一種增強水鎂石纖維柔韌性的改性方法技術

本發明專利技術屬于無機纖維造紙領域，特別涉及一種增強水鎂石纖維柔韌性的改性方法。其特征是將水鎂石纖維分散處理后加入陰離子表面活性劑進行表面活性處理，使水鎂石纖維表面呈現負電性，以表面改性后的水鎂石纖維為芯，在引發劑的作用下將聚氨酯乳液和柔性陽離子活化劑聚合在改性水鎂石纖維的表面，使水鎂石纖維表面包覆一層均勻的柔性聚合體，增強水鎂石纖維的柔韌性，同時增加水鎂石纖維表面的活性基團，提高水鎂石纖維和植物纖維的結合力。本發明專利技術制備的水鎂石纖維柔韌性強，成紙表面光滑、柔韌性好、強度高，大幅度提高了水鎂石纖維用于造紙的添加量。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于無機纖維造紙領域，特別涉及。
技術介紹
紙及其紙制品是人們日常生活中不可或缺的必需品，造紙工業在全球經濟和文明中扮演著重要角色，產值占世界工業總產值的2.5%。木材是造紙工業的主要原料，占造紙原料的93%以上，隨著造紙業的迅猛發展，導致大規模地砍伐森林，使全世界森林面積銳減，荒漠化加劇，同時還帶來嚴重的污染環境，影響人類健康。目前國內造紙生產總量的增加和造紙原料的短缺，迫使我們積極尋找廉價的紙漿纖維的替代品。礦物纖維不同于植物纖維，制備過程不會造成環境污染，也不同于傳統填料碳酸鈣、滑石粉，它是介于植物短纖維與傳統填料之間的一種新型造紙材料，因此，將礦物纖維用于造紙工業，可節約大量的植物纖維，這對降低造紙成本、保護森林和生態環境、減少造紙污染有重要的意義。水鎂石纖維是水鎂石礦物的纖維狀變體，主要化學成分是Mg(OH)2，其纖維潔白、易解束，層間由弱氫氧鍵相連，易與水分子形成氫鍵，能在水懸浮液中很好地分散，具有優良的力學性能、抗堿性能及環境安全性，能夠與植物纖維產生交織作用，構成植物纖維與礦 物復合纖維的網狀結構，可以作為填料替代部分植物纖維進行抄紙，降低生產成本，減少環境污染。雖然水鎂石纖維能夠與植物纖維結合，但由于纖維脆性大，剛性強，纖維短，在制漿過程中較易斷裂為小段纖維，且纖維表面幾乎沒有能與植物纖維表面產生相互作用的基團，結合力遠不如植物纖維之間結合力強，隨著添加量的增加會導致紙張強度大幅度下降。因此，在造紙過程中需要對水鎂石纖維進行改性處理，提高水鎂石纖維纖維與植物纖維的相容性，減輕其對紙張抄造過程及成紙性能產生的不利影響，目前關于水鎂石纖維改性處理的研究較少，少數采用常規的表面活性劑或偶聯劑表面包覆改性，如中國專利公開號CN104817797A公開了一種改性水鎂石的石頭紙復合材料及其制備方法，所述復合材料由改性水鎂石粉末、聚乙烯樹脂或聚乙烯醇或水溶性樹脂VAE乳液、助劑、抗氧化劑和防腐劑組合而成，所述的改性水鎂石為非離子(異辛基酚聚氧乙烯醚)改性水鎂石粉、陰離子(硬脂酸、硬脂酸鈉)改性水鎂石粉、偶聯劑(T -氨丙基三乙氧基硅烷)改性水鎂石粉中的一種。綜上所述，通過表面活性劑或偶聯劑包覆改性可以提高水鎂石纖維在抄紙過程中的留著率，一定程度上改善了水鎂石纖維與植物纖維的相容性，但仍未解決水鎂石纖維脆性大，剛性強、易斷裂的問題，因此隨著添加量的增加會對成紙性能特別是強度指標產生一定程度的不利影響維，同時由于水鎂石纖維表面的活性基團很少，與改性劑的結合有限，降低了改性劑的利用率。
技術實現思路
本專利技術針對上述問題，提出。該方法是將水鎂石纖維分散處理后加入陰離子表面活性劑進行表面活性處理，使水鎂石纖維表面呈現負電性，以表面改性后的水鎂石纖維為核芯，在引發劑的作用下將聚氨酯乳液和柔性陽離子活化劑聚合在改性水鎂石纖維的表面，使水鎂石纖維表面包覆一層均勻的柔性聚合體，增強水鎂石纖維的柔韌性，避免造紙過程中機械力對水鎂石纖維結構的破壞；同時增加水鎂石纖維表面的活性基團，提高水鎂石纖維和植物纖維的結合力。本發性水鎂石纖維具有較高的柔韌性和分散性，用于造紙時能明顯提高紙張的柔軟度，提高水鎂石纖維在造紙過程中的添加量。為實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案: ，其特征在于通過柔性聚合物增強水鎂石纖維，包括以下步驟: (1)將60?80重量份的水鎂石纖維按固液比為1:60配成漿料，按質量比為1:0.05?0.15的比例加入陰離子表面活性劑，在高速攪拌機中以1000r/min?1200r/min的速度攪拌15?30min，得到改性水鎂石纖維分散液； (2)向10?20重量份的聚氨酯預聚體中加入0.5?I重量份的羅望子多糖膠，設定攪拌速率為1000r/min?1500r/min，攪拌時間為20min?40min，向乳液中滴加水使體系變得透明時停止滴加，此時體系形成聚氨酯預聚體微乳液； (3)將步驟(2)所得聚氨酯預聚體微乳液緩慢加入至步驟(I)所得的改性水鎂石纖維分散液中，加入10?15重量份的陽離子活性劑和I?5重量份的引發劑進行強力攪拌，攪拌轉速設定為800r/min?1200r/min，溫度為60°C~80°C，反應時間為40min?80min，聚氨酯與陽離子活性劑在改性水鎂石纖維周圍發生聚合反應，包裹水鎂石纖維； (4)將步驟(3)中所得水鎂石纖維采用離心過濾，再進行干燥，得到高柔韌性的水鎂石纖維微粉末。