一种增强白泥纤维强度的改性方法
【专利摘要】本发明公开了一种增加白泥纤维强度的改性方法，包括以下步骤：1)称取一定量的聚乙烯醇、水、H2O2及氢氧化钠，将称取的聚乙烯醇溶解到水中，加热搅拌下溶解后，得透明的聚乙烯醇溶液，再向聚乙烯醇溶液加入H2O2，然后再加入氢氧化钠，充分反应后，得反应物；2)称取一定量的Al2(SO4)3，将Al2(SO4)3与步骤1)得到的反应物混合均匀，并充分反应后，得混合溶液，然后将混合溶液的pH值调整至6-10，得白泥纤维软化增强剂；3)称取一定量的白泥纤维及水，将白泥纤维加入到水中，然后再加入步骤2)得到的无机纤维软化增强剂，搅拌均匀并浸泡后，得改性后的白泥纤维，本发明得到的改性后的白泥纤维的强度大，质量优良。
【专利说明】一种增强白泥纤维强度的改性方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种纤维的改性方法，具体涉及一种增强白泥纤维强度的改性方法。【背景技术】
[0002]白泥纤维原料成本极低，是制浆造纸厂在碱回收过程中产生的大量苛化白泥，经过重熔、纤维化而制成的以无机矿物为基本成分的无机质纤维。白泥纤维不仅可以代替昂贵的植物纤维用于造纸，节约大量的植物纤维，降低造纸成本，减少制浆造纸的污染问题，同时可使造纸白泥这种固体废弃物变废为宝。
[0003]白泥纤维不能细纤维化，另外白泥纤维脆性大，刚性强，纤维短，在制浆过程中经打浆、分散，输送过程中较易断裂为小段纤维，不仅造成在后续应用过程中出现小段纤维交织、堵塞设备等现象，同时使用过多将使纸张强度大幅度下降。所以必须选用易成柔性膜的成膜剂涂覆在白泥纤维的表面将其包裹起来，增强其强度。白泥纤维面又不含能相互作用或与植物纤维产生作用的基团，所以需要在白泥纤维表面包覆一种可以连接有机基团的物质，增强其与植物纤维混合造纸的纸张性能。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种增强白泥纤维强度的改性方法，该改性方法可以有效的增强白泥纤维的强度。
[0005]为达到上述目的，本发明所述的增强白泥纤维强度的改性方法的具体操作步骤包括:
[0006]I)称取一定量的聚乙烯醇、水、H2O2及氢氧化钠，将称取的聚乙烯醇溶解到水中，搅拌均匀后，得透明的聚乙烯醇溶液，再向聚乙烯醇溶液加入H2O2，然后再加入氢氧化钠，充分反应后,得反应物,其中，聚乙烯醇与水的质量比为1:8-12, H2O2与聚乙烯醇的质量比为1: 100-200，H2O2与氢氧化钠的质量比为100:3-7 ；
[0007]2)称取一定量的Al2 (SO4)3，将Al2 (SO4)3与步骤I)得到的反应物混合均匀，并充分反应后，得混合溶液，然后将混合溶液的pH值调整6-10，得无机纤维软化增强剂，其中，聚乙烯醇与Al2(SO4)3的质量比为1:0.5-1 ；
[0008]3)按比例为150mL:2_5g取水及白泥纤维，将白泥纤维加入到水中，然后再加入步骤2)得到的无机纤维软化增强剂，搅拌均匀并浸泡后，得改性后的白泥纤维，其中，白泥纤维与无机纤维软化增强剂的质量比为1:3_5。
[0009]步骤I)中将聚乙烯醇溶液溶解到水中的过程中水的温度为60_85°C。
[0010]步骤I)中反应的反应温度为60_85°C，反应时间为2_5h。
[0011]步骤2)中反应的反应温度为80-100°C，反应时间为20-50min。
[0012]步骤3)的具体操作过程为:
[0013]称取一定量的白泥纤维、水及十六烷基三甲基溴化铵，将白泥纤维加入到水中，然后再加入步骤2)得到的无机纤维软化增强剂，搅拌均匀后加入十六烷基三甲基溴化铵，浸泡后，得改性后的白泥纤维，其中，白泥纤维与无机纤维软化增强剂的质量比为1:
