中国造纸化学品发展现状与趋势分析

中国造纸化学品发展现状与趋势分析造纸工业是以纤维为原料的化学加工工业,在制浆、漂白、打浆、抄造及成纸后加工这一工艺全过程的各个阶段，均离不开各种化学品的应用，它们有的能赋予纸张各种特殊的优越性能（如抗水性、抗油性、湿强度、平滑性、印刷适性、柔软性等等），能用较差的纤维原料生产出更薄、更白、更牢的纸；有的能使生产过程优化、纸机运行速度提高、而且具有大幅度减少对环境污染的优点，给造纸工业带来良好的经济效益。造纸用精细化学品是指根据造纸工业特殊需要精细加工并具有相应的专业配套应用技术的一大类化工产品，在我国已经形成一个崭新的精细化工行业。1、飞速发展的中国造纸工业改革开放以来，中国的造纸工业取得了巨大的进步。从1993年起中国的纸和纸板年产量进入世界第三位，1999年我国纸和纸板总消费量达到3525万吨，成为世界第二纸张消费大国。到2001年中国纸和纸板的产量达到3200万吨首次超过日本居世界第二位。2002年中国纸和纸板的产量达到3780万吨，总消费量达到4332万吨，与开始改革开放的1978年相比，纸和纸板的产量增长了8.1倍,纸和纸板的总消费量增长了8.9倍。近年来中国纸和纸板的消费量增长始终大于生产量增长，但由于中国人口众多，按目前纸和纸板总消费量计算，人均消费量为33公斤，仅为世界平均消费水平54公斤/年人的60%，为工业发达国家平均消费量200公斤/年人的六分之一，为美国人均消费量324公斤/年人的十分之一。根据有关部门预测，2005年中国纸和纸板的社会消费量将达到5000万吨，2015年将达到8000万吨，在未来的十余年时间内中国的造纸工业发展空间极为广阔、潜力十分巨大。表一.近年来中国纸和纸板产量及消费量情况单位：万吨1978年1998年1999年2000年2001年1992-2001年平均增长率(%)产量466.02消费量489.77人均消费量(kg)5.0826.827.79全世界人均消费量(kg)30.550.452.853.851.81.5在飞速发展的同时，中国造纸工业在纤维原料结构和产品结构上存在着明显的劣势。其一，工业发达国家造纸的纤维原料以木浆为主，中国由于森林资源严重不足，草浆（包括麦杆、芦苇、稻草、芒杆、蔗渣等草类纤维）的产量占全世界的75%，造纸纤维原料中木浆占的比重仅为23%，其中漂白针叶木浆几乎100%依赖进口，。与木材纤维相比，草类纤维长度短、杂化学物质多、保水值高，造成纸张质量差，生产障碍多，对环境污染严重。木浆与麦草浆的差异见表二：表二.木浆与麦草浆的差异浆种纤维平均长度(mm)打浆度(.SR)保水值(g水/g纤维)漂白硫酸盐针叶浆2.漂白硫酸盐麦草浆0.其二，由于纤维原料质量差以及众多中小造纸厂装备及技术落后等诸多原因，中国造纸工业的产品挡次低，80%为中低挡产品。低挡纸产品滞销，国民经济各行各业所需的高档纸种长期供应不足、依赖进口（见表三）。表三.近年中国纸张及造纸纤维原料进口情况单位：万吨进口纸和纸板.纸浆.废纸191.5251.耗汇(美圆)40亿56亿60亿64亿70亿巨大的市场需求以及改变原料和产品结构以适应国民经济发展的需要给中国造纸工业带来了巨大的发展和投资空间，也给中国造纸化学品行业带来了新的发展机遇。2、欣欣向荣的造纸化学品行业随着科学技术的进步，纸和纸板的用途已突破了人们传统的观念，使用范围正在不断扩大，具有各种不同性能的纸和纸板已成为国民经济各部门的重要技术配套用生产物资。同时，随着人民生活质量的提高，社会对各种具有特殊功能的生活用纸的需求量也越来越大。现代化的工业技术和生活方式对纸的品种和性能提出了许多新的要求，而这些要求几乎都要通过使用各种造纸化学品才能实现。此外，造纸工业调整产业结构、增加经济效益、减轻废水污染，也要依赖造纸化学品。造纸化学品产业的发展对造纸以及印刷、包装、电子、汽车、食品、卷烟等诸多下游产业的发展及社会的精神文明和物质文明建设有着十分重要的作用。