一种纳米纤维晶须纸张增强剂的制备及应用于造纸法烟草薄片涂料的方法

摘要

本发明提供了一种纳米纤维晶须纸张增强剂的制备及应用于造纸法烟草薄片涂料的方法，先制备成纳米纤维晶须纸张增强剂，再将其应用于造纸法烟草薄片涂料。由于纳米纤维晶须是具有纳米尺度的纤维素，化学活性比具有纤维尺度的纤维素大得多，能与纤维较容易地产生氢键结合。此增强剂应用于造纸法制备烟草薄片涂料后，由于提高造纸法烟草薄片的表面强度，所以减少了加工过程的造碎率，降低成本，提高原料的使用率。同时由于此纳米纤维晶须纸张增强剂是纯纤维素，不含有木素，添加到造纸法烟草薄片涂料中不会产生杂气，影响吸味。

说明书

技术领域

本发明涉及烟草生产技术领域，尤其涉及一种用于提高造纸法烟草薄片表 面强度，减少造碎的纳米纤维晶须纸张增强剂的制备和应用方法。

背景技术

目前，我国作为烟草的生产大国，每年都会产生大量的烟草废弃物，如烟 梗和烟末，如何对这些废弃物再度利用，保护环境，是现今在烟草行业中急需 解决的问题。

造纸法生产烟草薄片是通过将烟梗与烟末的抽提物、各种香料添加剂涂料 涂布于烟草薄片纸基，使得本来是边角料的烟梗和烟末被重新利用，同时达到 降低焦油等有害物质的作用。

由于造纸法烟草薄片纸基的主要原料是废弃的烟梗和烟末，纤维较短，纤 维之间的结合力较弱，使得烟草薄片在受压、切割、撞击、撕裂、摩擦等系列 机械作用力的加工过程中，造碎率较高，影响了最终卷烟产品的得率和产品质 量。传统提高造纸法烟草薄片纸张强度的方法主要是添加更多的商品木浆，但 此方法存在两个方面的缺点：提高木浆用量会使得烟草薄片最终的吸味变差， 影响卷烟品质；由于在较低水平范围内提高木浆用量，很难对造纸法烟草薄片 表面强度产生实质性的提高，而烟草薄片表面强度较差，容易掉粉掉末，是造 碎率高的一个主要因素。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种纳米纤维晶须纸张增强 剂的制备及应用于造纸法烟草薄片涂料的方法，可以提高造纸法烟草薄片表面 强度，减少造碎。

本发明提供了一种纳米纤维晶须纸张增强剂的制备方法，包括以下步骤：

（11）将去离子水和微晶纤维素混合，制成悬浮液；

（12）将悬浮液放置在冰水浴中并搅拌，同时加入硫酸，得到混合溶液；

（13）加热混合溶液，保温水解；

（14）水解后得到的溶液采用去离子水离心洗涤。

优选地，步骤（11）中，所述悬浮液的浓度为5~15g/100ml。

优选地，步骤（12）中，所述混合溶液中硫酸的质量百分比为45~65%。

优选地，步骤（13）中，迅速加热混合溶液至温度为40~80℃，所述保温 水解时间为10~120分钟。

优选地，所述迅速加热为加热时间控制在5分钟内。

优选地，步骤（14）中，所述离心洗涤的次数为5~10次。

本发明还提供了一种纳米纤维晶须纸张增强剂，根据前述制备方法制得。

本发明还提供了一种前述纳米纤维晶须纸张增强剂在造纸法制备烟草薄 片涂料的应用，包括以下步骤：

（21）将制备的纳米纤维晶须纸张增强剂分散在水中，进行搅拌，形成混 合溶液；

（22）将步骤（21）中的混合溶液加入到待浸渍涂布的涂料中。

优选地，步骤（21）中，所述混合溶液中纤维晶须纸张增强剂的质量百分 比为0.2~0.8%，搅拌速度为300~1000转/分钟。

优选地，步骤（22）中，混合溶液添加到涂料的添加比例为8~40kg/t。

与现有技术相比，本发明提供的纳米纤维晶须纸张增强剂的制备方法，由 于纳米纤维晶须是具有纳米尺度的纤维素，化学活性比具有纤维尺度的纤维素 大得多，能与纤维较容易地产生氢键结合。此增强剂应用于造纸法制备烟草薄 片涂料后，由于提高造纸法烟草薄片的表面强度，所以减少了加工过程的造碎 率，降低成本，提高原料的使用率。同时由于此纳米纤维晶须纸张增强剂是纯 纤维素，不含有木素，添加到造纸法烟草薄片涂料中不会产生杂气，影响吸味。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实 施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明提供了一种纳米纤维晶须纸张增强剂的制备方法，采用去离子水与 微晶纤维素混合制成悬浮液，微晶纤维素即MCC，制成的悬浮液浓度为 5~15g/100ml，将水/微晶纤维素悬浮液放置在冰水浴中并保持搅拌，同时向悬 浮液滴加入硫酸，直到混合溶液中的硫酸的质量百分比达到45~65%时停止滴 加硫酸。然后将溶液进行加热，使得溶液在5分钟内温度为40~80℃，并保温 10~120分钟，进行水解。将水解后所得的溶液采用去离子水离心洗涤5~10次， 便得到纳米纤维晶须纸张增强剂。