3-5，水与白泥纤维的比例为150mL: 2-5g，水与十六烷基三甲基溴化铵的比例为150mL:
0.75-1.5g0
[0014]步骤3)中浸泡的浸泡时间为30_60min。
[0015]本发明具有以下有益效果:
[0016]本发明所述的增强白泥纤维强度的改性方法在对白泥纤维进行改性的过程中，先通过过氧化氢对聚乙烯醇进行降解，然后再将聚乙烯醇与Al2 (SO4) 3进行反应，聚乙烯醇与铝离子生成的配合物能够使无机纤维之间易产生作用，因此，本发明制得的无机纤维软化增强剂对白泥纤维处理后，白泥纤维的强度明显提高，而且经过该方法处理的白泥纤维用于造纸时能够有效的提高纸张性能。
[0017]进一步，本发明向白泥纤维中加入无机纤维软化增强剂后，还进一步加入使白泥纤维阳离子化的十六烷基三甲基溴化铵，从而使白泥纤维带有正电荷，而带有正电荷的白泥纤维与植物纤维混合造纸，从而明显的提交白泥纤维制备的纸张的强度。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为未改性白泥纤维的SEM图；
[0019]图2为经本发明改性后白泥纤维的SEM图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合实施例对`本发明做进一步详细描述:
[0021]实施例一
[0022]I)称取一定量的聚乙烯醇、水、H2O2及氢氧化钠，将称取的聚乙烯醇溶解到60°C的水中，搅拌均匀后，得透明的聚乙烯醇溶液，再向聚乙烯醇溶液加入H2O2,然后再加入氢氧化钠，充分反应后，得反应物，其中，聚乙烯醇与水的质量比为1:12,H2O2与聚乙烯醇的质量比为I:200, H2O2与氢氧化钠的质量比为100:3 ；
[0023]2)称取一定量的Al2 (SO4)3，将Al2 (SO4)3与步骤I)得到的反应物混合均匀，并充分反应后，得混合溶液，然后将混合溶液的pH值调整至8，得无机纤维软化增强剂，其中，聚乙烯醇与Al2(SO4)3的质量比为1:0.5 ;
[0024]3)按比例为150mL:2g取水及白泥纤维，将白泥纤维加入到水中，然后再加入步骤2)得到的无机纤维软化增强剂，搅拌均匀并浸泡60min后，得改性后的白泥纤维，其中，白泥纤维与无机纤维软化增强剂的质量比为1:3。
[0025]步骤I)中反应的反应温度为60°C，反应时间为2h。
[0026]步骤2)中反应的反应温度为60°C，反应时间为30min。
[0027]步骤3)的具体操作过程为:
[0028]称取一定量的白泥纤维、水及十六烷基三甲基溴化铵，将白泥纤维加入到水中，然后再加入步骤2)得到的无机纤维软化增强剂，搅拌均匀后加入十六烷基三甲基溴化铵，浸泡60min后，得改性后的白泥纤维，其中，白泥纤维与无机纤维软化增强剂的质量比为1:3，水与白泥纤维的比例为150mL:2g，水与十六烷基三甲基溴化铵的比例为150mL:0.75g。
[0029]实施例二[0030]I)称取一定量的聚乙烯醇、水、H2O2及氢氧化钠，将称取的聚乙烯醇溶解到75°C的水中，搅拌均匀后，得透明的聚乙烯醇溶液，再向聚乙烯醇溶液加入H2O2,然后再加入氢氧化钠，充分反应后，得反应物，其中，聚乙烯醇与水的质量比为1: 11，H2O2与聚乙烯醇的质量比为1:180, H2O2与氢氧化钠的质量比为100:4 ；
[0031]2)称取一定量的Al2 (SO4)3，将Al2 (SO4)3与步骤I)得到的反应物混合均匀，并充分反应后，得混合溶液，然后将混合溶液的pH值调整至6，得无机纤维软化增强剂，其中，聚乙烯醇与Al2 (SO4)3的质量比为1:0.8 ;
