造纸化学品(制浆)课件.ppt

1、 P62 一、一、应用化学品的意义 纤维本身的性能是有限的，由纤维及纤维交织集合体的功能 性质所体现的纸张性质也是有限的。二、二、造纸化学品的发展趋势 1、造纸化学品企业向大型化、集约化转变；2、造纸化学品数量和品种随纸种用途的广泛性增加而越来 越多，其性能也将越来越特殊；3、安全环保的造纸化学品；4、多功能和特殊功能化学品。P632、控制型化学品 助留助滤剂 消泡剂 防腐杀菌剂 树脂控制剂 絮凝剂等 1、功能型化学品 施胶剂 填料或颜料 染料或有色颜料 增强剂 分散剂或柔软剂 光学改性剂 特殊添加剂等三、造纸化学品的种类和作用三、造纸化学品的种类和作用P64 一、施胶的目的、方法及发展情况一

2、、施胶的目的、方法及发展情况 （一）施胶的目的 使纸或纸板具有抗拒液体扩散和渗透的能力，以适宜于书写 或防潮抗湿。（二）施胶的方法 内部施胶、表面施胶 和 双重施胶 （三）施胶剂种类及选用原则 1、种类：分为 松香型和非松香型两大类P64 松香型施胶剂主要有：松香胶按制胶工艺不同分：褐色松香胶 白色松香胶 石蜡松香胶以松香皂为主，松香分散体为辅故称为皂型松香胶分散松香胶高游离度松香胶主要以松香分散体的形式存在乳液中，故称高分散体型松香胶 非松香型施胶剂主要有：石蜡乳胶、硬脂酸钠、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、动物胶、干酪素、淀粉、合成树脂等。松香胶 强化松香胶 石蜡松香胶 分散松香胶褐色松香胶 白色

3、松香胶 高游离度松香胶P65重施胶中等施胶轻施胶不施胶 检测方法墨水划线法表面吸收重量法表面吸收速度法浸没法液体渗透法等 2、施胶剂的选用原则：（4点）（四）施胶程度及检测方法 程度 （五）施胶及施胶剂的发展情况（五）施胶及施胶剂的发展情况 1807年 发明松香胶浆内施胶 20世纪30年代 出现高游离松香胶 20世纪40年代 出现强化松香胶 20世纪50年代 出现中性施胶概念反应性合成胶料 20世纪60年代 采用阳离子聚合物替代硫酸铝沉淀剂 20世纪70年代 出现高分散体松香胶 目 前 迅速发展合成胶料中性施胶 P66 二、液体在纸页的扩散和渗透机理二、液体在纸页的扩散和渗透机理 （一）纸页的

4、组成及结构与液体在纸页上的扩散和渗透的关系 纸张具有吸液性能 原因：纤维的微细管、纸张的多孔性 液滴扩散、渗透 所以，未施胶的纸张既不适宜书写，吸湿后强度下降又会影响纸张的使用。（二）表面润湿（二）表面润湿 SV=SL+LVcos纸面对液滴的附着力纸面对液滴的附着力液滴的内聚力液滴的内聚力附着力内聚力：液滴扩散内聚力附着力：液滴呈珠状P67 SV SLcos LV理想润湿，浸透性极强易润湿和扩散，浸透性减弱有限润湿和扩散，无浸透趋势无浸透趋势，有收缩倾向为使表面不润湿，则应使为使表面不润湿，则应使 SV SL 0,其方法有二：其方法有二：1、降低纸面对液滴的附着力、降低纸面对液滴的附着力 2、

5、增加液滴本身的内聚力、增加液滴本身的内聚力 可行方法即降低纸面的可行方法即降低纸面的 SV。P67 （三）渗透 水通过渗透或吸收进入纸页结构有 6 种不同方式。最重要的是孔隙中的毛细管流（纸页是多孔性物质）。渗透速度取决于液体性质（表面张力和黏度）和纸页结构（毛细管半径、长度、纸页紧度、孔隙率）及表面性质。施胶纸页取得的抗渗透性原因：施胶后胶料微粒沉着在纤维及纸页表面，覆盖了部分毛细管 或使毛细管半径变小降低渗透速度只是一方面，更重要的是胶料 改变了纸页的表面性质，增大了纸面与液体间的界面接触角。P68 三、松香胶施胶三、松香胶施胶 （一）松香胶种类及制备方法 1、松香 COOH 松香酸分子式

6、：C19H29COOH 2、松香胶的制备方法 将固体松香变成全部或部分能溶于水的皂化物 或 悬浮乳液。皂化反应：2 C19H29COOH+Na2CO3 2 C19H29COONa+H2O+CO2 C19H29COOH+NaOH C19H29COONa+H2O P69 熬制松香胶时所需的用碱量计算式：)100(100012CAwPMMOw示例：设松香的皂化值为165mg（KOH），用纯度为90 的纯碱进行皂化，以制取含20游离松香的白松香 胶，所需纯碱量为：(%)8.13)20100(10009.01.5653165Aw3、白色松香胶（含20 40的游离松香）部分松脂酸都被皂化，部分松脂酸则以微

