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表面活性剂在制浆造纸中的应用

来源: 石家庄市海森化工有限公司  日期:2019-10-11 11:19:52  属于:产品技术
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表面活性剂是造纸化学品的重要组成部分,广泛应用于造纸制浆、湿部、表面施胶、涂布以及废水处理等过程。

蒸煮用表面活性剂

表面活性剂用作蒸煮助剂,可以促进蒸煮液对纤维原料的渗透,增进蒸煮液对木材或非木材中木质素和树脂的脱除,并起分散树脂的作用,用作树脂脱除剂的阴离子表面活性剂有十二烷基苯磺酸钠四聚丙烯苯磺酸钠、脂肪醇硫酸钠、二甲苯磺酸、缩合萘磺酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚硫酸钠等;非离子表面活性剂有烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚醚等。用非离子表面活性剂脱除树脂时,以壬基酚聚氧乙烯醚最为有效,阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂的复配共用效果更好,既可促进木质素和树脂的脱除,又能提高纸浆得率,例如:添加质量比为l:(1-2)的二甲苯磺酸和缩合萘磺酸钠与壬基酚聚氧乙烯醚的复合物,即可收到良好的树脂脱除效果。

 废纸脱墨用表面活性剂

废纸脱墨的原理是:借助表面活性剂使纤维与油墨湿润、渗透、膨胀、乳化分散、发泡、絮凝和捕集、洗涤。工艺方法主要有:① 洗涤法 突出分散功能。使油墨易于分散形成胶体丽脱除。② 浮选法:适度起泡,再进行油墨捕集等。③ 洗涤法和浮选法两者结合。废纸脱墨化学品主要有碱、水玻璃、螯合剂、双氧水、表面活性剂、钙盐等,其中表面活性荆为重要角色。作为废纸脱墨剂的主要表面活性剂有:阴离子型:脂肪酸盐、磺酸盐、硫酸盐、磷酸酯盐、磺基琥珀酸酯。阳离子型:胺盐、季铵盐。两性型:甜菜碱、咪唑啉、氨基酸盐。非离子型:烷氧基化物、多元醇酯、脂肪酸烷酯、烷醇酰胺、烷基糖苷。选用何种表面活性剂视印刷品情况及脱墨工艺而定.因此严格地说废纸脱墨剂主要是一种表面活性剂系列的复合配方。

 造纸湿部中的应用

 施胶用表面活性剂

施胶剂是重要的湿部化学品,其作用是使纸和纸板获得抗水性能,多数用于书写、印刷、包装和建筑用纸和纸板。施胶剂主要为松香类施胶剂与合成类施胶剂两类。

分散松香胶制备是一物理化学过程,固体松香吸收热量变为液态松香,松香液和水之间存在着极大的界面张力,要降低这一界面张力只有通过加入表面活性剂达到。分散松香胶乳化剂和分散剂均为表面活性剂,选择好表面活性剂是制备分散松香胶的关键,常用的有阴离子 阳离子及两性离子等。我国目前用得最多的是阴离子分散松香胶,常用的乳化剂为聚氧乙烯型,如脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、2-对苯二酚-3-(连苯乙烯酚二聚氧乙烯)丙烯磺酸钠、2-羟-3-(壬基苯氧基聚氧乙烯)丙烯磺酸钠等。有的采用阳离子聚丙烯酰胺、聚酰胺聚胺表氯醇、阳离子淀粉等作为阳离子乳化剂制备出阳离子分散松香胶。

合成类施胶剂,主要有烷基烯酮二聚体(a1kyl ketene dimer)简称AKD和烯基琥珀酸酐(alkenyl succinie anhydride)简称ASA。这二类施胶剂由于均含有活性基团,可以与纤维的羟基起反应而保留在纤维上,故也称反应性施胶剂。由于这类施胶剂可容纳较高的pH条件(pH=7.5—8.5),可以使用廉价的碳酸钙作填料,提高纸张的强度、白度,改善抄造性能而受到造纸行业的欢迎。目前发达国家50%以上的高档纸已实现中、碱性抄造。AKD、ASA本身不溶于水,采用聚氧乙烯型非离子表面活性剂作为乳化剂,可以制得稳定性好的AKD乳液。