[0032]3)按比例为150mL:3g取水及白泥纤维，将白泥纤维加入到水中，然后再加入步骤2)得到的无机纤维软化增强剂，搅拌均匀并浸泡50min后，得改性后的白泥纤维，其中，白泥纤维与无机纤维软化增强剂的质量比为1:4。
[0033]步骤I)中反应的反应温度为70°C，反应时间为2.5h。
[0034]步骤2)中反应的反应温度为85°C，反应时间为20min。
[0035]步骤3)的具体操作过程为:
[0036]称取一定量的白泥纤维、水及十六烷基三甲基溴化铵，将白泥纤维加入到水中，然后再加入步骤2)得到的无机纤维软化增强剂，搅拌均匀后加入十六烷基三甲基溴化铵，浸泡50min后，得改性后的白泥纤维，其中，白泥纤维与无机纤维软化增强剂的质量比为1:4，水与白泥纤维的比例为 150mL:3g，水与十六烷基三甲基溴化铵的比例为150mL:lg。
[0037]实施例三
[0038]I)称取一定量的聚乙烯醇、水、H2O2及氢氧化钠，将称取的聚乙烯醇溶解到80°C的水中，搅拌均匀后，得透明的聚乙烯醇溶液，再向聚乙烯醇溶液加入H2O2,然后再加入氢氧化钠，充分反应后，得反应物，其中，聚乙烯醇与水的质量比为1:10,H2O2与聚乙烯醇的质量比为I:150, H2O2与氢氧化钠的质量比为100:6 ；
[0039]2)称取一定量的Al2 (SO4)3，将Al2 (SO4)3与步骤I)得到的反应物混合均匀，并充分反应后，得混合溶液，然后将混合溶液的pH值调整至10，得无机纤维软化增强剂，其中，聚乙烯醇与Al2(SO4)3的质量比为1:0.6 ;
[0040]3)按比例为150mL:4g取水及白泥纤维，将白泥纤维加入到水中，然后再加入步骤2)得到的无机纤维软化增强剂，搅拌均匀并浸泡40min后，得改性后的白泥纤维，其中，白泥纤维与无机纤维软化增强剂的质量比为1:5。
[0041]步骤I)中反应的反应温度为40°C,反应时间为4h。
[0042]步骤2)中反应的反应温度为90°C，反应时间为50min。
[0043]步骤3)的具体操作过程为:
[0044]称取一定量的白泥纤维、水及十六烷基三甲基溴化铵，将白泥纤维加入到水中，然后再加入步骤2)得到的无机纤维软化增强剂，搅拌均匀后加入十六烷基三甲基溴化铵，浸泡40min后，得改性后的白泥纤维，其中，白泥纤维与无机纤维软化增强剂的质量比为1:5，水与白泥纤维的比例为150mL:4g，水与十六烷基三甲基溴化铵的比例为150mL:1.2g。
[0045]实施例四
[0046]I)称取一定量的聚乙烯醇、水、H2O2及氢氧化钠，将称取的聚乙烯醇溶解到85°C的水中，搅拌均匀后，得透明的聚乙烯醇溶液，再向聚乙烯醇溶液加入H2O2,然后再加入氢氧化钠，充分反应后，得反应物，其中，聚乙烯醇与水的质量比为1:8, H2O2与聚乙烯醇的质量比为I:100, H2O2与氢氧化钠的质量比为100:7 ；
[0047]2)称取一定量的Al2 (SO4)3，将Al2 (SO4)3与步骤I)得到的反应物混合均匀，并充分反应后，得混合溶液，然后将混合溶液的pH值调整至9，得无机纤维软化增强剂，其中，聚乙烯醇与Al2 (SO4)3的质量比为1:1 ;
[0048]3)按比例为150mL:5g取水及白泥纤维，将白泥纤维加入到水中，然后再加入步骤
2)得到的无机纤维软化增强剂，搅拌均匀并浸泡30min后，得改性后的白泥纤维，其中，白泥纤维与无机纤维软化增强剂的质量比为1:4。
[0049]步骤I)中反应的反应温度为50°C，反应时间为5h。
