一种造纸用矿物纤维的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及造纸原料领域，具体设及一种造纸用凝胶化矿物纤维的制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着造纸技术的发展和节能环保的要求，矿物纤维成为一种可替代植物纤维用 于造纸的重要原料。近年来，有关矿物纤维替代植物纤维用于造纸的研究引起人们的重视。 利用矿物纤维造纸，可W在很大程度上缓解我国砍伐林木的压力，节约纸浆，同时减少了木 材制浆带来的水消耗和生态环境破坏，还降低了造纸成本，减少造纸对环境的污染。但矿物 纤维用于造纸也存在着一些缺陷，例如矿物纤维的硬度大、脆性强、表面无有机基团、光滑 难粘、很难与植物纤维结合，导致目前矿物纤维在造纸领域的替代量有限。为了提高矿物纤 维在造纸领域的替代量，需要解决矿物纤维的柔性化和在水性条件下的粘接性。通过改进 矿物纤维的柔性、粘接性，是实现矿物纤维替代植物纤维的关键技术。
[0003] 目前对矿物纤维的处理主要通过表面处理剂、柔软剂、分散剂、增强剂等，W获得 矿物纤维类似植物纤维的柔性、分散性，增加矿物纤维与植物纤维的结合力。
[0004] 中国发明专利CN201310563777. 4公开了一种增加白泥纤维强度的改性方法，将 聚乙締醇、水、&〇2及氨氧化钢溶解，得到软化增强剂，将白泥纤维加入软化增强剂，揽拌均 匀并浸泡后，得到的改性白泥纤维的强度大，是一种可替代植物纤维的优质纤维原料。
[0005] 中国发明专利CN201010556422. 9公开了一种粉煤灰纤维应用于造纸过程中的增 强改性方法，增强剂是由聚乙締醇和氯乙酸反应，调节溶液抑，得到带簇基基团的聚乙締醇 溶液，然后将粉煤灰纤维分散在增强剂中，加入硅烷偶联剂，添加植物纤维在造纸试验机上 造纸，得到混合纸张，改性剂处理粉煤灰纤维后，能提高粉煤灰纤维成纸纸张的强度。
[0006] 中国发明专利CN101747471B公开了一种粉煤灰纤维增强改性剂的制备方法，将 丙締酸与丙締酸径乙醋进行共聚，再往其中加入N，N-二甲基-1,3-丙二胺进行酷胺化， 得到多径基阳离子聚合物类型的粉煤灰纤维增强改性剂。用制备的多径基阳离子聚合物， 可W改善粉煤灰纤维在水中的分散性，可W增加粉煤灰纤维与木浆或草浆纤维之间的结合 力，改善渗有粉煤灰纤维纸张的强度。根据上述，由于矿物纤维表面呈弱负电性且表面不 带有簇基、径基等活性官能团，不能通过电荷吸引或氨键作用与纤维形成有效结合。而且， 矿物纤维用于造纸，由于存在刚性、脆性、和较高的硬度，随着添加量的增加，纸张的初性降 低，驻留性降低，纸张表现为掉粉、对抄网磨损等负面影响。尽管矿物纤维通过在软化剂中 浸泡，可W赋予一定的初性，但由于矿物纤维表面无有机基团，缺乏与软化剂有效地渗透和 连接。因此，现有技术对矿物纤维增初处理后用于造纸时，对植物纤维的替换量有限。随着 造纸技术的发展和环保需求，要求增加矿物纤维替换植物纤维的量，因而对矿物纤维的性 能提出了更高的要求。特别是急需将矿物纤维处理成具有同植物纤维一样的柔性纤维。
【发明内容】
[0007] 针对上述问题，本发明提供一种造纸用矿物纤维的制备方法，该方法是将矿物纤 维表面的基团通过氯化巧-娃酸钢复合激活，并通过与亲水性高分子材料交联凝胶化，使 矿物纤维表面形成牢固的凝胶，该交联凝胶赋予矿物纤维初性，而且易在水性条件下分散， 在造纸中可W60%的高添加量使用，与植物纤维交织粘接性能优异，纸张仍然保持柔性和 强度，推进了矿物纤维替换植物纤维用于造纸的进程。