7、粒的形式 均匀分散在已皂化的松脂酸钠溶液中，胶液呈乳白 色。4、褐色松香胶 全部松脂酸都被皂化成松脂酸钠，没有游离的松香 酸存在，胶料呈褐色。P705、石蜡松香胶 由松香与石蜡（为松香用量的1015）混合熬胶 并经乳化而成。6、强化松香胶 一种改性松香胶，常用马来松香胶。+COCOOHCOOHCCCHHOOCCOOO松 香 酸马来酸酐马 来松 香 7、高分散松香胶 100游离松香的高游离松香分散体。施胶效果比皂型胶强得多。关键是乳化剂：一种阴离子表面活性剂 RO(CH2O)nSO3NaP73 （二）松香胶施胶机理（二）松香胶施胶机理 松香胶是阴离子性的，因此必须借助沉淀剂将松香胶沉淀 定着在纤

8、维表面。成功施胶的表面化学条件：必须能够形成松香酸铝胶状沉淀物，这些沉淀物有可能 表现出较低的表面自由能和较高的斥水性；这种胶状沉淀物必须尽可能均匀地留着或定着于纤维表 面；沉淀物必须在纤维表面正确定向；纤维表面的松香酸铝等沉淀物必须转变为稳定的低自由 能膜，即使液体与这种膜接触时也保持不变。P73 1、沉淀剂、沉淀剂 硫酸铝、明矾、三氯化铝等 2、硫酸铝在水中的特性 “配位学说”认为：在pH值45时，三价铝离子（Al3+）与六个水分子形成三价的水合铝离子 AlAlOH2OH2OH2OH2OH2OH23+P74 3、松香胶沉淀物的形成、吸附和定着 “界面动电势学说”认为：沉淀剂先与松香胶料粒子

9、起作用形成带正电荷的共沉淀物，再吸附到带负电荷的纤维表面上。为什么沉淀剂先与松香胶料粒子作用？原因：胶料是颗粒很小的分散体，活动性很强，易与水合铝 离子结合，而纤维粒度大，不易与水合铝离子结合；胶料的负电性比纤维低，容易由负电变为正电，而纤 维的负电性较强，要变成带正电需更多的硫酸铝。P74 近代理论“配位学说”：提出了松香胶料是通过水合铝离子的络合作用而与纤维结合在一起的理论。既提出共沉淀物现象又解释了共沉淀物是如何定着在纤维上的过程。带正电荷的水合松香酸铝络合物被带负电荷的纤维所吸附，与纤维表面的羟基阴离子起络合作用，使松香胶料定着在纤维上，或先被两个松香酸离子所取代再与纤维络合。P75

10、4、施胶效应的最后完成 施胶效应的最后是在纸页干燥过程中完成的。P75 （三）松香胶施胶过程和加入方法 一般程序：先加胶料到浆中，再加溶解好的硫酸铝 逆向施胶程序：硫酸铝胶料 条件：生产用水硬度很高或使用高分散松香胶时 施胶时的浆浓：一般 3%6%施胶地点：一般胶料加入打浆后的浆池，沉淀剂加入调浆池或 成浆池 胶料加入量：一般0.5%2.0%沉淀剂加入量：一般为松香胶用量的2.53.5倍 施胶控制条件：松香胶施胶主要控制 pH值 45（酸性施胶）P77 （四）影响施胶效果的因素 1、浆料性质：纤维表面暴露的OH数目多，利于施胶；浆料中的化学组分（如半纤维素、木素含量）。2、胶料性质：根本问题是

11、胶料颗粒的大小和稳定性。3、pH 值：45，保证硫酸铝以 Al(H2O)63+形式存在。4、温度：2025，注意夏季施胶困难问题。5、阳、阴离子：影响施胶效果 钙、镁等阳离子会松香酸结合构成不溶性的盐；盐酸根、硫酸根等阴离子会优先与水合铝离子络合。6、加填：随填料量的增加，施胶效果有明显下降。7、纸页抄造过程：适当回收白水有利，过多回收不利；网部脱水过快不利；干燥初期温度不易过高，升温不易过快。P79 （一）中性施胶与中（一）中性施胶与中-碱性造纸碱性造纸 中性施胶在pH值大于6的弱酸性，接近于中性或弱碱性 条件下进行的施胶。中中-碱性造纸在接近于中性或弱碱性条件下所抄造的纸张。中-碱性造纸的

12、优缺点：（P80）四、中性施胶与合成施胶剂四、中性施胶与合成施胶剂 P80 1、仍用松香胶，尽量少用硫酸铝或用其他沉淀剂 2、反应型的合成施胶剂 （三）合成施胶剂 合成胶存在反应基，与纤维直接形成共价键，不需沉淀 剂，但反应缓慢，需要一段熟化时间。主要有：AKD、ASA等，其结构特点是由能与纤维素反 应的活性基团和疏水基团构成。（二）中性施胶的类型P811、烷基烯酮二聚体（AKD）（1）AKD结构特点 R、R14 和 16烷基（疏水基团）内酯环 活性基团（2）AKD的施胶机理 与纤维素形成共价键而固着在纤维上酮基酯衍生物酮基酯衍生物酮酯酮酯AKD的施胶过程lAKD粒子在纤维表面吸附；lAKD粒

