[发明专利]非木材纤维纸张增强剂

说明书

非木材纤维，主要是指用麦杆、芒杆、芦苇、稻草、蔗渣、毛竹及废纸制造的造纸用纤维。由于非木材纤维短，所以成纸强度差，已成为造纸业中的一个难题。美国专利文献公开了作为增强剂的阳离子淀粉技术如US2813093和US 2876217，阴离子磷酸酯淀粉技术如US2929520及US3077469等，两性淀粉衍生物技术如US4093510，共用型增强剂技术如US5104487。上述技术都是针对木材纤维增强的，其中阳离子淀粉、磷酸酯淀粉缺乏对非木材纤维杂质化学物质的抗干扰能力，对非木材纤维效果不明显；两性淀粉效果虽优于阳离子淀粉与磷酸酯淀粉，但由于制造工艺成本高，至今尚未普及推广；而共用型技术虽能提高应用效果，但使用时要分别添加，用户感到不方便。

本发明的目的是为了克服上述已有技术的不足，提供一种能有效地提高用非木材纤维制造的纸和纸板物理强度的非木材纤维造纸增强剂。

本发明是一种多元变性淀粉衍生物，通过如下反应得到：

a)阳离子醚化反应：反应可以采用溶剂法、湿法、干法、半干法，本发明采用半干法工艺。在碱催化剂作用下，将阳离子醚化剂喷淋到淀粉粉末上，使充分混和均匀，温度在30～90℃，通常50～80℃，反应0.5～10小时，通常4～6小时，使阳离子醚化基取代度为0.010～0.035；

b)阴离子化反应：反应可采用湿法、干法，本发明用干法。在50℃以下喷淋加入阴离子酯化剂，并用酸催化剂调PH值到4～8(混和物PH值3％浓度下测定)，搅拌均匀后，用气流干燥法将物料水份降至5～8％，在80～160℃，通常120～140℃下，反应1～6小时，通常2～4小时，使阴离子酯化基取代度为0.005～0.030，然后冷却到40～60℃；

c)助强反应：将淀粉量1～10％的助强剂加入并混和均匀，在室温下反应时间0.5～4小时，通常1～3小时，后处理，即得非木材纤维纸张增强剂。

本发明的产品还可以通过控制如下参数进行改善，即阳离子醚化基取代度为0.015～0.030，阴离子酯化基取代度为0.010～0.025，助强剂为淀粉量的1.5～5.0％。

阳离子醚化剂为2-二乙基氨基乙基氯化物(DEC)、2、3-环氧丙基二乙基胺，3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，4-氯-2丁烯三甲基氯化铵，β-氯丙基三甲基氯化铵；

碱催化剂为氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钠、氢氧化镁或其中两种的混合物；酸催化剂为盐酸、硫酸和磷酸中的一种。

阴离子剂为磷酸二氢钠、磷酸氢二钠，或它们的复合物；

助强剂为甲酸、醋酸、巳二酸、醋酐、乙酰氯或其混合物。选用醋酸和醋酐的混合物时，其摩尔比为1∶2。

本发明的产品能有效防止非木材纤维中杂质的干扰，其主要原理是淀粉分子的阴离子取代基有助于消除非木材纤维体系中有碍于淀粉吸附在纤维上的那些杂离子，并对阳离子取代基起保护作用；反之，淀粉分子中阳离子取代基能有效地消除非木材纤维体系中阴离子杂质的干扰，而对分子中阴离子取代基起保护作用，这种阴、阳离子取代基相互协调的结果，再加上助强基团的作用，使对非木材纤维产生明显效果。

本发明的产品在非木材纤维中应用时，能有效地防止非木材纤维中杂化学物质的干扰，还具有一定的助留、助滤效果。在木浆与草浆比不变的前提下，可使裂断长和耐破度提高15～20％，对于木浆与草浆配比为(70∶30)的纸，在保证纸张质量不变的前提下，节约木浆10～20％。本发明的产品具有广泛的适用性，除非木材纤维外，对混合浆、木浆都具有良好的应用效果。本发明的产品不仅适用于酸性造纸，也同样适用于中、碱性造纸。

本发明的产品采用半干法-干法-半干法工艺制备，有效地避免了不同取代基之间的相互干扰，同时降低了生产成本，提高了反应效率，解决了生产中的三废问题。

本发明的产品采用淀粉为主要原料进行改性，淀粉可以是大麦、小麦、马铃薯、玉米、木薯、树薯、大米等制造的产品，分别通过阳离子化，阴离子及助强三个阶段来实现。

以下实施例更充分地阐明本发明，但不作为本发明的限制，另外，下面的实例中的份数和百分数都是以绝干量计(除非特别指出)。

实施例1