本申请为申请号：2016108508711，申请日：2016年09月27日，发明名称：一种造纸用复合填料的制备方法的分案申请。
技术领域
本发明属于造纸领域，具体涉及一种造纸用复合填料的制备方法。
背景技术
蛋壳是一种常见的生活废料，易得而廉价。蛋壳的加工利用程度却很低，大部分被当做固体废弃物丢掉，这些蛋壳中残留的蛋清及蛋壳膜会很快腐败变质，不仅污染环境，也造成了蛋壳资源的浪费。煤渣是一种常见的工业固体废物，大量的煤渣弃置堆积，不仅占用土地，放出含硫气体污染大气，危害环境；煤渣的合理利用是亟待解决的固体废弃物处理问题。
蛋壳粉是将废弃蛋壳粉碎后经一定处理得到的无机粉体材料。蛋壳粉中碳酸钙的含量在90%以上，可以用来作造纸填料，但是直接将蛋壳粉用作造纸填料会导致加填纸张的光学性能较差。煤渣粉自身的白度比蛋壳粉的白度还低，直接影响着加填纸的光学性能。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种造纸用复合填料，不仅能有效地利用废弃物蛋壳和煤渣，还可以大大提高加填纸张的光学性能。
为实现上述目的，本发明提供一种造纸用复合填料的制备方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：将蛋壳洗净后自然风干，采用碱溶液浸泡去除附着在蛋壳表面上的有机物，反复冲洗后置于105-120℃下恒温干燥4-6h；将蛋壳碾成小块后用球磨机球磨3-5h，得蛋壳粉；将煤渣烘干后用球磨机球磨20-30min，得煤渣粉；
步骤二：将蛋壳粉、煤渣粉和耐水耐高温黏合剂按照一定的比例混合均匀后，经加热固化后粉碎，得黏合粉末；
步骤三：取黏合粉末配置成质量浓度10-20%的悬浮液后加入一定量的分散剂搅拌均匀，向搅拌中的悬浮液缓慢滴加二氧化钛溶胶，将悬浮液加热并继续搅拌，然后洗涤、过滤、干燥，在马弗炉中以400-500℃煅烧3-5h，最后经研磨、过300目筛，得到复合填料。
步骤一中所述的碱溶液为质量浓度为5%的氢氧化钠溶液。
步骤二中所述的耐水耐高温黏合剂为硅酸铝-氧化锆胶黏剂。
步骤二中所述的蛋壳粉、煤渣粉和耐水耐高温黏合剂各组分的份数为：蛋壳粉60-80份，煤渣粉10-30份，耐水耐高温黏合剂5-20份。
步骤三中所述的分散剂为聚乙二醇，分散剂的量为加入的黏合粉末总质量的0.3%。
本发明的原理是：由于煤渣在同等条件下研磨的时间比蛋壳更短，因此得到的煤渣粉比蛋壳粉的粒径大；在将蛋壳粉、煤渣粉和耐水耐高温黏合剂混合均匀后，较细的蛋壳粉能较多的黏合在煤渣粉表面，而蛋壳粉的白度比煤渣粉高，因此，经粉碎得到的黏合粉末的白度比煤渣粉自身的白度高，提高了整体的白度；在复合填料要达到的白度一样时，减少了二氧化钛的使用量。
本发明的有益效果：本发明采用废弃物蛋壳和煤渣为原料制备造纸用复合填料，可以有效解决废弃蛋壳和煤渣带来的固体污染；将蛋壳粉、煤渣粉和耐水耐高温黏合剂混合均匀后，经加热固化、粉碎得到的黏合粉体中蛋壳粉能较多的黏合在煤渣粉表面，提高了整体的白度和比表面积，减少了二氧化钛的用量，同时提高了被二氧化钛包覆的几率，得到的复合填料的光学性能更好；与传统的碳酸钙、滑石粉和高岭土等造纸填料相比，本发明得到的复合填料在作为造纸填料应用的时候具有更优良的光学性能，填料添加到纸张中，纸张白度和不透明度的提高效果显著。
具体实施方式
实施例一
本例为本发明一种造纸用复合填料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将蛋壳洗净后自然风干，采用质量浓度为5%的氢氧化钠溶液浸泡24h去除附着在蛋壳表面上的有机物，反复冲洗后置于120℃下恒温干燥4h；将蛋壳碾成小块后用球磨机球磨5h，得蛋壳粉；将煤渣烘干后用球磨机球磨30min，得煤渣粉；
步骤二：将蛋壳粉、煤渣粉和耐水耐高温黏合剂按照一定的比例混合均匀后，经加热固化后粉碎，得黏合粉末；
步骤三：取黏合粉末配置成质量浓度15%的悬浮液后加入一定量的分散剂搅拌均匀，向搅拌中的悬浮液缓慢滴加二氧化钛溶胶，将悬浮液加热并继续搅拌，然后洗涤、过滤、干燥，在马弗炉中以500℃煅烧4h，最后经研磨、过300目筛，得到复合填料。
步骤二中所述的耐水耐高温黏合剂为硅酸铝-氧化锆胶黏剂。
步骤二中所述的蛋壳粉、煤渣粉和耐水耐高温黏合剂各组分的份数为：蛋壳粉80份，煤渣粉10份，耐水耐高温黏合剂10份。
