一种AKD改性硅酸钠抄造的纸张及其制备方法技术领域
本发明涉及一种施胶加填后的纸张，特别是一种AKD改性硅酸钠抄造的纸张及其制备方法。
背景技术
AKD，中文名称：烷基烯酮二聚体，英文名称：alkylketenedimmer。AKD是一种不饱和内酯，产品是不溶于水的蜡状固体，熔点为51～52℃左右。用于造纸施胶剂的AKD必须制成乳液，其产品的颗粒粒径约为O.5～2μm，乳液呈白色，且极易水解，所以一般贮存期较短，仅3～6个月。目前由于合成和乳化技术的发展，AKD乳液的固含量可达40%或更高，其水解和迁移倾向被大大限制。作为一种反应型中性造纸施胶剂，主要用作铜板原纸、复印纸、档案纸、字典纸以及优质书写纸等纸种的内施胶。施胶pH值可达8.O左右，固可称为碱性施胶，为国内外广泛采用。本品也可用作表面施胶使用。
近年来,随着我国经济的高速发展,人们生活和文化水平的提高,科技的进步,推动了特殊纸种在各领域中作为新材料的广泛应用。某些特殊填料可以赋予纸张特殊的性能，例如，磁性、光催化性、阻燃性、抗菌性、导电性、除臭性、高松厚性、热缓冲/隔热性、光致发光性，使加填纸张成为特种纸来满足人们对纸张更多新性能的需求
然而，在纸张中加填也对纸张质量和造纸工业生产造成负面影响，加填的纸张，由于填料分散于纤维之间，使纸张的结构疏松多孔，减少了纤维间的相互接触和氢键结合，使纸张的物理强度下降，加填还会使纸张掉毛掉粉现象增加，并使纸张毛细孔增加，提高了纸张的吸收性，减小纸张的伸缩变形和保水性能，加填还会降低纸张的施胶度，尤其是碱性填料对酸性施胶的危害更大。
硅酸钠为无色正交双锥结晶或白色至灰白色块状物或粉末。能风化。在100℃时失去6分子结晶水。易溶于水，溶于稀氢氧化钠溶液，不溶于乙醇和酸。熔点40～48℃。低毒，可作为分析试剂。防火剂。黏合剂。水玻璃（硅酸钠）涂刷或浸渍材料后，能渗入缝隙和孔隙中，固化的硅凝胶能堵塞毛细孔通道，提高材料的密度和强度，从而提高材料的抗风化能力。
纸是在纸机上抄造形成的,湿纸页在网部的脱水成形,再经压榨及干燥部的进一步强化脱水而成。造纸过程中加入矿物填料不仅可用来改进纸张的光学性能、平滑度和印刷适印性等，而且节约能源、降低原料消耗、提高纸品性能和产量，在造纸领域广泛采用。
目前的纸张浆内施胶剂主要有松香胶、强化松香胶、分散松香胶、石油树脂胶、石蜡胶等，其中松香类施胶剂和石油树脂类施胶剂主要用于酸性抄纸，对填料改性效果较差，难以达到工业化生产的要求。因此迫切希望找到一种填料改性方法，在增强纸张性能的同时赋予纸张良好的施胶性。
发明内容：
对硅酸钠进行表面改性是减小其不良影响的有效途径。用AKD的钾盐或钠盐与淀粉或铝盐的复合物对硅酸钠改性，改性后硅酸钠表面的复合物可为改性剂提供结合点，在一定程度上能提高AKD的施胶效率。
本发明为了降低硅酸钠加填对纸张的负面影响，提高其对抄纸适应性，赋予纸张更多的特殊性能。研发了一种AKD改性硅酸钠，使表面改性和加填合二为一，缓解了加填对纸张的损伤，提高了纸张的性能。采用AKD改性硅酸钠的方式，显著提高了纸张表面的粗糙度，降低纸张表面能，使处理后的纸张静态接触角明显增加，获得了良好的疏水性能。所采用的制备方法工艺简单、成本低廉，具有实用价值。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种AKD改性硅酸钠抄造的纸张，按如下步骤制备：（1）先将硫酸铝配成质量浓度为5％-20％的水溶液，浸渍滤纸1-3min后，将滤纸在100-105oC下烘干编号；（2）将浓度为8-12％的AKD于乙醇中，按硅酸钠:AKD＝1：1~1：4的比例加入硅酸钠分散于AKD-乙醇溶液中，获得含有硅酸钠的AKD－乙醇溶液，将步骤（1）中所述经硫酸铝浸渍的滤纸，在该AKD-硅酸钠的乙醇溶液中提拉浸渍数次；之后，先风干24-48h，即得。
优选的，步骤（2）中用涂料刮棒将所述的AKD改性硅酸钠在所述滤纸表面进行涂布，涂布量要控制为5-10g/m2
优选的，步骤（2）中用涂料刮棒将所述的AKD改性硅酸钠在所述滤纸表面进行涂布，涂布量要控制为8g/m2
