專利名稱：一種陽(yáng)離子瓜爾膠超微粒子的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于造紙化學(xué)品領(lǐng)域，特別是涉及一種瓜爾膠超微粒子的制備方法。
背景技術(shù)：
瓜爾膠是從種植于印巴次大陸的豆科植物一瓜爾豆中提取的一種植物膠，它 在化學(xué)性質(zhì)上是聚半乳糖甘露糖。由于其獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)及物理化學(xué)特性，使它 成為一種很有潛力的新型環(huán)保助劑。瓜爾膠的首要特點(diǎn)是其生長(zhǎng)于高溫、干旱的 環(huán)境中，因此不耐水，在冷水中就可以水化、溶解，這與淀粉系列助劑的使用需 要糊化相比是一個(gè)很大的優(yōu)勢(shì)。瓜爾膠的另一特點(diǎn)是分子結(jié)構(gòu)與纖維素分子非常
相似。瓜爾膠分子中甘露糖單元通過(guò)l， 4-e苷鍵連接成主鏈，半乳糖支鏈則以 1， 6-a鍵間隔與甘露糖主鏈相連，與纖維素分子的相^l性使它易于吸附到纖維 上產(chǎn)生助留效果。天然瓜爾膠作為造紙助劑時(shí)，可以提高紙頁(yè)強(qiáng)度，減少灰斑形 成并提高紙頁(yè)勻度。
近幾年來(lái)，瓜爾膠系列助劑在巻煙紙行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。瓜爾膠用于巻 煙紙不但具有優(yōu)良的助留、助濾和增強(qiáng)效果，而且抄成的紙?jiān)谌紵龝r(shí)沒(méi)有異味，
滿足巻煙用紙的需要。在漿料中,添加瓜爾膠具有以下優(yōu)點(diǎn)①提高紙張的抗張 強(qiáng)度；②提高表面強(qiáng)度，改善印刷適性；③提高填料、細(xì)小纖維的留著率；④ 改善成紙勻度，瓜爾膠以微絮聚的方式改善紙機(jī)網(wǎng)部的濾水性能，紙張的勻度不 會(huì)被破壞；⑤減小紙張的兩面差；◎提髙紙板的層間結(jié)合強(qiáng)度。但是，瓜爾膠 原粉在使用過(guò)程中總會(huì)有不盡入意之處，它會(huì)造成濾水困難等，因此人們常用化 學(xué)手段改變其理化特性以滿足實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)的需要。為了提高其使用效果和擴(kuò)大 其應(yīng)用范圍，目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)了很多瓜爾膠的變性產(chǎn)品，根據(jù)其離子性能的不同可 分為陽(yáng)離子型、陰離子型、非離子型瓜爾膠以及磷酸瓜爾膠和兩性瓜爾膠等。各 種類型的瓜爾膠有不同的性能和功用，要根據(jù)生產(chǎn)上的具體情況進(jìn)行選用。
陽(yáng)離子型瓜爾膠能有效改善助留，顯著提高填料的留著率，對(duì)紙張的勻度沒(méi)有太大影響，不影響脫水。用量一般為0.03% 0.08%，添加點(diǎn)一般在紙機(jī)的沖 漿泵之前或在保證均勻分散的情況下直接加到紙機(jī)的流漿箱之前。陽(yáng)離子型瓜爾 膠溶液應(yīng)稀釋到約0. F。的濃度后使用。
Derek等人對(duì)4種造紙助劑陽(yáng)離子淀粉(CS)、陽(yáng)離子聚丙烯酰胺(CPAM )、 陽(yáng)離子瓜爾膠(CGG)、陽(yáng)離子聚乙烯醇(CPVA)的助留助濾效果在動(dòng)態(tài)濾水儀上進(jìn) 行了試驗(yàn)研究。他們發(fā)現(xiàn)陽(yáng)離子瓜爾膠無(wú)論是對(duì)細(xì)小纖維還是填料，其助留助 濾效果都是最好的。王登遠(yuǎn)在巻煙紙中加入化學(xué)改性的陽(yáng)離子瓜爾膠，根據(jù)實(shí)驗(yàn) 得出了在巻煙紙中加入化學(xué)改性的陽(yáng)離子瓜爾膠可以提高細(xì)小纖維和填料的網(wǎng) 部留著率、灰分，隨著網(wǎng)部留著率的提高，節(jié)省了生產(chǎn)成本。Burnfiel'd研究發(fā) 現(xiàn)將陽(yáng)離子瓜爾膠、陽(yáng)離子淀粉按一定比例預(yù)先混合，經(jīng)糊化后使用，陽(yáng)離子淀 粉的增強(qiáng)及陽(yáng)離子瓜爾膠的助留助濾效果都能得到有效地發(fā)揮。