造纸化学品行业涉及的产品面十分广泛，品种繁多，根据它们在造纸过程中的应用可分为几大类：2.1制浆/脱墨化学品制浆/脱墨化学品是指原生纤维和再生纤维加工过程中使用的化学品，它能缩短制浆的蒸煮时间、提高纤维的得率及质量、减少制浆废水污染；半个世纪以来，我国造纸工业走的是一条以草浆为主的原料路线，草浆纤维短，杂细胞多，制浆污染严重，现阶段中国造纸业已经提出走“林、浆、纸”结合发展造纸工业的道路,但实现还有待于时间。利用废纸脱墨制浆不仅可以减少树木砍伐，保护森林资源，而且废纸脱墨制浆与原生纤维制浆相比，大大地减少了对环境的污染，每利用一吨废纸浆相当于节约45立方米原木、1.2吨标准煤、600度电、100立方米水。我国目前废纸浆用量已占造纸用浆总量的44%，但在应用水平上与工业发达国家相比还存在一定的差距。2.2过程化学品包括助留助滤剂、消泡剂、腐浆控制/杀菌剂、树脂障碍/沉积物控制剂、纤维分散剂等。它们的作用是使生产过程优化、纸机运行速度提高、能用较差的纤维原料生产出合格的纸张，有的品种具有大幅度减少对环境污染的作用。2.3功能性化学品包括（浆内、表面）施胶剂、干增强剂、湿增强剂、染料、颜料、增白剂、柔软剂、阻燃剂、防油剂、防水剂等等。这类化学品品种繁多，具有很强的针对性、专用性，它们有的赋予纸张各种优越的特殊性能（如印刷书写性、干强度、湿强度、平滑性、抗水性、抗油性、柔软性等等），有的添加量仅占纸张重量的23%，但对纸张的品种和质量起着决定性的作用，具有很高的经济效益和社会效益；2.4涂布加工用化学品包括涂布粘合剂、颜料、颜料分散剂、印刷适性改进剂、润滑剂、抗水剂、杀菌防腐剂、消泡剂等。这些化学品主要用于高档涂布纸的生产，对提高纸的品质和附加值有着重要作用。2.5水处理化学品包括造纸系统的水处理、冷却水处理、上水处理、造纸污水的处理。水处理化学品在整个造纸过程中起到保证造纸系统的水质、降低水耗、有效的维持和延长水厂的使用周期、确保环境不受污染的作用。上面的分类是根据造纸化学品在造纸过程中的应用来划分的，但由于原料路线不同，加上各种高新技术的发明与应用，造成了产品的多样性。随着我国国民经济发展对纸和纸板的质量和数量形成新的强劲需求，对造纸化学品的研究开发与应用技术研究也提出了新的更高的要求。造纸化学品在造纸工业上的应用具有很强的针对性和专用性，按照其在造纸中的作用分类，中国造纸用精细化学品的产品品种分类见表4：表4.中国造纸用精细化学品的产品分类（按应用分类）A、制浆用化学品(1）蒸煮助剂蒽醌、绿氧非离子型：烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇环乙环丙嵌段共聚物(2）废纸脱墨剂阴离子型：烷基苯磺酸钠、烷基醚硫酸钠、脂肪酸皂类多种表面活性剂有选择的复配物(3)纸浆漂白剂二氧化氯、双氧水(4)纸浆漂白助剂氨基磺酸、二氧化硫脲(5)绒毛浆松解剂季铵盐类的复配物B、造纸过程化学品(1)助留助滤剂阳离子淀粉、聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺（PEI）、阴离子淀粉及多元助留体系(2)消泡剂有机硅型、聚醚型或脂肪酰胺型表面活性剂(3)防腐剂均三嗪、异噻唑啉酮类、有机溴化合物(4)絮凝剂聚合氯化铝、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺及其改性产品(5)沉积物控制剂阳离子聚酰胺等(6)纤维分散剂聚氧化乙烯、高分子量阴离子聚丙烯酰胺等C、功能性化学品酸性抄纸用：白色松香胶、强化松香胶阴离子乳液松香胶、阳离子乳液松香胶(1)浆内施胶剂中性抄纸用：烷基烯酮二聚体（AKD）链烯基琥珀酸酐（ASA）松香系中性施胶剂树脂型中性施胶剂(2)干增强剂阳离子淀粉、聚丙烯酰胺（阴离子型、阳离子型、两性）