13、子在加热时固化并转向伸展；l经过一段时效，AKD粒子定向排列，形成疏水表面。P81P82（3）AKD的施胶特点 AKD既能作为内部施胶，又能表面施胶；高效施胶剂；AKD施胶作用在纸页干燥后尚未完成，卷取后存放24小 时仅完成80；最适宜的 pH值：8.2；AKD水中不稳定，易水解失效，所以加入点应靠近纸机 上网处；AKD不溶于水，需要乳化，一般阳离子淀粉作为乳化稳 定剂；重施胶时，纸页打滑；一般用量：0.10.3。P82（4）AKD施胶的影响因素 浆料细小纤维含量：由于细小纤维和填料具有较大比表 面积，吸附能力比纤维大得多，其含量大时，易吸附AKD造成 流失，所以必须采用合适的助留系统。施胶时

14、的pH值：pH值6时，几乎不产生施胶效果；pH 值在6.57.5时，施胶度上升最快；pH值 8.5时，施胶度上升 速度开始减慢；一般控制pH值在7.58.5。纸页干燥温度：温度高，反应速度快，施胶效果好。第 一烘缸就应提高温度，使水分尽快蒸发（与松香胶相反）。硫酸铝的存在会破坏AKD的施胶作用。湿纸水分越大，施胶效果越差。P83 2、烯基琥珀酸酐（ASA）R1CHCR2CHCOOCOCH2+CellOHCHCOOCellCH2COOHCR2R1CH ASA加乳化剂用量较多（约为AKD的两倍）；ASA一般在弱碱性条件下使用；ASA更易水解，最好现场乳化使用；ASA对抗酸碱的侵蚀不如AKD；ASA

15、熟化速度比AKD快；用量：约0.12。近年来，国内采用ASA施胶的纸厂、纸机台数和纸品 产量快速增长。P84 一、加填的目的和作用一、加填的目的和作用 改善纸页的光学性质和印刷适性 满足纸张某些特殊性能的要求 节省纤维原料、降低生产成本 能吸附树脂，有助于克服树脂障碍 不利影响：会降低纸页的强度和施胶度，掉粉掉毛现象 二、填料质量评价及选择 （一）填料质量评价（性质优良的造纸填料特点）P84 六点 （二）填料的选择 控制物理强度较高或重施胶的纸种：不加填 原纸或某些特殊纸张：不加填 一般纸张：加填 一般纸种：添加较廉价的滑石粉、碳酸钙等 低定量纸张：添加二氧化钛P86 （一）填料的种类和性质

16、种类：天然填料：如滑石粉、白土、钛白粉、石膏等 人造填料：如沉淀碳酸钙、硫酸钡、硅铝、硅钙等 三、填料的种类和特性三、填料的种类和特性 性质：反射率、白度、颗粒形态、粒径及分布、比表面积、颗粒电荷、pH值、溶解性、磨蚀性和表面能等。反射率越大，纸张不透明度越高；白度高，有利于纸张白度提高；颗粒形态影响光散射方式，不同形状的光散射最佳值不同；各填料有最佳光散射粒径范围，以最佳粒径为中心的粒径分 布范围越窄时，越有利于增加纸张不透明度；高比表面积会增加纸页适印性，但会削弱纸页强度，增加施 胶难度；高磨蚀性会对网部和印刷版造成过多的磨损。P86（二）常用填料及主要性质 1、滑石粉（3MgO 4SiO

17、2 H2O）密度2.62.8 g/cm3，折射率1.57，粒度0.55m，白度9096.8 3、高岭土（白土或瓷土，Al2O3 2SiO2 2H2O）密度2.62.8 g/cm3，折射率1.56，粒度0.510m，白度8086 2、碳酸钙（CaCO3）GCC：密度2.22.7 g/cm3，白度98,粒度0.13m，折射率1.58 PCC：密度2.23.0 g/cm3，折射率1.56，粒度0.10.4m，白度98 PCC与GCC性能比较：表25 4、二氧化钛（TiO2）密度3.94.2 g/cm3，折射率2.55 2.71，粒度0.150.3m，白度8698P89 （一）填料液的制备 为输送和添

18、加方便，需将填料制成悬浮液（1020）包括搅拌、筛选杂质、储存和计量 （二）填料的加入方法和加入地点 方法：间歇式和连续式 地点：一般在网前高位箱或流浆箱中四、填料的制备和使用 （三）填料加入量（三）填料加入量 1、决定填料加入量的主要因素 有纸品种、浆料种类、填料性质和抄造条件 2、常用加填量 纸种不同，加入量不同。少的在2以下，高的达40，多数纸种为1025P91 （一）填料留着率 如：留着率的近似计算法（式25）绝干纸料灰分含量绝干纸页灰分含量100tR （二）填料留着机理 （1）机械截留学说 （2）胶体吸附学说 五、填料的留着率及填料留着机理P93 一、染色和调色的目的和作用 染色生产