优选的，将含有硅酸钠的AKD－乙醇溶液超声振荡5-10min。
优选的，将所述提拉浸渍后的滤纸在恒温鼓风干燥箱于100℃-105℃干燥15-20min。
一种AKD改性硅酸钠，组成为AKD8-12份，硅酸钠2-3份、乙醇90-85份；按如下步骤制备：（1）先将硫酸铝配成质量浓度为5％-20％的水溶液，浸渍滤纸1-3min后，将滤纸在100-105oC下烘干编号；（2）将浓度为8-12％的AKD于乙醇中，按硅酸钠:AKD＝1：1~1：4的比例加入硅酸钠分散于AKD-乙醇溶液中，即得。
本发明有益的效果是：
（1）降低硅酸钠加填对纸张的负面影响，缓解了硅酸钠加填对纸张的损伤，提高其对抄纸适应性
（2）提高了AKD改性硅酸钠抄造的纸张表面的粗糙度，降低其表面能，显著增加处理后的纸张静态接触角，获得高抗水性纸张
（3）纸在赋予纸张较高的抗水性同时，也纸张具有抗菌性、憎液性能和很强的抗酸碱性能。
（4）使本来不能应用于酸性抄纸的硅酸钠填料可以在酸性条件下使用，节约了酸性抄纸的成本。
附图说明
图1是不同工艺抄造的纸张的静态接触角
图2AKD改性硅酸钠用量对抄片纸张疏水性的影响
其中，a.吸水纸，b.普通抄造纸张，c.实施例1抄造纸张，d.实施例2抄造的纸张。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步的阐述。应该说明的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。
实施例1：
一种AKD改性硅酸钠抄造的纸张，按如下步骤制备：
（1）先将硫酸铝配成质量浓度为5％的水溶液，浸渍滤纸1min后，将滤纸在100oC下烘干编号；
（2）将浓度为8％的AKD于乙醇中，按硅酸钠:AKD＝1：1的比例加入硅酸钠分散于AKD-乙醇溶液中，获得含有硅酸钠的AKD－乙醇溶液，将步骤（1）中所述经硫酸铝浸渍的滤纸，在该AKD-硅酸钠的乙醇溶液中提拉浸渍数次；之后，先风干24h，即得。
实施例2：
一种AKD改性硅酸钠抄造的纸张，按如下步骤制备：
（1）先将硫酸铝配成质量浓度为20％的水溶液，浸渍滤纸3min后，将滤纸在105oC下烘干编号；（2）将浓度为12％的AKD于乙醇中，按硅酸钠:AKD＝1：4的比例加入硅酸钠分散于AKD-乙醇溶液中，超声振荡8min获得含有硅酸钠的AKD－乙醇溶液，用涂料刮棒将配制的AKD-乙醇溶液在所述滤纸表面进行涂布，涂布量要控制为8g/m2；之后，将所述提拉浸渍后的滤纸在恒温鼓风干燥箱于105℃干燥15min，即得。
实验材料
滤纸购自石家庄京丰达纸业有限公司，其余化学药品均为市售工业品，购自上海朗瑞精细化学品有限公司。所有实验测定方法：均按GB/T1548-2004标准。
实验数据
表1不同抄造工艺对纸张纤维形态的影响
Table1Effectofdifferentprocessonfibermorphology
浆料种类L(n)/mmW(n)/μmFines(n)/%Fibercurl/%
吸水纸4.814.7010.0315.2
普通抄造纸张4.714.3710.5415.8
实施例1抄造的纸张4.714.3210.6715.9
实施例2抄造的纸张4.714.2610.6915.7
表2不同抄造工艺对纸张的强度的影响
Table2Effectofdifferentprocessonpaperproperties
浆料种类抗张指数Nm/g撕裂度mNm2/g耐破度kPam2/g
吸水纸38.243.912.64
普通抄造纸张34.733.892.61
实施例1抄造的纸张32.943.912.57
实施例2抄造的纸张32.493.842.53
表3不同AKD用量对纸张的静态接触角的影响
Table3Effectofdifferentdosageoncontactangleoftreatedpaper
AKD用量静态接触角℃
8%112
9%128
10%132
11%136
12%139
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。