、两性淀粉、多元变性淀粉等(3)湿增强剂三聚氰胺甲醛树脂（MF）、脲醛树脂（UF）、聚酰胺环氧氯丙烷树脂（PPE）等(4)表面施胶剂聚乙烯醇、氧化淀粉、高留着阳离子淀粉、苯乙烯马来酸酐共聚物、丙烯酸苯乙烯共聚物、CMC等(5)增白剂VBL、APB-L、APC(6)柔软剂咪唑啉类、甜菜碱等(7)阻燃剂氨基磺酸盐、聚磷酸铵等(8)防水剂有机硅、含氟有机化合物（9）填（染）料滑石粉、轻质碳酸钙、超细磨重质碳酸钙、高岭土、钛白粉等D、涂布加工纸用化学品(1)涂布粘合剂（胶料）羧基丁苯胶、醋一丙共聚乳液、苯一丙共聚乳液及CMC、干酪素、变性淀粉等。(2)颜料无机颜料：高岭土、碳酸钙（轻质、超细磨）、钛白粉等。有机颜料：尿醛树脂微粒、聚苯丙高分子塑料颜料(3)颜料分散剂六偏磷酸钠、聚丙烯酸钠（DC）、丙烯酸与丙烯酰胺共聚物（DA）(4)印刷适性改进剂两性聚酰胺聚脲树脂(5)润滑剂硬脂酸钙分散液（乳液）(6)抗水剂改性三聚氰胺甲醛树脂、碳酸锆铵(7)消泡剂聚醚、有机硅(8)防腐剂均三嗪、异噻唑啉酮类、有机溴化合物E、水处理化学品硫酸铝、聚合氯化铝、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺等3、中国造纸化学品行业的发展概况中国造纸化学品行业起步较晚，到了八十年代中期，随着社会的发展，一些单位(例如国家档案局)多次提出要解决纸的耐久性问题，迫切需要开发中性和碱性施胶剂及解决中性（碱性）抄纸的技术问题。同时，沿海一带如宁波白板纸厂（后合资更名为中华纸业）引进了年产3.4万吨白板纸生产线，其配套的各种化学品依赖进口，迫切需要本土化，社会的、经济的需求把造纸化学品的开发与应用提到了议事日程。为了加快中国造纸化学品的开发与应用，加强化工与造纸两部门间的沟通与协作，化工部科技局、轻工部造纸局于1986年4月1012日在杭州联合组织召开了全国造纸化学品技术座谈会，会上专家、学者畅谈发展我国造纸化学品生产的重要性，并呼吁要下大力气做好造纸化学品的研究开发与应用工作。1987年56月原化学工业部先后批准成立“全国造纸化学品开发应用技术研究协作站”（中国造纸化学品工业协会前身）和“化工部造纸化学品科技情报中心站”（后更名为“全国造纸化学品信息站”），为了促进我国造纸化学品的研究开发，缩小与发达国家的差距，化学工业部于1990年12月12日正式下文批准成立“化工部造纸化学品技术开发中心”（现更名为化学工业全国造纸化学品工程技术研究中心），该中心挂靠在国内较早从事造纸化学品研究开发的杭州市化工研究所，形成一个以造纸化学品技术开发为先导，技术开发与应用研究并重的经济实体。到1994年，我国造纸化学品的开发与生产已有了较快的发展，如各种新型施胶剂，干（湿）增强剂、助留（滤）剂、分散剂、絮凝剂、消泡剂、润滑剂，涂布胶粘剂、防水剂，阻燃剂，柔软剂、废纸脱墨剂等等经过研究开发、生产，在纸厂得到了广泛的应用，在上级主管部门化学工业部的支持下，1993年8月19日化学工业部正式批复同意成立中国造纸化学品工业协会并向民政部申办社团登记手续，经筹备小组多方努力，1994年12月31日中华人民共和国民政部正式批准中国造纸化学品工业协会注册登记，该协会是国家一级行业协会，由国内从事造纸化学品研究、开发、生产、销售、应用、咨询、服务、教育等企事业单位及相关单位自愿组成的，是跨部门、跨地区、跨所有制，不以营利为目的的全国性社会团体，现有会员单位248家，包括了国内一些主要的从事造纸化学品研究、开发、生产、销售的企事业。“协会”成立以来，每两年举办一次中国造纸化学品开发与应用国际经济技术交流会，分别于1995、1997、1999、2001、2003年成功地举办了五届大型国际经济技术交流会以及多种形式的研修班、学习班，对推广造纸化学品、普及造纸化学品应用技术发挥了重要的作用。