实施例1：

将去离子水与微晶纤维素按比例混合制成悬浮液，制成的悬浮液浓度为 5g/100ml。将水/微晶纤维素悬浮液放置在冰水浴中并保持搅拌，向悬浮液滴加 入硫酸，直到混合溶液中的硫酸的质量百分比达到65%时停止滴加硫酸。然后 将溶液进行加热，使溶液在5分钟内温度达到80℃，并保温120分钟，进行 水解。将水解后所得到的溶液采用去离子水离心洗涤5次，即得到纳米纤维晶 须纸张增强剂。

实施例2：

将去离子水与微晶纤维素按比例混合制成悬浮液，制成的悬浮液浓度为 10g/100ml。将水/微晶纤维素悬浮液放置在冰水浴中并保持搅拌，向悬浮液滴 加入硫酸，直到混合溶液中的硫酸的质量百分比达到55%时停止滴加硫酸。然 后将溶液进行加热，使溶液在5分钟内温度达到60℃，并保温100分钟，进 行水解。将水解后所得到的溶液采用去离子水离心洗涤7次，即得到纳米纤维 晶须纸张增强剂。

实施例3：

将去离子水与微晶纤维素按比例混合制成悬浮液，制成的悬浮液浓度为 15g/100ml。将水/微晶纤维素悬浮液放置在冰水浴中并保持搅拌，向悬浮液滴 加入硫酸，直到混合溶液中的硫酸的质量百分比达到45%时停止滴加硫酸。然 后将溶液进行加热，使溶液在5分钟内温度达到40℃，并保温80分钟，进行 水解。将水解后所得的溶液采用去离子水离心洗涤9次，即得到纳米纤维晶须 纸张增强剂。

本发明还提供了一种纳米纤维晶须纸张增强剂在造纸法制备烟草薄片涂 料的应用，将利用以上方法制备得到的纳米纤维晶须纸张增强剂分散在水中， 进行搅拌，形成混合溶液，增强剂与水混合溶液中纤维晶须纸张增强剂的质量 百分比为0.2~0.8%，搅拌速度为300~1000转/分钟。将以上混合溶液即纳米纤 维晶须纸张增强剂分散液加入到待浸渍涂布的涂料中，混合溶液添加到涂料的 添加比例为8~40kg/t。

实施例4：

将制备完并待用的纳米纤维晶须纸张增强剂分散在水中，进行搅拌，形成 混合溶液，增强剂与水混合溶液中纤维晶须纸张增强剂的质量百分比为0.8%， 搅拌速度为800转/分钟。将以上混合溶液即纳米纤维晶须纸张增强剂分散液 加入到待浸渍涂布的涂料中，混合溶液添加到涂料的添加比例为40kg/t。

实施例5：

将制备完并待用的纳米纤维晶须纸张增强剂分散在水中，进行搅拌，形成 混合溶液，增强剂与水混合溶液中纤维晶须纸张增强剂的质量百分比为0.6%， 搅拌速度为600转/分钟。将以上混合溶液即纳米纤维晶须纸张增强剂分散液 加入到待浸渍涂布的涂料中，混合溶液添加到涂料的添加比例为30kg/t。

实施例6：

将制备完并待用的纳米纤维晶须纸张增强剂分散在水中，进行搅拌，形成 混合溶液，增强剂与水混合溶液中纤维晶须纸张增强剂的质量百分比为0.6%， 搅拌速度为500转/分钟。将以上混合溶液即纳米纤维晶须纸张增强剂分散液 加入到待浸渍涂布的涂料中，混合溶液添加到涂料的添加比例为20kg/t。

实施例7：

将制备完并待用的纳米纤维晶须纸张增强剂分散在水中，进行搅拌，形成 混合溶液，增强剂与水混合溶液中纤维晶须纸张增强剂的质量百分比为0.6%， 搅拌速度为500转/分钟。将以上混合溶液即纳米纤维晶须纸张增强剂分散液 加入到待浸渍涂布的涂料中，混合溶液添加到涂料的添加比例为8kg/t。

根据以上方法制备出纳米纤维晶须纸张增强剂，有利于减少烟草薄片造 碎，此纳米纤维晶须纸张增强剂的特征在于采用微晶纤维素为原料制备，所得 的纳米纤维晶须长度为200~900纳米，宽度小于20纳米。增强剂的组分是纯 纤维组分，无木素成分，增加了纤维间的氢键结合。将纳米纤维晶须纸张增强 剂应用在造纸法烟草薄片涂料中，可以提高造纸法烟草薄片表面强度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通 技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰， 这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。