而且它比不經(jīng)預(yù) 先混合而分別使用兩種助劑相比，強(qiáng)度提高20%左右，更重要的是它消除了單 獨(dú)使用陽(yáng)離子瓜爾膠時(shí)"粉塵"(瓜爾膠粉)對(duì)人體的危害及耗水量大的弊端。萬(wàn) 小芳等對(duì)一步泥漿法合成新型助留助濾劑一陽(yáng)離子羥乙基瓜爾膠(CVG)，及將其 用于廢新聞紙漿的抄造過(guò)程進(jìn)行了探討。當(dāng)CVG以0.2%(以絕干漿計(jì))的用量添 加到廢新聞紙漿中，細(xì)小組分的單程留著率提高了 40%，打槳度減小了 37%。另 外，萬(wàn)小芳等還研究了陽(yáng)離子瓜爾膠/膨潤(rùn)土二元助留助濾劑在脫墨漿中的應(yīng)用， 研究了膨潤(rùn)土用量、pH值、電導(dǎo)率、剪切力對(duì)陽(yáng)離子瓜爾膠/膨潤(rùn)二元體系的 助留助濾性能的影響。研究表明二元體系比單元體系有更好的助留助濾性能， 更能抗pH值、電導(dǎo)率、剪切力的干擾；且能提高成紙的強(qiáng)度。
目前，商業(yè)應(yīng)用的瓜爾膠助留系統(tǒng)都是以陰離子微粒為基礎(chǔ)的，先往漿料中 施加陽(yáng)離子瓜爾膠，形成絮聚物，再添加特殊的比表面積非常大的帶負(fù)電荷特殊 的無(wú)機(jī)微粒，使之形成微絮聚物。
陽(yáng)離子瓜兒膠含有大量季銨化基團(tuán)，當(dāng)它與某些帶負(fù)電的特定多聚陰離子化 合物、生物大分子等在水相條件下相遇時(shí)，在這些帶負(fù)電荷物質(zhì)的作用下發(fā)生分 子內(nèi)或分子間交聯(lián)并凝膠化形成納米顆粒。由于陽(yáng)離子瓜爾膠超微粒子表面電荷為正值，可以作為陽(yáng)離子微粒助留系統(tǒng)在造紙工藝中使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種陽(yáng)離子瓜爾膠超微粒子的制備方法。 本發(fā)明的技術(shù)解決方案
所采用的制備方法是使用陽(yáng)離子瓜爾膠與聚陰離子通過(guò)凝膠化反應(yīng)制備超 微粒子，制備方法包括下述步驟
(1) 、將100重量份的陽(yáng)離子瓜爾膠溶解在水中配成濃度為0. 5 20mg/ml 的溶液；將0. 1 60重量份的聚陰離子溶解在水中配成濃度為1 60 mg/ml的溶 液；
(2) 、將上述聚陰離子的水溶液緩慢滴加到陽(yáng)離子瓜爾膠的水溶液中，攪 拌5 60min，得到分散均勻的超微粒子；
所述的聚陰離子為三聚磷酸鈉、聚蘋(píng)果酸鈉、羧甲基纖維素鈉和羧甲基淀 粉鈉中的一種或幾種。
三聚磷酸鈉、聚蘋(píng)果酸鈉、羧甲基纖維素鈉、羧甲基淀粉鈉是常用的價(jià)格 便宜且無(wú)毒副作用的聚陰離子,它們可以和陽(yáng)離子瓜兒膠進(jìn)行離子凝膠化反應(yīng)制 備超微粒子。
所述的陽(yáng)離子瓜爾膠的分子量為2000 5000000，陽(yáng)離子取代度為0.01
2.0;
所述的聚蘋(píng)果酸鈉的分子量為2000 6000;
所述的羧甲基纖維素鈉和羧甲基淀粉鈉的分子量為4000 1000000，羧甲基
取代度為0. 05 0. 80;
所述的超微粒子的粒徑在60 300 nm，電動(dòng)電位在5 45 mV。 本發(fā)明的技術(shù)效果本制備方法工藝簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和，所制得的陽(yáng)離子
瓜爾膠超微粒子呈規(guī)則的圓球性，尺寸均一，穩(wěn)定性高，重復(fù)性好，粒子表面電
荷為正值。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例1
將2.0g陽(yáng)離子瓜爾膠溶于2000ml水中，得到陽(yáng)離子瓜爾膠溶液；將30ml (30mg/ml)的羧甲基淀粉鈉水溶液緩慢滴加到上述陽(yáng)離子瓜爾膠溶液中，繼續(xù) 攪拌10 min，制得陽(yáng)離子瓜爾膠超微粒子。動(dòng)態(tài)光散射測(cè)定其粒徑為128 nm， 分散指數(shù)為0.11。電動(dòng)電位分析儀器測(cè)定其表面電位為14.2±2.1 mV。透射電 鏡觀測(cè)粒子為規(guī)則的圓球形。 實(shí)施例2