[0008] 本发明是通过如下技术方案实现的： 一种造纸用矿物纤维的制备方法，其特征在于包括W下步骤： (1) 将90-95重量份的矿物纤维与2-3重量份的氯化巧、3-5重量份的娃酸钢在振动磨 中混合研磨，通过施加机械能，使矿物纤维表面被高度活化； (2) 将1-3重量份的乳化蜡、5-8重量份的亲水性高分子材料与步骤（1)得到的活化矿 物纤维与适量水在80-90°C条件下揽拌0. 5-比形成浆料； (3) 在步骤（2)得到的浆料中加入0. 2-0. 5重量份的衣康酸、1. 5-3. 5重量份的丙締酷 胺和适量交联剂，在50-60°C条件下揽拌，缓慢加入引发剂，引发交联聚合反应20-35min; 交联剂用量为丙稀酷胺质量的1-1. 5%，引发剂用量为丙締酷胺质量的2-2. 5% ; (4) 将步骤（3)得到的物料进行过滤脱水、烘干、微粉机粉碎得到造纸用凝胶化矿物纤 维。
[0009] 所述的矿物纤维是玄武岩纤维、娃灰石纤维、粉煤灰纤维、玻璃纤维、石膏纤维、海 泡石纤维、水儀石纤维中的至少一种； 所述的娃酸钢的模数为1. 5-2. 5 ; 所述的乳化蜡为非离子型的蜂蜡； 所述的亲水性高分子高分子材料为壳聚糖、聚乙締醇、簇甲基淀粉、海藻酸钢、瓜尔胶、 沙葛胶中的一种或它们的混合物； 所述的交联剂为N，N-亚甲基双丙締酷胺、乙二醇双丙締酸醋、1，3-丙二醇双丙締酸 醋、棚酸、环氧氯丙烷、戊二醒中的一种； 所述的引发剂为过硫酸锭、过硫酸钟、过硫酸钢中的一种。
[0010] 一种造纸用矿物纤维的制备方法，通过激活矿物纤维表面的类径基基团，将乳化 亲水性聚合物与矿物纤维分散并交联聚合，在矿物纤维表面形成牢固连接的凝胶，该交联 凝胶赋予矿物纤维柔初性，而且易在水性条件下分散。由于凝胶具有吸附特性，该凝胶化矿 物纤维与植物纤维纤维表面纤维素分子的径基形成氨键，从而提高了矿物纤维与植物纤维 之间的结合力W及留着率，在造纸中可W60%的高添加量使用，与植物纤维交织粘接性能 优异，纸张仍然保持柔性，而且纸张的抗张强度、耐破度、撕裂度等都均优于植物纤维纸。 该制备方法通过对矿物纤维凝胶化处理，解决了矿物纤维用于造纸的柔性问题、在纸浆中 的分散问题、W及与植物纤维的结合力问题，大幅推进了矿物纤维替换植物纤维用于造纸 的进程。
[0011] 一种造纸用矿物纤维的制备方法，使矿物纤维表面裹覆柔性凝胶，克服了大量使 用矿物纤维造纸对纸网的磨损。
[0012] 一种造纸用矿物纤维的制备方法，与现技术相比突出的特点和有益的效果在于： 1、通过对矿物纤维表面深度活化，激活表面的类径基基团，使改性材料与矿物纤维牢 固连接。
[0013] 2、利用交联聚合，在矿物纤维表面形成凝胶，将矿物纤维变为可在水中分散的凝 胶，提升了矿物纤维的柔性、分散性、w及与植物纤维结合性；使矿物纤维替换植物纤维用 于造纸的替换量提升至60%W上，解决了目前矿物纤维用于造纸添加量难W提高的缺陷。
[0014] 3、本发明制备工艺简短易控，可连续化封闭生产，适合于大规模化生产应用。
【具体实施方式】
[0015] W下通过【具体实施方式】对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明 的范围仅限于W下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术 知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
[001引实施例1 本实施列步骤如下： (1) 将80重量份的玄武岩纤维、10重量份的娃灰石纤维与3重量份的氯化巧、3重量份 模数为1. 5的娃酸钢在振动磨中混合研磨，通过施加机械能，使矿物纤维表面类径基被高 度活化； (2) 将2重量份的非离子型的蜂蜡、5重量份的壳聚糖、2重量份的聚乙締醇与步骤（1) 得到的活化矿物纤维与适量水在80-90°C条件下揽拌0. 5-比形成浆料； (3) 在步骤（2)得到的浆料中加入0. 2重量份的衣康