[0050]步骤2)中反应的反应温度为100°C，反应时间为40min。
[0051]步骤3)的具体操作过程为:[0052]称取一定量的白泥纤维、水及十六烷基三甲基溴化铵，将白泥纤维加入到水中，然后再加入步骤2)得到的无机纤维软化增强剂，搅拌均匀后加入十六烷基三甲基溴化铵，浸泡30min后，得改性后的白泥纤维，其中，白泥纤维与无机纤维软化增强剂的质量比为1:4，水与白泥纤维的比例为150mL:5g，水与十六烷基三甲基溴化铵的比例为150mL:1.5g。
[0053]参考图1及图2，通过SEM对未经改性白泥纤维和经该方法改性的白泥纤维进行了观察，未经改性白泥纤维明显呈直型圆柱状，不易弯曲。改性后白泥纤维表面包覆改性剂，使纤维变得柔软，弯曲不易断裂。将白泥纤维与植物纤维混合进行抄片实验，纤维加入量为40%，改性前白泥纤维纸片的抗张强度为30.1N，改性后的白泥纤维纸片的抗张强度为49.4N。实验结果表明，改性后的白泥纤维强度明显增加。
【权利要求】
1.一种增强白泥纤维强度的改性方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)称取一定量的聚乙烯醇、水、H2O2及氢氧化钠，将称取的聚乙烯醇溶解到水中，搅拌均匀后，得透明的聚乙烯醇溶液，再向聚乙烯醇溶液加入H2O2，然后再加入氢氧化钠，充分反应后，得反应物，其中，聚乙烯醇与水的质量比为1:8-12, H2O2与聚乙烯醇的质量比为1:100-200，H2O2与氢氧化钠的质量比为100:3-7 ； 2)称取一定量的Al2(SO4) 3，将Al2 (SO4) 3与步骤I)得到的反应物混合均匀，并充分反应后，得混合溶液，然后将混合溶液的PH值调整至6-10，得无机纤维软化增强剂，其中，聚乙烯醇与Al2(SO4)3的质量比为1:0.5-1 ； 3)按比例为150mL:2-5g取水及白泥纤维，将白泥纤维加入到水中，然后再加入步骤2)得到的无机纤维软化增强剂，搅拌均匀并浸泡后，得改性后的白泥纤维，其中，白泥纤维与无机纤维软化增强剂的质量比为1:3_5。
2.根据权利要求1所述的增强白泥纤维强度的改性方法，其特征在于，步骤I)中将聚乙烯醇溶液溶解到水中的过程中水的温度为60-85°C。
3.根据权利要求1所述的增强白泥纤维强度的改性方法，其特征在于，步骤I)中反应的反应温度为60-85°C，反应时间为2-5h。
4.根据权利要求1所述的增强白泥纤维强度的改性方法，其特征在于，步骤2)中反应的反应温度为80-100°C，反应时间为20-50min。
5.根据权利要求1所述的增强白泥纤维强度的改性方法，其特征在于，步骤3)的具体操作过程为: 称取一定量的白泥纤维、水及十六烷基三甲基溴化铵，将白泥纤维加入到水中，然后再加入步骤2)得到的无机纤维软化增强剂，搅拌均匀后加入十六烷基三甲基溴化铵，浸泡后，得改性后的白泥纤维，其中，白泥纤维与无机纤维软化增强剂的质量比为1:3-5，水与白泥纤维的比例为150mL:2-5g，水与十六烷基三甲基溴化铵的比例为150mL:0.75-1.5g。
6.根据权利要求1或5所述的增强白泥纤维强度的改性方法，其特征在于，步骤3)中浸泡的浸泡时间为30-60min。
【文档编号】D21H17/69GK103601373SQ201310563777
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月12日 优先权日:2013年11月12日
【发明者】苏秀霞, 王楠, 张海宁, 张云, 董伟, 周丽, 曹鹏妮, 郭明媛 申请人:陕西科技大学