一种碱减量处理化学纤维云龙丝的方法

技术领域

本发明属于造纸工业领域，涉及一种提高化学纤维云龙丝表面亲水性能的方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，人们对于生活品质的要求也日益提高。目前，在生活用纸方面，例如，请帖、书籍装帧、高档商品的包装以及室内装潢等，对于纸质量及美观性能的要求也显著提升。云龙纸是一种传统特种纸，具有极高韧性，透气性以及吸墨性，手感舒适，不虫蛀，同时又具有很高的观赏性，具有很好的市场前景。但由于一直以来云龙纸采用树皮作原料手工捞制而成，产品种类和规格较少，产量有限，不适合工业化大批量生产，不能满足市场需求。同时现有的云龙纸的制备方法中存在一定的缺陷，这归结于化学纤维具有较高的化学稳定性，表面不含有亲水基团，因此在水中易发生沉淀，与植物纤维的结合强度低，从而影响成纸的美观性。

发明内容

针对云龙丝束在在水中易发生沉淀，与植物纤维的结合强度低等问题，本发明首先用一定浓度的氢氧化钠溶液对化学纤维云龙丝进行处理，改变化学纤维云龙丝的表面形态和内部结构，即产生微坑及降低结晶度形成孔隙，然后在表面处理后的化学纤维云龙丝上涂覆一层亲水性的壳聚糖薄膜，从而达到改善化学纤维云龙丝亲水性的目的，提高化学纤维云龙丝在水中的悬浮稳定性以及与植物纤维的结合强度。

本发明的具体方法是：

第一步，制备束状的化学纤维云龙丝：本发明所用的化学纤维是聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚酰胺纤维或聚对苯二甲酸乙二酯等。首先，化学纤维加入水中制成0.5%-5.0%质量浓度的分散液，然后，加入聚乙烯醇以及氧化淀粉胶黏剂，使化学纤维在分散的同时适当絮聚，胶黏剂的总用量为化学纤维绝干重量的0.1%-1.0%，其中聚乙烯醇与氧化淀粉质量比例为1:6~1:2，搅拌速度为200-400rpm，反应时间为20-40 min。到达反应时间后，搅拌速度降至20-40rpm，加入0.1%-4%分子量为200万-600万的两性聚丙烯酰胺（相对于化学纤维的绝干重量），搅拌3-6 min，得到束状的化学纤维云龙丝。

第二步，对化学纤维云龙丝表面进行碱减量处理：取6-30倍的氢氧化钠（相对于化学纤维云龙丝的绝干重量）加入到化学纤维云龙丝溶液中，在70-100 ºC下搅拌处理30-180min，处理完毕后立即用温水对试样进行洗涤，除去化学纤维云龙丝表面的残留碱液，得到由于碱的刻蚀作用而表面粗糙的化学纤维云龙丝。

第三步，制备壳聚糖凝胶：取5%-15%的壳聚糖（相对于化学纤维云龙丝的绝干重量）加入到稀醋酸溶液中溶解5-8小时后，加入氢氧化钠溶液调节pH为6-8，此时溶液由澄清透明变为白色乳浊液，用滤布将壳聚糖凝胶分离出来并用蒸馏水洗至中性。

第四步，对化学纤维云龙丝进行表面涂覆改性：取第三步中制备的5%-15%壳聚糖凝胶（相对于化学纤维云龙丝的绝干重量）加入到第二步中经过碱减量处理后的化学纤维云龙丝中，再向其中均匀通入CO₂气体至混合液pH为4.5-6，浸泡5-8小时。

第五步，制备云龙纸：充分稀释后，将化学纤维云龙丝提升上纸机长网，经过成型和脱水后，与定量为80-150 g/m²的植物纤维湿纸页复合，再经压榨、干燥、卷取，制得云龙纸。

本发明的有益效果：化学纤维云龙丝在水中能够均匀稳定分散，并且提高了化学纤维云龙丝与原纸的结合强度。

具体实施方式

本发明方法的原理：由于化学纤维云龙丝具有较高的化学稳定性，表面不含有亲水基团，因此在水中易发生沉淀，与植物纤维的结合强度低。为改善其表面的亲水性，首先加入聚乙烯醇以及氧化淀粉胶黏剂，使化学纤维适当絮聚，然后，加入两性聚丙烯酰胺，使化学纤维形成束状的云龙丝。最后，用氢氧化钠对化学纤维云龙丝表面进行碱减量处理，再在处理后的化学纤维云龙丝表面涂覆一层亲水性的壳聚糖薄膜，增加化学纤维云龙丝的亲水性，提高其在水中的悬浮稳定性以及与植物纤维的结合强度。

实施例1

第一步，制备束状的化学纤维云龙丝：本发明所用的化学纤维是聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚酰胺纤维或聚对苯二甲酸乙二酯等。首先，化学纤维加入水中制成0.5%质量浓度的分散液，然后，加入聚乙烯醇以及氧化淀粉胶黏剂，使化学纤维在分散的同时适当絮聚，胶黏剂的总用量为化学纤维绝干重量的0.1%，其中聚乙烯醇与氧化淀粉质量比例为1:6，搅拌速度为200rpm，反应时间为20 min。到达反应时间后，搅拌速度降至20rpm，加入0.1%分子量为200万的两性聚丙烯酰胺（相对于化学纤维的绝干重量），搅拌3 min，得到束状的化学纤维云龙丝。

第二步，对化学纤维云龙丝表面进行碱减量处理：取6倍的氢氧化钠（相对于化学纤维云龙丝的绝干重量）加入到化学纤维云龙丝溶液中，在70 ºC下搅拌处理30min，处理完毕后立即用温水对试样进行洗涤，除去化学纤维云龙丝表面的残留碱液，得到由于碱的刻蚀作用而表面粗糙的化学纤维云龙丝。