 控制树脂用表面活性剂

经过制浆处理后的纸浆在漂白过程中会析出残余的树脂,如不及时分离会形成黏性淤积物.粘附于设备、纸机铜网、毛布及烘缸上,造成造纸障碍,影响正常抄纸,还会产生纸病。另外在废纸大量采用的今天,废纸中的胶粘剂、油墨粘连料、涂布粘合剂等树脂性物质同样会产生树脂障碍影响抄造。因此,对树脂障碍控制剂的研究与开发已越来越重要。

常用的树脂障碍控制剂有无机填料(如滑石粉等)、杀菌剂、表面活性剂、螯舍剂、阳离子聚合物、脂肪酶及膜分离剂等.而最常用的是表面活性剂阴离子表面活性剂是目前应用最为广泛的表面活性剂,它有高级醇硫酸盐、烷基苯磺酸及高级醇、磷酸酯等。阳离子表面活性剂主要为烷基胺盐或季铰盐。非离子表面活性剂主要有聚乙二醇型与多元醇等。另外.还有两性表面活性剂及各种多元复台物。剥离剂也是一种树脂控制剂,用来控制烘缸与纸页间的黏着力,润滑刮刀、烘缸.控制黏合剂分布等。主要有聚酰胺类聚合物乳液,如聚乙烯醇乳液、矿物油及表面活性剂配台喷涂有机硅乳液和聚胺聚酰胺类阳离子聚合物等。

 消泡用表面活性剂

在抄纸过程中,因为浆中含有少量的术质素、脂肪酸等天然和人工添加的起泡性表面活性剂.同时含有合成高分子及淀粉等稳泡剂.所以会出现泡沫,引起断纸或纸上有孔斑等问题.抄纸用消泡剂的主要活性组分是高碳醇类、聚醚类、脂肪酸酯、有机硅高分子等.一般配成油包水型乳液。

 造纸用柔软剂

柔软性是对纤维而言的,表面活性剂能在纤维表面形成疏水基向外的反向吸附,降低纤维物质的动、静摩擦系数,从而获得平滑柔软的手感。阴离子表面活性剂中的硫酸醋、磺化蓖麻油等当吸附在纤维表面时会显示其柔软的效果。

阳离子表面活性剂中的阳离子基可以直接与带负电荷的纤维结台,疏水基在纤维外侧形成低能表面,其柔软效果特别好。如脂肪酸双酰胺环氧氯丙烷主要用于柔软性要求高的纸张,如卫生纸、皱纹纸、卫生巾、手帕、餐巾纸等。

两性离子表面活性剂适应范围较广,其阳离子基可与纤维结台,阴离子基则可通过纸浆中的聚电解质或铝离子与纤维结合,同样可使疏水基排列向外,使表面能大大降低,如1一(.9'胺乙基).2.十七烷基咪唑啉羧酸衍生物就是这一类表面活性剂。另外阳离子及两性表面活性剂均具有抑菌性和杀菌能力,可以有效地防止纸的发霉。

有机硅表面活性剂属于特种表面活性剂,作为柔软剂使用的主要是阳离子有机硅季铵盐型。

其他柔软剂有硬脂酸聚氧乙烯酯、聚氧化乙烯羊毛脂、乳化蜡等品种也不少。

抗静电剂

在特殊加工纸生产中有时会遇到抗静电问题,用表面活性剂处理液可产生亲水性外表面.即作为抗静电荆的表面活性剂在材料表面形成正向吸附.疏水基的材料表面。亲水基伸向空间,纤维的离子导电性和吸湿导电性增加,产生放电现象,使表面电阻下降,从而防止静电积累。作为抗静电剂使用的表面活性剂有较大的疏水基和较强的亲水基。使用量最多、性能最好的是阳离子表面活性剂,其次是两性表面活性剂。

 纤维分散剂

纤维分散剂的主要作用是减少纤维絮凝,改进纸料成形。纤维分散剂能使纤维表面形成双分子层结构,外层分散剂极性端与水有较强的亲合力,增加被水润湿的程度,并园静电斥力而远离,达到分散的效果,常用的纤维分散剂有部分水解的聚丙烯酰胺(PAM)、聚氧化乙烯(PlEO)等,PEO具有高度的黏性.水溶性好,润滑性好等特点,在高档卫生纸中添加0.05%以下,就能取得良好的分散效果。