上述步驟(I)中所述的水鎂石纖維為提純處理后的水鎂石纖維精礦，其品級為10?70的纖維;所述的陰離子表面活性劑為二異辛基琥珀硫酸鹽、烷基苯基磺酸鹽、磺基琥珀酸酯、脂肪酸羥基乙烷磺酸鹽、脂肪醇醚硫酸鹽、聚乙二醇脂肪酸酯中的至少一種。上述步驟(3)中所述的陽離子活性劑為海藻酸鈉、陽離子淀粉、陽離子聚丙烯酰胺、陽離子水溶性環氧樹脂、聚2-乙烯咪唑啉中的至少一種，通過陽離子活性劑對改性水鎂石纖維進行表面包覆，使水鎂石纖維表面帶有一定量的正電荷，易與帶負電荷的植物纖維發生電中和反應，使水鎂石纖維與植物纖維能夠緊密結合。上述步驟(3)中所述的引發劑為為過硫酸鹽、水溶性偶氮引發劑中的任意一種;其中所述的過硫酸鹽包括過硫酸鈉、過硫酸鉀;所述的水溶性偶氮引發劑包括偶氮二異丁脒鹽酸鹽、偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽、偶氮二氰基戊酸、偶氮二異丁咪唑啉中的任意一種。本專利技術，將水鎂石纖維進行機械分散得到水鎂石單纖維，提高水鎂石纖維的分散性，利用陰離子表面活性劑對水鎂石單纖維進行表面改性，使纖維表面帶有一定的負電荷，易于帶有正電荷的陽離子活性劑進行反應，以陰離子表面改性的水鎂石纖維為核芯，聚氨酯乳液和柔性陽離子活性劑為囊層，在引發劑的作用下使聚氨酯乳液和柔性陽離子活性劑聚合在水鎂石纖維的表面。利用本專利技術改性方法得到的水鎂石纖維，纖維表面包覆一層帶正電荷的柔性聚合物，使水鎂石纖維具有較高的柔韌性，解決水鎂石纖維脆性大、剛性強、易斷裂的問題，避免造紙過程中機械力對水鎂石纖維結構的破壞；同時水鎂石纖維表面包覆的柔性聚合物帶有一定的正電荷，易與帶負電荷的植物纖維發生電中和反應，使水鎂石纖維與植物纖維能夠緊密結合，提高其作為造紙填料的用量，可以代替植物纖維作為造紙的原料，使水鎂石可以代替植物纖維作為造紙的原料。本專利技術，與現有技術相比突出的特點和有益的效果在于: 1、本專利技術，以陰離子表面活性劑改性的水鎂石單纖維為核芯，在引發劑的作用下將聚氨酯乳液和柔性陽離子活化劑聚合在改性水鎂石纖維的表面，使水鎂石纖維表面包覆一層均勻的柔性聚合體，增強水鎂石纖維的柔韌性，避免造紙過程中機械力對水鎂石纖維結構的破壞，提高水鎂石纖維在造紙工業中的利用率。2、本專利技術，利用聚氨酯乳液和柔性陽離子活化劑聚合形成外層包覆在水鎂石纖維的表面，使水鎂石纖維表面帶有一定量的正電荷，易與帶負電荷的植物纖維發生電中和反應，使水鎂石纖維與植物纖維能夠緊密結合，提高其作為造紙填料的用量。3、本專利技術制備的水鎂石纖維柔韌性好，用其制造的紙張表面光滑，柔軟度和強度明顯提高，可以代替植物纖維作為造紙的原料。【具體實施方式】以下結合【具體實施方式】對本專利技術進行詳細的闡述，并不限制于本專利技術。在不脫離本專利技術上述方法思想的情況下，根據本領域普通技術知識和慣用手段做出的各本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種增強水鎂石纖維柔韌性的改性方法，其特征在于通過柔性聚合物增強水鎂石纖維，包括以下步驟：（1）將60~80重量份的水鎂石纖維按固液比為1:60配成漿料，按質量比為1:0.05~0.15的比例加入陰離子表面活性劑，在高速攪拌機中以1000r/min~1200r/min的速度攪拌15~30min，得到改性水鎂石纖維分散液；（2）向10~20重量份的聚氨酯預聚體中加入0.5~1重量份的羅望子多糖膠，設定攪拌速率為1000r/min~1500r/min，攪拌時間為20min~40min，向乳液中滴加水使體系變得透明時停止滴加，此時體系形成聚氨酯預聚體微乳液；（3）將步驟（2）所得聚氨酯預聚體微乳液緩慢加入至步驟（1）所得的改性水鎂石纖維分散液中，加入10~15重量份的陽離子活性劑和1~5重量份的引發劑進行強力攪拌，攪拌轉速設定為800r/min~1200r/min，溫度為60℃~80℃，反應時間為40min~80min，聚氨酯與陽離子活性劑在改性水鎂石纖維周圍發生聚合反應，包裹水鎂石纖維；（4）將步驟（3）所得水鎂石纖維采用離心過濾，再進行干燥，得到高柔韌性的水鎂石纖維微粉末。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳慶，孫麗枝，
申請(專利權)人：成都新柯力化工科技有限公司，
類型：發明
國別省市：四川;51