19、色纸 调色提高纸张的白度 二、色料的种类和性质 （一）色料种类：分颜料和染料，目前对纸张的染色多用染料。染料分：天然染料和合成染料，常用合成染料。（二）几种常用合成染料的性质及染色操作 1、碱性染料 2、酸性染料 3、直接染料 4、荧光增白剂 （主要是液体状）P98 四、染色方法及影响染色的因素四、染色方法及影响染色的因素 （一）染色方法 1、浆内染色（间歇式和连续式）2、纸面染色 （浸渍染色、压光机染色、涂布染色）（二）影响染色的因素 1、纸浆性质；2、打浆；3、施胶；4、加填；5、pH值；6、温度；7、其他化学药剂；8、染色两面性。三、色相的调配和校正三、色相的调配和校正 五、染料湿部染色

20、的物化过程五、染料湿部染色的物化过程 1、染料被纤维吸附；2、染料向纤维内部扩散；3、染料在纤维中固着。P101 一、湿纸强度、湿强度的概念一、湿纸强度、湿强度的概念 湿纸强度：纸页抄造过程未经干燥的湿纸页的强度 （主要取决于组成纸页的纤维间摩擦力）湿强度：干燥后的纸张再被水润湿完全饱和后所具有的强度 （主要依赖增湿强剂）二、纸的湿强度表示方法 湿抗张强度（常用）湿抗张强度比 增湿抗张强度比 P103 三、影响湿强度的因素三、影响湿强度的因素 主要是防止纸页再润湿和氢键被破坏的程度，所以湿强剂 的性质和用量是决定纸张湿强度的主要因素。四、湿强剂种类和特性 湿强剂一般应具备的基本特性：能增加纸强

21、度，保护纤维间的结合，防止润胀破坏；阳离子，能与带负电荷的纤维相互吸引而留着；水溶性的或在水中能够分散的；必须能形成化学网络结构（一般经热固化）；生产原料较廉价。分类：（通常为两大类）甲醛树脂类（为酸熟化热固性湿强树脂）聚酰胺多胺-表氯醇树脂（为碱熟化热固性湿强树脂）P103（一）聚酰胺多胺-表氯醇树脂（PAE）化学名称：聚已二酰二乙烯三胺环氧树脂HOC(CH2)4OCO(CH2)2NHN(CH2)2NHHCH2HCH2COn 1、PAE的合成 第一步：合成含有仲胺或叔胺功能基的预聚体 第二步：预聚体与表氯醇反应生成PAE P104 PAE是非甲醛类聚合物，水溶性，无毒无味；是非甲醛类聚合物，

22、水溶性，无毒无味；PAE合成时仅发生部分交联，仍含有较充分的活性基；合成时仅发生部分交联，仍含有较充分的活性基；叔胺和季胺功能基具有阳离子性，在中碱性下能吸附到带 负电荷的纤维上；干燥时才发生缩合，其交联导致的树脂熟化延续至下机后 710天，湿强度才达到最大值；PAE的质量分数通常为10 20，pH值3 4（较稳定）；使用时的最有效 pH值范围：6 8；加入点：打浆后浆内施加，注意避开阴离子助剂加入点；用量：一般为0.051.0 能提高细小纤维和填料的留着率。2、PAE的性质及应用P105 化学名称：三羟甲基三聚氰胺化学名称：三羟甲基三聚氰胺 由三聚氰胺与甲醛缩聚、交联而成 （二）三聚氰胺甲醛

23、树脂（二）三聚氰胺甲醛树脂（MF）HOH2CHNCNCNNCNHCH2HNHCH2OHn 用盐酸处理时，能高度阳离子化P105 MF通常在中性或弱碱性介质中聚合，水溶液形式的MF的通 常树脂质量分数为50，使用前需在树脂中加一定量的盐酸使之 溶解成510的浓度，并放置老化至出现蓝色霞雾状现象时，说明MF溶液已具有阳电荷，可充分稀释并能迅速被纤维所吸附、结合。适用于浆内增强，湿强度可高达干强度的 50 一般用量：13 MF热固化效率较高，能取得永久性湿强度 问题：使用前需先用盐酸溶解与老化，操作比较麻烦，也有甲醛析出对环境有一定的污染。P105 由尿素由尿素 CO(NH2)2与甲醛与甲醛CH2O

24、缩聚而成。缩聚而成。UF为非离子型溶液，不能被纤维吸附，多用于表面施加。用量：1.52.0 增湿强效果不太显著，为半永久性的湿强度。有甲醛析出造成环境污染。（三）脲醛树脂（UF）五、湿强剂增湿强作用机理 湿强剂具有下列某些或全部作用：强化现有纤维与纤维间的结合 保护现有的纤维结合以免受水影响 形成对水不敏感的共价化学键 形成缠结纤维的聚合物网络P107 六、湿强损（废）纸的碎解与回收 对难处理的湿强损纸可加酸、碱、加温处理，使树脂键 分解。施加酸熟化树脂如MF、UF的损纸，应在酸性条件及加热 情况下离解，pH值为3.54.5，温度8090。UF相对MF较 易离解。施加中、碱性熟化树脂如PAE的

