[发明专利]一种磷石膏晶须高比例替代纤维的纸张制备方法

说明书

本发明公开一种磷石膏晶须高比例替代纤维的纸张制备方法，其包括的步骤如下：(1)将长度为200μm～1000μm的无水磷石膏晶须加入到非极性溶剂中配成固液混合物，在固液混合物中加入偶联剂，搅拌反应结束后得到表面改性后的磷石膏晶须，将表面改性后的磷石膏晶须与纸浆纤维混合形成混合浆料；(2)将步骤(1)混合浆料加水配成1％的浆浓，加入混合浆料质量0.2‑0.5wt％的助留剂，经分散、抄纸后，即可获得磷石膏晶须高比例替代纤维的纸张。本发明以高长度的磷石膏晶须为原料，经过表面改性及新型助留体系设计，实现了晶须替代率超过50％的纸张制备，在保证纸张强度的同时，实现了废弃磷石膏的高值化利用。

技术领域

本发明涉及造纸技术领域，特别是一种磷石膏晶须高比例替代纤维的纸张制备方法。

背景技术

磷石膏是一种灰白色或灰黑色的粉状颗粒，主要成分是二水石膏，是磷化工行业中用硫酸萃取磷矿制备磷酸过程的副产物。每生产1t磷酸约副产4.5～5.5t磷石膏。我国的磷石膏累计堆存量约为6亿吨，每年排放量超过8000万吨。虽然近年来磷石膏的利用量与利用率在逐年稳步升高，但与磷石膏年产量相比，其利用率依然较低。磷石膏的大量堆存占用了较多土地，增加了企业成本，破坏了生态环境，造成了资源浪费。而以磷石膏为原料制备高附加价值的磷石膏晶须是磷石膏资源化利用的一条新途径。

磷石膏晶须集增强纤维与超细无机纤维的优点于一体，具有化学性能稳定，极高的抗拉强度和弹性模量，并且价格低廉，是一种性质优良的造纸纤维。把磷石膏晶须加填到纸页中，构成磷石膏晶须和植物纤维互相缠绕的空间结构网络，不仅降低植物纤维的使用比例，而且由于成纤维状、具有高长径比的磷石膏晶须，与植物纤维结合后还能减少晶须纸张的强度损失。

现有报道使用磷石膏晶须用于纸张抄造都是以填料方式少量加入。申请公布号为CN110747689 A的中国发明专利申请公开了一种加填石膏晶须的纸页的制备方法，其制备方法为煅烧及共沉淀二重改性的石膏晶须，以15％的加填量制备纸页，该方法晶须加入量过少并且没有对高长度磷石膏晶须代替植物纤维造纸的研究，并且缺少高长度磷石膏低溶解性和表面亲羟基化改性的研究。申请公布号为CN110747689 A中国发明专利申请公开了一种改性硫酸钙晶须造纸填料及其制备方法和应用，其制备方法以溶解抑制改性剂改性硫酸钙晶须并以0-45％加入纸页中。该方法仍是将磷石膏晶须作为纸张填料所使用，因为所用晶须长度仅接近于造纸杂细胞或纤维碎片，故而所得纸张强度较低。

发明内容

本发明目的是针对现有技术中磷石膏晶须在纸页中只能以填料方式少量添加且纸张强度低等根本问题缺陷，提供一种磷石膏晶须高比例替代纤维的纸张制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种磷石膏晶须高比例替代纤维的纸张制备方法，其包括的步骤如下：

(1)将长度为200μm～1000μm的无水磷石膏晶须加入到非极性溶剂中配成固液混合物，在固液混合物中加入偶联剂，搅拌反应结束后得到表面改性后的磷石膏晶须，将表面改性后的磷石膏晶须与纸浆纤维混合形成混合浆料；

(2)将步骤(1)混合浆料加水，再加入混合浆料质量0.2-0.5wt％的助留剂。

优选的，所述磷石膏晶须高比例替代纤维的纸张制备方法，其包括的步骤如下：

(1)将长度为200μm～1000μm的无水磷石膏晶须加入到非极性溶剂中，配成质量分数浓度为8-12％(优选10％)的固液混合物，在固液混合物中加入无水磷石膏晶须质量1-5wt％的偶联剂，然后在转速为100r/min的磁力搅拌下反应10min，反应结束后过滤分离形成表面改性后的磷石膏晶须，将表面改性后的磷石膏晶须与打浆度为45°SR的纸浆纤维混合，获得高替代纸张制备的混合浆料；