一种球型聚电解质刷双元助留体系及其提高纸浆留着率的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于造纸工业领域，特别涉及一种提高纸浆留着率的球型聚电解质刷双元 助留体系及其提尚纸楽留着率的方法。
【背景技术】
[0002] 在造纸工业中，为了提高浆料中纤维和填料在成型网上的留着率，降低废水处理 负荷以及对环境的污染，同时改善纸机的运行能力，减少纸张生产成本，通常会在造纸湿部 中使用助留剂。最早在造纸湿部中使用的助留剂是以阳离子聚合物为主的助留剂，包括阳 离子聚丙烯酰胺、聚二甲基二烯丙基氯化铵、阳离子淀粉等。这些阳离子聚合物以架桥机理 引发纸料絮聚，虽然具有一定的助留效果，但所形成的絮聚体大而松散，因此成纸的均匀性 较差。为了实现更好的助留效果，改善成纸的品质，双元助留体系继而被开发出来。双元助 留系统一般由高电荷密度、中低分子量的阳离子聚合物（如：阳离子聚丙烯酰胺、阳离子瓜 尔胶）和低电荷密度、高分子量的阴离子聚合物（如：阴离子聚丙烯酰胺）组成。首先加入 的阳离子聚合物以平伏构象吸附到纸料表面，使得纸料表面局部电荷反转，形成带有正电 荷的补丁，为随后加入的阴离子聚合物提供固着点。阴离子聚合物加入后，一方面通过静电 作用与正电荷补丁结合，另一方面在原本纸料所带负电荷的排斥作用下，向外延伸与其他 的正电荷补丁结合，在不同的正电荷补丁之间通过架桥作用引发纸料絮聚。然而，随着纸机 车速不断提高，现有的以线性聚合物微为主的助留体系在抗剪切能力上存在明显的不足， 限制了纤维与填料留着率的进一步提升，这一问题的存在不利于造纸行业生产成本的进一 步降低和生产效率的提高，限制了造纸行业的飞速发展。
【发明内容】
[0003] 本发明针对现有助留剂在高速运转的纸机所形成的湍动体系中抗剪切能力较差 的问题，提供一种球型聚电解质刷双元助留体系及其提高纸浆留着率的方法，其具体技术 方案如下：
[0004] -种提高纸浆留着率的球型聚电解质刷双元助留体系，所述双元助留体系由阳离 子球型聚电解质刷和阴离子聚丙烯酰胺组成，所述阳离子球型聚电解质刷以SiO2S内核， 以丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的共聚物为外刷。
[0005] 所述阳离子球型聚电解质刷的内核为粒径为60~140nm的SiO2;外刷为分子量为 71300~321800g/mol的丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的共聚物。
[0006] 所述阳离子球型聚电解质刷的电荷密度为250~860 μ eq/g。
[0007] 所述阴离子聚丙烯酰胺的分子量为600万~1200万。
[0008] 本发明还提供一种上述球型聚电解质刷双元助留体系提高纸浆留着率的方法，步 骤如下：
[0009] (1)将浆料纤维分散在水中，使其打浆度为25~65° SR，然后将其与填料均匀混 合得到浆料，所述填料的质量为绝干浆料纤维质量的10~30% ;
[0010] (2)在600~1000 rpm的搅拌速度下加入阳离子球型聚电解质刷，60~90秒后再 加入阴离子聚丙烯酰胺，继续搅拌60秒后，得到纸浆；
[0011] 所述阳离子球型聚电解质刷为绝干浆料纤维质量的〇. 5~3. 5%，所述阴离子聚 丙烯酰胺为绝干浆料纤维质量的〇. 01~〇. 04%。
[0012] 所述浆料为桉木浆或苇浆。
[0013] 所述填料为沉淀碳酸钙或白垩。