25、损纸，应在碱性条件及加 热情况下碎解，pH值为10，温度80。P107 一、纸张干强度及影响干强度的因素 风干纸的强度：主要因素是纤维间结合力。二、使用增干强剂的目的和作用 纸页干强度的增加一般依赖于打浆，打浆度的提高，不但 动力消耗大，且受一些因素的制约。目的：（1）可多用短纤维原料 （2）可降低纸页定量 （3）提高产品档次 （4）减少打浆程度，降低电耗，提高车速P108 三、增干强剂的种类、特性和应用 （一）增干强剂的种类天然动植物胶（如原淀粉、改性淀粉）合成树脂（如聚丙烯酰胺）水溶性纤维素衍生物（如CMC）（二）常用增干强剂的性质及应用 常用：淀粉、聚丙烯酰胺和羧甲基纤维素 1、淀粉 有

26、原淀粉、改性淀粉和淀粉衍生物三种形式 是使用最多的浆内增干强剂，且还用作纸面施胶 淀粉增干强剂能提高纸页干强度，包括抗张、耐破和 耐折，能改善纸页的表面性能如平滑度、光泽度、表面结 合强度和吸油墨性，一定程度上也能增加湿纸页的强度。P108 原淀粉：糊化淀粉粘度高，易产生“退减作用”。改性淀粉：降低淀粉液黏度，增加稳定性 常用氧化淀粉、酶淀粉 虽能降低粘度，但由于分子降解作用会降低粘合强度，影响增强性能。淀粉衍生物：在淀粉链上引进某些功能基团，以达到能 降低粘度，又能保持较强的增强性能。阳离子淀粉（如季铵盐阳离子型淀粉）阴离子淀粉（如磷酸酯淀粉）两性淀粉（既含阳离子，又含阴离子基团）接枝共聚淀

27、粉（如与丙烯腈等接枝共聚）P110StOH+CH2CHCH2N+(CH3)3ClO3-氯 2-羟 丙基三甲 基氯 化铵NaOHCH2CHCH2NStOOH(CH3)3Cl+淀粉季 铵盐阳 离 子 淀粉季铵盐阳离子型淀粉 由于带有阳电荷，能与带阴电荷的纤维紧密结合，具有增 强和助留助滤作用，因而得到广泛应用，也常用于纸面施胶。糊化后使用，用量：约 1 加入点：成浆池 P111 分阳离子、阴离子和非离子聚丙烯酰胺 作为干强剂，常用阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）或阴离子聚丙烯酰胺（APAM）分子量：中等，50万 100万为宜（接近纤维分子量）电荷性：中等，接近纤维的表面电荷 用量：一般 0.1 0.5

28、 利用甲胺基化制得的CPAM如下：(CH2CH)nCONH2甲 胺 基 化CH2O R2NH，(CH2CH)CONH2x(CH2CH)yCONHCH2NR2(PAM)(CPAM)2、聚丙烯酰胺（PAM）极性酰胺基能与纤维素分子的羟基形成氢键，其结合强度 比普通的纤维素间氢键强得多。P112 四、增干强剂增强作用机理 一般认为决定纸张干强度的主要因素有：纤维本身的强度纤维之间的结合强度纤维间结合的表面积和结合键的分布均匀程度 增干强剂能增加纸页的干强度主要是：干强剂中的羟基、胺基能参与纤维素分子的氢键结合，增补纤维间在结合区域自然形成的氢键数目，有效地增加 纤维之间的结合强度。常用其钠盐，其羧甲

29、基能在纤维间起交联接合作用以增强纤维间得结合力，需加硫酸铝作沉淀剂。也可用作增湿强剂和表面施胶剂。3、羧甲基纤维素（CMC）4、其他增干强剂：聚乙烯醇、胶乳和壳聚糖P113 一、助留、助滤作用与纸页成形 （一）助留和助滤的作用 助留：提高填料和细小纤维的留着 助滤：改善滤水性能，提高脱水速率 多数情况助滤与助留同时进行，称为助留助滤作用。助留助滤的目的和作用在于：（1）提高填料和细小纤维的留着，减少流失，改善白水循环，减少污染；（2）改善纸页两面性，提高纸张印刷性能；（3）提高网部脱水能力，增加纸机车速。P113 通过200目筛网的组分为细小组分（细小纤维和填料）。留着方式：机械截留和胶体吸附

30、，胶体吸附或聚集是细小 组分留着的主要机理。细小组分留着的均匀分布，将有利于化学助剂在纸中的均 匀分布。（二）细小组分的留着方式 （三）助留助滤作用与纸页成形状态的关系 助留助滤作用将细小纤维和填料集结为较大的凝聚物并粘 附于纤维的表面以增加留着并加速网部脱水，因此对纸页的匀 度产生较大的影响。正确选择助留助滤剂及加入方法、地点等工艺条件，不但 能提高其留着率，而且还能提高纸页匀度及脱水效果，若控制 不当则会降低纸页匀度，影响纸张质量。P114 1、浆料湍流情况与助留助滤作用及纸页匀度的关系 2、助留助滤剂加入方法和加入点与助留助滤剂纸页匀度的关系 湍流过强：会破坏留着作用，降低助留效率 湍流