步骤三中所述的分散剂为聚乙二醇，分散剂的量为加入的黏合粉末总质量的0.3%。
实施例二
本例为本发明一种造纸用复合填料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将蛋壳洗净后自然风干，采用质量浓度为5%的氢氧化钠溶液浸泡24h去除附着在蛋壳表面上的有机物，反复冲洗后置于110℃下恒温干燥5h；将蛋壳碾成小块后用球磨机球磨3h，得蛋壳粉；将煤渣烘干后用球磨机球磨20min，得煤渣粉；
步骤二：将蛋壳粉、煤渣粉和耐水耐高温黏合剂按照一定的比例混合均匀后，经加热固化后粉碎，得黏合粉末；
步骤三：取黏合粉末配置成质量浓度15%的悬浮液后加入一定量的分散剂搅拌均匀，向搅拌中的悬浮液缓慢滴加二氧化钛溶胶，将悬浮液加热并继续搅拌，然后洗涤、过滤、干燥，在马弗炉中以500℃煅烧4h，最后经研磨、过300目筛，得到复合填料。
步骤二中所述的耐水耐高温黏合剂为硅酸铝-氧化锆胶黏剂。
步骤二中所述的蛋壳粉、煤渣粉和耐水耐高温黏合剂各组分的份数为：蛋壳粉60份，煤渣粉30份，耐水耐高温黏合剂10份。
步骤三中所述的分散剂为聚乙二醇，分散剂的量为加入的黏合粉末总质量的0.3%。
由于煤渣同等条件下研磨的时间更短，因此得到的煤渣粉比蛋壳研磨得到的蛋壳粉粒径大，在将蛋壳粉、煤渣粉和黏合剂混合均匀后，较细的蛋壳粉能较多的黏合在煤渣粉表面，而蛋壳粉的白度比煤渣粉高，经粉碎得到的黏合粉末的白度比煤渣粉的白度高，提高了整体的白度和比表面积，减少了二氧化钛的使用量，同时提高了被二氧化钛包覆的几率，得到的复合填料的光学性能更好。
实施例三
本例为本发明一种造纸用复合填料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将蛋壳洗净后自然风干，采用质量浓度为5%的氢氧化钠溶液浸泡24h去除附着在蛋壳表面上的有机物，反复冲洗后置于105℃下恒温干燥6h；将蛋壳碾成小块后用球磨机球磨5h，得蛋壳粉；将煤渣烘干后用球磨机球磨30min，得煤渣粉；
步骤二：将蛋壳粉、煤渣粉和耐水耐高温黏合剂按照一定的比例混合均匀后，经加热固化后粉碎，得黏合粉末；
步骤三：取黏合粉末配置成质量浓度15%的悬浮液后加入一定量的分散剂搅拌均匀，向搅拌中的悬浮液缓慢滴加二氧化钛溶胶，将悬浮液加热并继续搅拌，然后洗涤、过滤、干燥，在马弗炉中以500℃煅烧4h，最后经研磨、过300目筛，得到复合填料。
步骤二中所述的耐水耐高温黏合剂为硅酸铝-氧化锆胶黏剂。
步骤二中所述的蛋壳粉、煤渣粉和耐水耐高温黏合剂各组分的份数为：蛋壳粉70份，煤渣粉15份，耐水耐高温黏合剂15份。
步骤三中所述的分散剂为聚乙二醇，分散剂的量为加入的黏合粉末总质量的0.3%。
实施例四
本例为本发明一种造纸用复合填料在造纸中的应用。
将漂白阔叶木浆经过纤维疏解机疏解均匀，在疏解后的浆中加入10%复合填料(相对于绝干浆和填料的总质量)，搅拌均匀后，添加0.03%的CPAM(相对于绝干浆和填料的总质量)作为助留剂，搅拌均匀后，在小型抄片器上抄片，手抄片定量为60g·m-2。
按国家相关标准方法对手抄片分别进行白度和不透明度的测定。加填10%复合填料的手抄片的白度和不透明度分别为：83.65%ISO和92.13%，相对于同等条件下的蛋壳粉和煤渣粉直接混合用于抄纸得到的手抄片的白度和不透明度分别增加了8.64%ISO和6.79%。
本发明方法制备的复合填料在作为造纸填料应用的时候具有更优良的光学性能，填料添加到纸张中，纸张白度和不透明度的提高效果显著。
实施例五
本例为本发明一种造纸用复合填料在造纸中的应用。
将漂白阔叶木浆经过纤维疏解机疏解均匀，在疏解后的浆中加入20%的复合填料(相对于绝干浆和填料的总质量)，搅拌均匀后，添加0.03%的CPAM(相对于绝干浆和填料的总质量)作为助留剂，搅拌均匀后，在小型抄片器上抄片，手抄片定量为60g·m-2。
按国家相关标准方法对手抄片分别进行白度和不透明度的测定。加填10%复合填料的手抄片的白度和不透明度分别为：85.37%ISO和95.78%，相对于同等条件下的蛋壳粉和煤渣粉直接混合用于抄纸得到的手抄片的白度和不透明度分别增加了10.36%ISO和9.44%。
将本发明方法制备的复合填料作为造纸填料，不仅能有效地利用废弃物蛋壳和煤渣，还可以大大提高加填纸张的光学性能。
