-(1-4)糖苷键连接糖单元构成主链，β-(1-3)糖苷键存在于主链甘露糖的C3上连接支链。魔芋的种类不同，D-葡萄糖和D-甘露糖的构成摩尔比由1:1.51～1:1.71不等，一般摩尔比为1:1.6，结构式如图30所示。