31、过弱：又会使纸页匀度变差 所以，助留助滤剂的加入点应选择最优的湍流位置 助留助滤剂兼有留着、滤水和凝聚三重作用 留着和滤水作用：随着时间的延长而减弱 凝聚作用：随着时间的增加而递增 所以，为了取得最大留着和滤水效率，尽量减少絮凝现象，助留助滤剂加入点在保证与纸料能充分混合的前提下，应 尽可能接近流浆箱。P114 二、助留、助滤剂 （一）助留和助滤剂的种类 种类包括电荷中和剂（明矾、PAC）、阳离子聚合电解质 （CPAM、PEI、CS、阳离子瓜耳胶）、酶（纤维素酶和半纤维 素酶）、阴离子微粒（胶体胶和钠基膨润土）助留助滤剂大体分三大类：1、无机产品类 如硫酸铝、聚合氯化铝 2、改性天然产品类 如

32、阳离子淀粉、阳离子瓜耳胶 3、高分子聚合物 阳离子聚丙烯酰胺（用量如 0.02）P114 （二）助留和助滤机理 1、助留机理 （1）Zeta 电位电荷中和助留 （2）篏镶结合助留 （3）形成桥联物助留 P118 2、助滤机理 （1）电荷中和改变水分子排列结构助滤 （2）凝结与絮聚助滤 阳离子型助留助滤剂使纤维和填料表面定向排列的 水分子被扰乱，而容易释放出来。阳离子型助留助滤剂能促使纤维和填料絮聚，使纤 维或填料的比表面积降低而加速脱水作用。微粒助留助滤体系阳离子淀粉阳离子淀粉/聚合物聚合物剪切力剪切力分散絮凝分散絮凝阴离子微粒阴离子微粒补充内容补充内容纤维、细小纤维和添料纤维、细小纤维和添料

33、+较大絮团结构较大絮团结构上浆泵或压力筛上浆泵或压力筛P-47 M-8+微小絮团结构微小絮团结构-（微粒助留助滤体系）（微粒助留助滤体系）（单元助留助滤体系）（单元助留助滤体系）助留助滤性能测定 动态滤水仪（DDJ）P115 三、纤维分散剂 能使纤维在水中悬浮分散而不絮聚的添加剂称为。主要用于高档卫生纸等生活用薄纸和韧皮长纤维薄页纸。（一）纤维分散剂的作用原理 赋予纤维表面电荷，使负电荷增加，纤维间产生斥力；使纤维表面吸附一层薄薄的润滑膜，减少纤维间摩擦力；使浆水的黏度增高，限制纤维在水中的运动自由度。（二）纤维分散剂的种类 下面介绍常用的两种纤维分散剂：1、非离子型聚氧化乙烯（PEO）n C

34、H2CH2O氧 化 乙 烯（环 氧 乙 烷）催 化 剂CH2CH2OP E On 用作分散剂的PEO相对分子量为300万400万。其溶液有良好的分散性，一定的润滑性，是一种有效的 反絮凝剂。加入浆内可提高浆液的粘度，阻止纤维相互粘附，改善成纸匀度。补充内容补充内容 2、阴离子型聚丙烯酰胺（PHP or APAM）用作分散剂的 PHP分子量为700万以上较合适。利用其粘液的特性，使纤维之间形成一定的膜层，防止纤 维之间的相互绕结而分散纤维。同时，阴离子型的负电性亦使 纤维相互排斥而分散，提高纸页匀度。CH2CH2n CONH2OH-or H+水 解CH2CHCH2CH()()xyCONH2COO

35、HPAMAPAM(20%30水 解)P116 一、透明剂 广泛应用于玻璃纸、描图纸、仿牛皮纸、透明复写纸、透 明复印纸及透明包装纸等。作用机理：作用机理：利用透明剂渗透到纸张内部，赶走纸张中的空 气，透明剂的折射率接近于纤维素纤维的折射率（1.53），可 形成较均一的光学介质。影响纸张透明度的因素影响纸张透明度的因素：木素含量高，降低纸张的透明度 结构紧密的纸页，可提高纸张的透明度 填料的增加，使纸张透明度降低 加入淀粉，有助于纸页的结构紧密，可提高透明度 添加染料，可使光吸收增加，而降低透明度 浸渍法是抄造透明纸的发展方向 P117 常用纸张透明剂常用纸张透明剂：清漆类石蜡系乳液淀粉类衍生物

36、各种合成聚合物 作为透明剂的主要要求：折射系数与纤维素相同或相近；有充分的浸透能力。常用 二、防油剂 目前纸质材料防油处理方法：一是在纸面覆聚乙烯膜；二是涂防油剂。防油剂分为：含氟类和非含氟类防油剂。常用：全氟烷基化合物（全氟戊烷表面张力：9.9 mN/m）具有“三高二憎”特点：即高表面活性、高热稳定性 和高化学惰性；同时具有憎水性和憎油性。P119 三、阻燃剂 应用于建筑装饰纸和纸板、防火的包装、防火衬垫纸板等。表27：主要分为含磷、含卤、含硫、含水阻燃剂以及无 机类阻燃剂。作用原理主要是：一是：吸热效应。利用阻燃剂在受热情况下发生分解吸收 热量，使纸的温度难于升高而阻燃。如氢氧化铝受热时放