造纸表面施胶和涂布中的应用

表面施胶与涂布都是将化学品作用在纸的表面上,主要用来改善纸的表面性能,提高纸的印刷性能和整体性。但两者间存在着许多不同,其主要区别是:表面施胶往往只用胶粘剂,而涂布则既用胶粘剂又用颜料等;表面施胶的胶料是被压榨到纸页内的,而涂布的颜料则是涂在纸的表面。

 表面施胶用表面活性剂

按材料分可分为天然及其改性产品类和合成类;按离子性分可分为阴离子、阳离子和非离子类:按产品形态分可分为水溶液型和乳液型。常用的表面掘胶剂古有疏水基和亲水基,因此广义地说都是表面活性剂。主要的表面施胶剂有变性淀粉、聚乙烯醇(PVA)、羧甲基纤维索(CMC)和聚丙烯酰胺(PAM)等。可根据不同的需要选择不同的表面施胶剂.如:① 提高抗水性,可用AKD,分散松香、石蜡、硬脂酸氯化铬,苯乙烯马来酸酐共聚物及其他合成树脂胶乳等;② 提高抗油性,可加人有机氟化台物.如全氟烷基丙烯酸酯共聚物,全氟辛酸铬配舍物,全氟烷基磷酸盐等;③ 增加防黏性,可加人有机硅树脂;④ 改善印刷性能,主要用变性淀粉、CMC、PVA等;⑤ 改进干湿强度,可加人PAM变性淀粉等;⑥提高印刷光泽度,主要用CMC、海藻酸钠等。为了提高表面施胶效果,通常采用两种或几种施胶剂共用的方法,其效果非常显著。

 涂布用表面活性剂

涂布加工用涂料组成主要包括胶粘剂、颜料和其他助剂。涂料本身是一种复杂的复配物,且视具体的纸种要求、配方构成有所不同。表面活性剂在纸张涂料的调制中起着重要作用,主要包括涂料分散剂、消泡剂、润滑剂、防腐剂、抗静电剂以及合成胶乳等。

涂料分散剂:是涂料中最重要的助剂,其中大多数是表面活性剂,其性能是① 赋予颜料粒子电荷,使其相互产生斥力;② 覆盖于颜料粒子表面,起到保护性胶体的作用;③ 在粒子周围形成高黏度状态,防止多个粒子凝集。最早使用的分散剂为磷酸盐、聚硅酸盐、磷酸氢二铵、苯磺酸与甲醛的缩合物、干酪素、阿拉伯树脂等。六偏磷酸钠、焦磷酸钠、四聚磷酸钠等是低含固量涂料中常用的分散剂。在高含固量的涂料中,通常采用高分子有机分散刺,如聚丙烯酸钠溶液、聚甲基丙烯酸钠及其衍生物,二异丁烯与马来酸酐共聚物的二钠盐溶液,以及烷基酚聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚等。

消泡剂:涂料制备及涂布过程中往往会产生泡沫,需要添加消泡剂。主要有高级醇类、脂肪酸酯类及磷酸三丁酯、磷酸三丙酯等。

润滑剂:为了改进纸张涂料的流动性和润滑性,并增进粘合性,赋予纸张涂层以平滑和光泽,增加可塑性,防止龟裂,改善涂布纸的印刷适性等,可加人润滑剂。目前使用最广泛的润滑剂是以硬脂酸钙为代表的水溶性金属皂类表面活性剂,硬脂酸钠类水溶性润滑剂作用也很明显,石蜡族烃类、脂肪酸胺也可作为润滑剂。

防腐剂:某些天然胶粘剂易降解和发霉,故纸张涂料中要舔加防腐刺。季铵盐类阳离子表面活性剂,含氟环状化台物、有机溴及有机硫化合物、N-(2一苯并咪唑基)一氨基甲酸酯(多菌灵)等都已广泛用于纸张涂料中。

抗静电剂:通过在涂料配方中添加十八烷基三甲基氟化铵、聚氧乙烯失水山梨醇酯、烷基酚聚氧乙烯醚磷酸盐、聚苯乙烯磺酸盐等可赋予纸张的抗静电性能。

合成胶乳:合成胶乳是重要的涂布胶粘剂,在合成胶乳制备过程中,表面活性剂作为乳化剂、分散剂、稳定剂等起着重要作用。


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