[发明专利]一种预处理碳酸钙及其提高纸张留着率的方法

说明书

本发明要求保护一种预处理碳酸钙及其提高纸张留着率的方法。预处理碳酸钙的材料选择微米纤维素以及纳米纤维素，碳酸钙选用不同尺寸，不同密度的碳酸钙，用微米或纳米纤维素来处理碳酸钙，将该悬浮液添加于纸张中，在提高纸张的填料留着率，降低生产成本的同时，能保持纸张抗张强度基本不变。稳定的微米或纳米纤维素/碳酸钙悬浮液能有效降低造纸生产成本，避免有害助剂使用，降低造纸产业污染。

技术领域

本发明涉及一种微米/纳米纤维素预处理碳酸钙及其提高纸张留着率的法。

背景技术

纤维素是自然界中存在的来源最广泛的可再生天然高分子，它由向列有序的结晶区和无序的无定型区组成。纤维素经过酸水解、酶水解、机械处理后，无定型区大量降解，可制得微米尺寸以及纳米的纤维素材料，经过阳离子醚化和TEMPO氧化，可得到阳离子型和阴离子型微米尺寸以及纳米纤维素材料。

纤维素晶体材料，包括微米纤维素晶体和纳米纤维素晶体，其中：

微米纤维素包括微米晶体纤维素(Microcrystalline cellulose，MCC)和微纤化纤维素(Microfibrillated cellulose，MFC)。其中，微米晶体纤维素(MCC)主要由酸水解制得，微纤化纤维素(MFC)主要为机械处理制得，经过阳离子醚化和TEMPO氧化，可得到阳离子型和阴离子型微米纤维素。微米纤维素宽度(直径)为10～50nm，长度为宽度的10～30倍。

纳米纤维素包括纳米晶体纤维素(Nano crystalline Cellulose，NCC)、纤维素纳米纤维(cellulose Nanofibril，CNF)。纳米纤维素晶体长度为几十到几百，宽度为5～20nm。其中，CNF主要由机械处理结合酸水解制得。NCC主要由酶处理、酸水解制得。不同原料制得不同长度和宽度的纳米晶体纤维素。

纤维素晶体具有巨大的比表面积、良好的力学、独特的光学性能，而且具有纤维素的晶型和性质，使其具有广泛的用途，可用于药物载体、纳米增强剂、涂料增稠剂、分散剂、药物赋形剂、膜滤器等，在医学、精细化工、制备新型材料等方面有着广泛的应用。由于纤维素晶体表面羟基丰富，链之间存在大量分子间和分子内氢键，在干燥过程中，纤维素晶体分子间和分子内会脱水形成氢键导致“硬团聚”，即使用超声处理仍不易再分散于水相体系中，这大大限制了纤维素晶体的运输与后续应用。

近年来，国内外纳米纤维素晶体研究者对改善纤维素晶体素的再分散性开展了大量的研究工作，研究成果表明包括纳米纤维素晶体在内的纤维素晶体通过各种不同方法可以得到具有再分散性的纤维素晶体，并在下述文献中予以报道：

1、刘军海发表在“中国造纸”2013年第32卷第6期改性《轻质碳酸钙的性能及其在造纸中的应用》一文中报道：采用自制的树枝状聚合物对轻质碳酸钙(PCC)进行改性，并用改性PCC作为填料对纸张进行加填。结果表明PCC的聚集现象减弱，填料留着率得以提高。文献中的不足之处：文中所述的自制的树枝状聚合物并未表明制备方法，且根据文中所述的树枝状聚合物的结构式，判定该聚合物对环境有一定的污染，不属于环保型助剂。

2.中国发明专利说明书公开号10670281lA，公开日2017年5月24日，《瓜尔胶硼酸表面交联改性沉淀碳酸钙及其制备方法、应用和一种纸张》披露了改性沉淀碳酸钙的表面通过硼酸交联有瓜尔胶，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。不足之处：改性工艺复杂，硼酸的使用不利于环保，且不利于对白水循环。

3.中国发明专利说明书公开号101671496A，公开日2010年3月17日《造纸填料碳酸钙的改性方法》。该发明公开了一种造纸填料碳酸钙的改性方法，改性作为造纸填料，其填加量范围为一基于绝干浆，与双元助留剂阳离子聚丙烯酞胺、阳离子淀粉一起复配使用加填到造纸湿部，不仅提高了纸张灰分含量，而且提高了纸张的光学性能和物理性能。不足之处：改性工艺较复杂，用到了阳离子苯乙烯-丙烯酸酯乳液，对环境污染较大。