37、出结 晶水并蒸发为水蒸气而吸收大量热量。二是：覆盖隔离效应。阻燃剂在燃烧时能在纸面形成一层 隔离层，阻止热传递、降低可燃性气体释放热量和隔绝氧气。如含磷阻燃剂的磷化物受热分解生成偏磷酸，在较高温度下聚 合生成聚偏磷酸而附着在纸表面形成保护层，起隔绝空气的作 用。P120 四、柔软剂 一般是具有长链脂肪酸基或含有烯烃类溶剂组分，以加强 润滑和降低纤维间的摩擦系数。现常用长链脂肪酸化合物的季铵化，依靠其阳电荷性可吸 附在带阴电荷的纤维表面，增加纸张的柔软性。五、抗静电剂 适用于静电复印纸等。一般常为离子型有一定吸湿性的表面活性剂，也有采用氯 化钠等无机盐类的。P120 一、树脂控制剂 树脂障碍问题

38、，其危害：洗选漂工段：主要是堵塞筛板 抄纸工段：黏网、黏辊、黏缸，断头，产生斑点、孔洞 水处理中的树脂积累 非离子型表面活性剂（如壬基酚聚氧乙烯醚）是最有效的 一种树脂控制剂，对树脂具有十分优良的润湿、乳化和分散作 用。发展方向：生物酶树脂控制技术（日本已广泛采用，在欧 美得到推广），主要是使用脂肪酶，由于树脂中的甘油三酸酯 是树脂障碍的有害成分之一，脂肪酶可将甘油三酸酯水解成低 黏度的脂肪酸和水解性的甘油，从而抑制树脂的沉积，达到控 制树脂障碍的目的。P121 二、消泡剂 种类繁多，但有机硅消泡剂综合效果最好。常用聚硅氧烷（又称硅油），聚二甲基硅氧烷（又称二甲 基硅油）是消泡剂中的常用成分。

39、使用乳化后，其表面张力迅 速降低，使用很少量时就能破坏气泡的稳定性使其不断破裂。有机硅消泡剂表面张力低、用量少、挥发性低，具有化学惰性、无毒。与其他消泡剂不同，它既有很强的破泡能力，又有很强 的抑泡功能，在破坏气泡的同时，还可防止气泡的产生。如中等黏度的二甲基硅油的表面张力为20-21 mN/m，比水 （72.8 mN/m(20)）及一般起泡剂的表面张力都低的多，且 极易铺展成膜。P122 三、防腐剂 主要分无机防腐剂和有机防腐剂 常用高效、低毒生物降解性好的有机防腐剂，如有机硫、有 机溴和含氮硫杂环化合物。四、毛毯清洗剂 常用阴离子表面活性剂（如烷基苯磺酸盐，对去除极性污 垢效果好）和非离子

40、表面活性剂（如醇醚和烷基酚醚，对去除 非极性污垢效果好）P124 一、湿部化学研究范围 湿部化学是造纸配料各组分的表面和胶体化学。造纸配料具备表面和胶体化学特性，原因：纸料的主要组分的形态，大多属于胶体颗粒范畴，它们 之间的化学作用具有胶体系统的次价键力特性；纸料的主要组分具有很高的比表面积，它们之间的作用 主要发生于颗粒表面。湿部化学的主要研究内容：造纸湿部化学作用基本原理 造纸湿部化学助剂 造纸湿部化学测量和过程控制P124 二、湿部化学基本原理 造纸湿部化学属于胶体和表面化学范畴，纸料各组分之间 的作用主要包括：纤维、填料和细小纤维的凝聚 溶解的聚合物向纤维、填料和细小纤维吸附 树脂和胶

41、料分子的凝聚 树脂和胶料分子向纤维、填料和细小纤维吸附 悬浮和溶解的阴离子物质负电荷的中和 溶解的无机盐和不溶解的离子产物之间的平衡确立 由表面活性剂分子构成的胶束的扩展 纤维、细小纤维和淀粉等对水的吸附 掌握四方面的内容：（一）化学平衡问题 （二）颗粒比表面积的重要性 （三）浆料或添加剂表面电荷性的调节及控制 （四）干扰物质的负面影响 关于“阴离子垃圾”问题 随着纸机白水采取封闭循环措施之后，由于新鲜水补充量的减少，以及二次纤维原料、矿物填料、功能和过程化学助剂的广泛使用，使得造纸白水系统中阴离子物质浓度与日俱增、细小纤维循环量增加，溶解和胶体性有机物、无机盐不断积累。以前的工作重点集中在减