[0014] 所述方法可使衆料的总留着率最尚提升至81. 0~93. 6 %，填料留着率最尚提升 至 56. 2 ~94. 1%。
[0015] 本发明中的双元助留体系，阳离子球型聚电解质刷加入浆料后通过电中和作用在 纤维表面形成正电荷补丁，随后加入的阴离子聚丙烯酰胺则通过架桥作用与浆料进一步 絮凝，从而使楽料的总留着率最尚提升至81. 0~93. 6 %，填料留着率最尚提升至56. 2~ 94. 1% 〇
[0016] 本发明的突出特点和有益效果是：
[0017] 1.本发明中的阳离子球型聚电解质刷具有高的对称或准对称结构，抗剪切能力较 强；
[0018] 2.兼备高度支化结构及高电荷密度的特点，更易在高速造纸中诱导絮凝现象发 生，以此提尚现代造纸系统的留着性能。
[0019] 3、本发明方法采用的双元体系对纸浆的留着率提高明显，操作简便且助剂用量 少。
【具体实施方式】
[0020] 以下通过实例进一步阐明本发明，仅在于说明本发明而决不限制本发明。
[0021] 本发明提供了一种提高纸浆留着率的球型聚电解质刷双元助留体系，其特征在 于：该双元体系由阳离子球型聚电解质刷（CSPB)和阴离子聚丙烯酰胺（APAM)组成，所述的 阳离子球型聚电解质刷（CSPB)以SiO 2为核，以丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化 铵的共聚物为刷。
【具体实施方式】 [0022] 中，浆料留着率的检测方法如下：
[0023] (1)总留着率
[0024] 浆料纤维在水中疏解并配制成0. 2wt %的浆浓，然后加入填料混合均匀，取500ml 衆料加入动态滤水仪，在600~1000 rpm的转速下先加入阳离子球型聚电解质刷，60~90 秒后加入阴离子聚丙烯酰胺，继续搅拌60秒后打开排水阀，取前100mL的滤液，随后采用以 下公式计算浆料的总留着率。
[0026] 其中CjP C。分别为浆料浓度和滤液浓度。
[0027] ⑵填料留着率
[0028] 将上述滤液加 HCl至pH = 5,使填料完全溶解，再用NH4Cl-NH3缓冲溶液调至pH = 10,并加入三乙醇胺及铬黑T，然后用EDTA滴定测定溶液中Ca2+的浓度，最后计算出填料的 留着率。
[0029] 实施例1
[0030] 将桉木浆纤维分散在水中，打浆度为25° SR，然后将其与相对于绝干桉木浆纤维 质量百分比为10%的沉淀碳酸钙均匀混合得到浆料。在600rpm的搅拌速度下加入相对于 绝干桉木浆纤维质量百分比为2. 0~3. 5%的阳离子球型聚电解质刷，该阳离子球型聚电 解质刷的内核SiO2粒径为60nm，刷层分子量为71300g/mol，电荷密度为250 μ eq/g ;60秒后 再加入相对于绝干桉木浆纤维质量百分比为0. 01 %的阴离子聚丙烯酰胺（600万分子量）， 继续搅拌60秒后打开排水阀，取前100mL的滤液，测得浆料的总留着率和填料留着率如表 1所示。
[0031] 表1 CSPB/APAM双元体系对桉木浆留着率的影响
[0032]
[0033] 实施例2
[0034] 将苇浆纤维分散在水中，打浆度为33° SR，然后将其与相对于绝干苇浆纤维质量 百分比为10%的白垩均匀混合得到浆料。在600rpm的搅拌速度下加入相对于绝干苇浆纤 维质量百分比为I. 〇~2. 5%的阳离子球型聚电解质刷，该阳离子球型聚电解质刷的内核 SiO2粒径为80nm，刷层分子量为106700g/mol，电荷密度为340 μ eq/g ;60秒后再加入相对 于绝干苇浆纤维质量百分比为〇. 03%的阴离子聚丙烯酰胺（600万分子量），继续搅拌60 秒后打开排水阀，