第三步，制备壳聚糖凝胶：取5%的壳聚糖（相对于化学纤维云龙丝的绝干重量）加入到稀醋酸溶液中溶解5小时后，加入氢氧化钠溶液调节pH为6，此时溶液由澄清透明变为白色乳浊液，用滤布将壳聚糖凝胶分离出来并用蒸馏水洗至中性。

第四步，对化学纤维云龙丝进行表面涂覆改性：取第三步中制备的5%壳聚糖凝胶（相对于化学纤维云龙丝的绝干重量）加入到第二步中经过碱减量处理后的化学纤维云龙丝中，再向其中均匀通入CO₂气体至混合液pH为4.5，浸泡5小时。

第五步，制备云龙纸：充分稀释后，将化学纤维云龙丝提升上纸机长网，经过成型和脱水后，与定量为80 g/m²的植物纤维湿纸页复合，再经压榨、干燥、卷取，制得云龙纸。

实施例2

第一步，制备束状的化学纤维云龙丝：本发明所用的化学纤维是聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚酰胺纤维或聚对苯二甲酸乙二酯等。首先，化学纤维加入水中制成3.0%质量浓度的分散液，然后，加入聚乙烯醇以及氧化淀粉胶黏剂，使化学纤维在分散的同时适当絮聚，胶黏剂的总用量为化学纤维绝干重量的0.6%，其中聚乙烯醇与氧化淀粉质量比例为1:4，搅拌速度为300rpm，反应时间为30 min。到达反应时间后，搅拌速度降至30rpm，加入3%分子量为500万的两性聚丙烯酰胺（相对于化学纤维的绝干重量），搅拌5 min，得到束状的化学纤维云龙丝。

第二步，对化学纤维云龙丝表面进行碱减量处理：取20倍的氢氧化钠（相对于化学纤维云龙丝的绝干重量）加入到化学纤维云龙丝溶液中，在80 ºC下搅拌处理100min，处理完毕后立即用温水对试样进行洗涤，除去化学纤维云龙丝表面的残留碱液，得到由于碱的刻蚀作用而表面粗糙的化学纤维云龙丝。

第三步，制备壳聚糖凝胶：取10%的壳聚糖（相对于化学纤维云龙丝的绝干重量）加入到稀醋酸溶液中溶解7小时后，加入氢氧化钠溶液调节pH为7，此时溶液由澄清透明变为白色乳浊液，用滤布将壳聚糖凝胶分离出来并用蒸馏水洗至中性。

第四步，对化学纤维云龙丝进行表面涂覆改性：取第三步中制备的10%壳聚糖凝胶（相对于化学纤维云龙丝的绝干重量）加入到第二步中经过碱减量处理后的化学纤维云龙丝中，再向其中均匀通入CO₂气体至混合液pH为5，浸泡7小时。

第五步，制备云龙纸：充分稀释后，将化学纤维云龙丝提升上纸机长网，经过成型和脱水后，与定量为100 g/m²的植物纤维湿纸页复合，再经压榨、干燥、卷取，制得云龙纸。

实施例3

第一步，制备束状的化学纤维云龙丝：本发明所用的化学纤维是聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚酰胺纤维或聚对苯二甲酸乙二酯等。首先，化学纤维加入水中制成5.0%质量浓度的分散液，然后，加入聚乙烯醇以及氧化淀粉胶黏剂，使化学纤维在分散的同时适当絮聚，胶黏剂的总用量为化学纤维绝干重量的1.0%，其中聚乙烯醇与氧化淀粉质量比例为1:2，搅拌速度为400rpm，反应时间为40 min。到达反应时间后，搅拌速度降至40rpm，加入4%分子量为600万的两性聚丙烯酰胺（相对于化学纤维的绝干重量），搅拌6 min，得到束状的化学纤维云龙丝。

第二步，对化学纤维云龙丝表面进行碱减量处理：取30倍的氢氧化钠（相对于化学纤维云龙丝的绝干重量）加入到化学纤维云龙丝溶液中，在100 ºC下搅拌处理180min，处理完毕后立即用温水对试样进行洗涤，除去化学纤维云龙丝表面的残留碱液，得到由于碱的刻蚀作用而表面粗糙的化学纤维云龙丝。

第三步，制备壳聚糖凝胶：取15%的壳聚糖（相对于化学纤维云龙丝的绝干重量）加入到稀醋酸溶液中溶解8小时后，加入氢氧化钠溶液调节pH为8，此时溶液由澄清透明变为白色乳浊液，用滤布将壳聚糖凝胶分离出来并用蒸馏水洗至中性。

第四步，对化学纤维云龙丝进行表面涂覆改性：取第三步中制备的15%壳聚糖凝胶（相对于化学纤维云龙丝的绝干重量）加入到第二步中经过碱减量处理后的化学纤维云龙丝中，再向其中均匀通入CO₂气体至混合液pH为6，浸泡8小时。

第五步，制备云龙纸：充分稀释后，将化学纤维云龙丝提升上纸机长网，经过成型和脱水后，与定量为150 g/m²的植物纤维湿纸页复合，再经压榨、干燥、卷取，制得云龙纸。

综上，为改善化学纤维云龙丝亲水性差以及在水中不能稳定悬浮的问题，本发明采用碱减量法对化学纤维云龙丝表面进行处理，得到由于碱的刻蚀作用表面粗糙的化学纤维云龙丝，然后在处理后的化学纤维云龙丝表面涂覆一层壳聚糖薄膜，改善了化学纤维云龙丝表面亲水性以及在水中的悬浮稳定性，使抄造的云龙纸更加美观，提升了云龙纸的应用价值。