42、少由腐浆（主要由微生物和树脂以及阴离子垃圾等引起的）、粘网等造成湿部纸页断头、管道腐蚀与阻塞和原料降解形成的沉积物。然而，随着纤维原料的改变和更多功能化学药品的添加，造纸体系中会引入大量新的干扰物质和有害物质，使湿部干扰性物质复杂化，干扰物包括纸机湿部所有溶解的阴离子聚合物（低聚物或高聚物）和胶体的阴离子物质，通常被人们称为阴离子垃圾。来源：来源：（1）原料；（原料；（2）)水；（水；（3）各种填料；）各种填料；（4）造纸助剂；（5）浆料的贮存。补充内容补充内容 主要危害：主要危害：(1)影响纸机正常运转：形成的附聚物（树脂、白树脂、粘附物）降低纸机运转性能，增加断头次数。(2)影响助剂效能：

43、对施胶剂、干强剂、湿强剂、助留助滤剂、染料等的作用效果均有不利影响。措施：措施：主要采用阴离子垃圾捕集剂主要采用阴离子垃圾捕集剂 如：聚合氯化铝（PAC）：一种阳离子无机高分子聚合物 聚乙烯亚胺（PEI）：一种典型的水溶性阳离子型聚电 解质 测试方法：测试方法：PCD 03 配自动滴定仪PCD Two颗粒电荷测定仪测量阳离子/阴离子需要量P125 三、湿部化学品 造纸湿部化学品包括两类：功能性化学品 过程化学品 四、湿部化学过程控制（自学）Zeta电位测试仪的作用？动态滤水仪、颗粒电荷测定仪及动态滤水仪、颗粒电荷测定仪及Zeta电位测试仪电位测试仪 是湿部化学研究分析的基本三种仪器是湿部化学研

44、究分析的基本三种仪器 造纸工作者经常说系统中的“电荷”，是指固体颗粒电荷和 溶解物质的电荷。Zeta电势描述的是纤维和填料等的固体颗粒 电荷；而溶解物质的电荷则指阴离子垃圾或化学添加剂的电荷，溶解颗粒的电荷可以由PCD（颗粒电荷测定仪）方法确定。颗粒电荷测定仪和Zeta电位测试仪各自的意义？单独看纤维电荷，你只能知道添加剂是否被吸附了，但是 却不知道阴离子垃圾是否存在以及阴离子垃圾与化学品添加剂 相互作用的情况。另一方面，当只测量溶解物的电荷，可以知 道系统中阴离子垃圾的情况，但是却不知道纤维的任何情况以 及添加剂的吸附情况。所以，应该同时采用两种测量方法，互 为补充，综合分析。补充内容补充内

45、容 例如：加入淀粉将溶解物电荷从-5ml改变为-2ml，而对纤维 电荷没有影响，这就意味着淀粉与胶体和溶解物反应了，而没有 吸附到纤维上。因此这种添加剂受到阻碍，无法与纤维很好的结 合。而如果纤维电荷发生变化，溶解物的电荷保持不变，说明添 加剂几乎被完全吸附在纤维上，而不会以溶解物的形式溶解在白 水中。所以需要测量两种电荷来判断添加剂是否被有效地利用了。Zeta电位测试仪 SZP 06P128 五、湿部化学对纸张性能和纸机运行的影响 （一）湿部化学对纸张性能的影响 结构性质 闭路留着控制系统能大大减小纸的纵向定量波动 过度絮聚影响匀度，降低纸张强度和印刷油墨的相互作用 通过絮聚留着，改善两面差

46、，减少纸表面的非均匀性 机械性质 增强剂能大大提高纤维间氢键结合力；其他化学添加剂 （如填料）会干扰纤维间的结合。表观性质 添加剂对光泽度影响较小；提高填料留着率有利于获得较 高的不透明度和白度。屏蔽和阻抗性 浆内添加施胶剂使纸页获得抗水性 持久性 为提高纸的耐久性，需致力改善湿部化学控制。几乎所有 条件下碱性纸比酸性纸耐久性好。P129 （二）湿部化学对纸机运行的影响 湿部化学对纸机运行有正负两方面影响：滤水性 纤维与细小纤维以及细小纤维间形成的絮聚团对滤水性 有极其重要的影响，絮团大而疏松，它们将牢固地保水 和阻碍滤水；絮团小而密实，则易释放水而提高滤水性 沉淀和结垢 湿部化学失控（如添加

47、剂过量、电荷不平衡、化学品不 相容性等）会导致沉淀物的形成或胶体凝结。泡沫和进入的空气 植物纤维本身和几种添加剂含有能够稳定进入纸料中的 空气的某些物质，会产生一系列不良影响（如降低滤水 性、增加黏度、增加泡沫等）P129 六、湿部化学的发展趋势 （一）酸性抄纸向中碱性抄纸转换以及由此引起湿部添加剂 的变化 （二）用湿部化学解决废纸纤维用量增加产生的问题 （三）针对不同的纸浆开发专用湿部助剂并使助剂的使用量 和使用范围不断扩大 （四）发展环保型的新型助剂，提高助剂的作用效率 （五）发展同时具有助滤作用的高效助留体系，改善纸张匀度 （六）建立完善的湿部化学测量与控制系统 P130 作业：1、4、5、6、11、12、13、16