[发明专利]一种基于凝胶原位生长包覆MOFs的造纸加填方法

说明书

本发明公开了一种基于凝胶原位生长包覆MOFs填料的造纸加填方法，本发明所获得的MOFs颗粒尺寸与分布均匀，且与壳聚糖凝胶结合良好。并且天然高分子壳聚糖与纤维素有良好的相容性，不但能够携带原位生成的MOFs填料进入纸张，实现功能性填料高效留着；还能够提高填料与纸张亲和性，提高纸张强度；在赋予纸张功能性同时，改善了加填对造纸造成的负面影响。

技术领域

本发明属于造纸加填领域，具体涉及一种基于凝胶原位生长包覆MOFs的造纸加填方法。

背景技术

填料已成为现代造纸中不可或缺的重要组分之一，能够降低成本，改善平滑度、光学性能书写适应性等，更可以通过加入填料为纸张带来特定功能，促进功能纸品的开发；

出于对纸张生产原料和成本的控制以及对纸张功能性的开发等原因，对于填料留着问题的相关研究具有重要的现实意义,已引起造纸行业的广泛兴趣。提高填料留着率已有多种方法，但在某些情况下传统方法效果不佳。例如，研究表明向纸张中引入功能性组分MOFs，助留剂对于填料留着率提高不大，且抄纸过程会对MOFs造成影响，损失其功能性。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于凝胶原位生长包覆MOFs的造纸加填方法，以克服现有存在的问题，本发明提高了MOFs填料留着率，改善了加填对造纸造成的负面影响；可拓展天然高分子壳聚糖在造纸领域的应用。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于凝胶原位生长包覆MOFs的造纸加填方法，包括以下步骤：

(1)制备壳聚糖-金属离子前体溶液：称取壳聚糖粉末，在去离子水中充分分散，得到壳聚糖粉末悬浮液；加入冰醋酸，搅拌溶解得到壳聚糖溶液；再加入六水合硝酸锌，充分搅拌溶解，得到壳聚糖-锌离子前体溶液；

(2)制备壳聚糖-金属离子-配体凝胶：配制氢氧化钠和2-甲基咪唑复合凝固浴；在搅拌作用下，向氢氧化钠和2-甲基咪唑复合凝固浴滴加壳聚糖-锌离子前体溶液，至壳聚糖完全形成凝胶，得到壳聚糖-金属离子-配体复合絮状凝胶悬浮液；

(3)制备壳聚糖-MOFs复合凝胶颗粒：收集步骤(2)得到的壳聚糖-金属离子-配体复合絮状凝胶悬浮液，转移至聚四氟乙烯反应釜中进行反应，使凝胶中金属离子与配体反应，生成金属有机骨架化合物ZIF-8；将反应所得壳聚糖-ZIF-8复合絮状凝胶悬浮液过滤分离，将产物洗涤直至中性，得到壳聚糖-ZIF-8复合凝胶颗粒；

(4)复合纸张抄造：将木浆疏解后，加水稀释进行磨浆；磨浆完成后继续加水稀释，得到稀释浆料；向稀释浆料中加入壳聚糖-ZIF-8复合凝胶颗粒，并混合均匀形成抄纸浆料；利用抄纸浆料抄造纸张，得到纤维素-壳聚糖-ZIF-8复合加填纸。

进一步地，步骤(1)中冰醋酸的加入质量为壳聚糖粉末悬浮液的2％。

进一步地，步骤(1)中壳聚糖溶液中壳聚糖的质量浓度为0.1％～1.0％。

进一步地，步骤(1)中六水合硝酸锌和壳聚糖的质量比为0.1:1～9:1。

进一步地，步骤(2)中氢氧化钠和2-甲基咪唑复合凝固浴中氢氧化钠的质量百分数为5.0％～10.0％，2-甲基咪唑的质量百分数为5.0％～10.0％，余量为去离子水。

进一步地，步骤(3)中反应温度为室温-120℃，反应时间为4h-48h。

进一步地，步骤(4)中壳聚糖的绝干质量与稀释浆料中纤维素纤维的绝干质量之比为1:99～7:3。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：