將2.0g陽(yáng)離子瓜爾膠溶于2000ml水中，得到陽(yáng)離子瓜爾膠溶液，將30ml (16mg/ml)的三聚磷酸鈉水溶液緩慢滴加到上述陽(yáng)離子瓜爾膠溶液中，繼續(xù)攪 拌30 min,制得陽(yáng)離子瓜爾膠超微粒子。動(dòng)態(tài)光散射測(cè)定其粒徑為168 nm，分 散指數(shù)為0.18。電動(dòng)電位分析儀器測(cè)定其表面電位為17.2±1.1 mV。透射電鏡 觀測(cè)粒子為規(guī)則的圓球形。 實(shí)施例3
將2. Og陽(yáng)離子瓜爾膠溶于1000 ml水中，得到陽(yáng)離子瓜爾膠溶液，將30 ml (10 mg/ml)的聚蘋(píng)果酸鈉水溶液緩慢滴加到上述陽(yáng)離子瓜爾膠溶液中，繼續(xù)攪 拌30 min，制得陽(yáng)離子瓜爾膠超微粒子。動(dòng)態(tài)光散射測(cè)定其粒徑為227 ran,分 散指數(shù)為0.22。電動(dòng)電位分析儀器測(cè)定其表面電位為10.2±1.8 mV。透射電鏡 觀測(cè)粒子為規(guī)則的圓球形。 實(shí)施例4
將2.0g陽(yáng)離子瓜爾膠溶于1000ml水中，得到陽(yáng)離子瓜爾膠溶液，將30ml (15mg/ml)的羧甲基纖維素鈉水溶液緩慢滴加到上述陽(yáng)離子瓜爾膠溶液中，繼 續(xù)攪拌30 rniri，制得陽(yáng)離子瓜爾膠超微粒子。動(dòng)態(tài)光散射測(cè)定其粒徑為254 nm， 分散指數(shù)為0.26。電動(dòng)電位分析儀器測(cè)定其表面電位為11.2±2.8 mV。透射電 鏡觀測(cè)粒子為規(guī)則的圓球形。
權(quán)利要求
1、一種陽(yáng)離子瓜爾膠超微粒子的制備方法，所采用的制備方法是使用陽(yáng)離子瓜爾膠與聚陰離子通過(guò)凝膠化反應(yīng)制備超微粒子，制備方法包括下述步驟(1)、將100重量份的陽(yáng)離子瓜爾膠溶解在水中配成濃度為0.5～20mg/ml的溶液；將0.1～60重量份的聚陰離子在水中配成濃度為1～60mg/ml的溶液；(2)、將上述聚陰離子的水溶液緩慢滴加到陽(yáng)離子瓜爾膠的水溶液中，攪拌5～60min，得到分散均勻的超微粒子；所述的聚陰離子為三聚磷酸鈉、聚蘋(píng)果酸鈉、羧甲基纖維素鈉和羧甲基淀粉鈉中的一種或幾種。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種陽(yáng)離子瓜爾膠超微粒子的制備方法，其特 征在于所述的陽(yáng)離子瓜爾膠的分子量為'2000 5000000，陽(yáng)離子取代度為 0.01 2.0o
3、 如權(quán)利要求1所述的一種陽(yáng)離子瓜爾膠超微粒子的制備方法，其特 征在于所述的聚蘋(píng)果酸鈉的分子量為2000 6000。
4、 如權(quán)利要求1所述的一種陽(yáng)離子瓜爾膠超微粒子的制備方法，其特 征在于所述的羧甲基纖維素鈉和羧甲基淀粉鈉的分子量為4000 1000000， 羧甲基取代度為0. 05 0. 80。
全文摘要
本發(fā)明屬于造紙化學(xué)品領(lǐng)域，特別是涉及一種瓜爾膠超微粒子的制備方法，所采用的制備方法是使用陽(yáng)離子瓜爾膠與聚陰離子通過(guò)凝膠化反應(yīng)制備超微粒子，制備方法包括下述步驟(1)將100重量份的陽(yáng)離子瓜爾膠溶解在水中配成濃度為0.5～20mg/ml的溶液；將0.1～60重量份的聚陰離子在水中配成濃度為1～60mg/ml的溶液；(2)將上述聚陰離子的水溶液緩慢滴加到陽(yáng)離子瓜爾膠的水溶液中，攪拌5～60min，得到分散均勻的超微粒子；所述的聚陰離子為三聚磷酸鈉、聚蘋(píng)果酸鈉、羧甲基纖維素鈉和羧甲基淀粉鈉中的一種或幾種。本制備方法工藝簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和，所制得的陽(yáng)離子瓜爾膠超微粒子呈規(guī)則的圓球性，尺寸均一，穩(wěn)定性高，重復(fù)性好，粒子表面電荷為正值。
文檔編號(hào)D21H21/10GK101654892SQ200910072
公開(kāi)日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2009年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月24日
發(fā)明者宋文杰, 查瑞濤, 潘泉利, 王世剛 申請(qǐng)人:牡丹江恒豐紙業(yè)股份有限公司