协会与国际同行建立了密切经常性的联系，国外一些著名的造纸化学品厂商纷纷来“协会”及“中心”访问、交流和寻求合作，如美国的赫克力士（Hercules）公司、国民淀粉（NationalStarchChemical）公司、巴克曼（Buckman）实验室私人有限公司、；日本的丸红、三井物产、三井化学、住友化学、住友商社、播磨化成、明成化学、合成化学、大金等株式会社；荷兰的阿克苏诺贝尔（AkzoNobel）、艾维贝（AVEBE）公司；德国的巴斯夫（BASF）、拜耳（Bayer）、德固萨公司（Degussa）；法国的SNF公司、赛力斯达（Cerestar）玉米工业公司等都曾来协会访问和交流，有的还不止一次来，促进了造纸化学品与国外同行的信息交流和合作。近年来，“协会”还为政府管理部门编制行业科技发展规划与远景规划，为会员和行业服务等方面做了大量的工作。随着政府机构的调整，协会将在中国造纸化学品行业中发挥更大的作用。近十年来，我国开发的造纸化学品项目有近百项通过鉴定，并获得国家部门、各省、市科技进步奖，有的申请了发明专利。其中，杭州市化工研究所（化学工业全国造纸化学品工程技术中心）开发的多元变性淀粉系列产品，技术构思新颖，应用效果显着，产品性能达到国内领先水平，并已建成万吨级的生产企业；中科院成都化学所和济南化工研究所等单位开发的AKD中性施胶剂、北京东方化工厂（现东方亚科力科技有限公司）开发的PC-1丙-苯乳液涂布胶粘剂、化工部北京化工研究院开发的涂布分散剂、广州南中精细化工公司的聚丙烯酰胺系列产品、总参防化院（北京昌化精细化工厂）开发的系列杀菌剂、中科院长春化学所、上海化工研究院等单位开发的长纤维分散剂、化学工业全国造纸化学品工程技术中心开发的纸用湿增强剂WS-1、乳液松香施胶剂系列、废纸脱墨剂系列、纸用阻燃剂等产品均已投产应用。随着我国造纸工业生产规模的扩大及技术水平的提高，近年来，我国造纸化学品行业新的品种不断涌现，水平不断提高。并已出现一批规模较大的造纸化学品企业。广西明阳生化科技股份有限公司、江西东永淀粉化工有限公司、山东枣庄市光明精细化工有限公司、江西雨帆化工有限责任公司、吉林省吉发生化医药食品有限公司、江西红星变性淀粉厂、广东东莞市东美食品有限公司、广东省佛山溶剂厂等单位的变性淀粉也已形成工业规模生产。变性淀粉产品的品种也从八十年代中期的阳离子淀粉、阴离子淀粉发展到两性淀粉、多元变性淀粉并向新闻纸专用增强剂，非木材纤维造纸专用增强剂、层间喷雾淀粉、AKD中性施胶专用淀粉，草浆抄纸专用助滤助留剂，松香施胶增效剂等专用型品种发展，品种数量上已发展到3040个。为了适应我国加入后的新形势，国内各研究院所、大专院校及造纸化学品生产企业面对造纸行业生产规模化、产品高档化、生产清洁化的发展趋势，注重科研开发和技术创新，年度取得重大进展。仅化学工业（全国）造纸化学品工程技术中心（杭州市化工研究所）2002年就获国家发明专利项、国家级重点新产品个，非木材纤维造纸用变性淀粉系列产品获浙江省科技进步一等奖、中国石油和化学工业协会技术发明一等奖。在浆内施胶剂领域，美国赫克力士（Hercules）、欧洲依卡?诺贝尔、日本荒川株式会社、播磨化成株式会社等世界著名造纸化学品企业都在国内兴办了独资、合资企业，与国内众多造纸化学品厂一起向纸厂提供各种类型的乳液松香施胶剂、阳离子分散松香施胶剂、AKD中性施胶剂。中日合资杭州杭化播磨造纸化学品有限公司针对国内大型纸厂白水封闭循环使用、抄造条件恶化的新情况，研究开发了EP-03低泡型乳液松香施胶剂，在保持施胶效果不变的条件下可以降低施胶剂用量50%，对消除生产障碍、提高纸厂经济效益产生了明显的效果，受到纸厂欢迎。随着我国涂布纸和纸板产量的不断提高，对涂布用化学品的需求不断增长，我国现有羧基丁苯胶乳生产装置5套，总生产能力为14万吨，目前的丁苯胶乳生产远远不能满足市场的需求，吸引了欧美造纸化学品同行纷纷来华投资办厂。中国造纸工业在过去10年中举世注目的高速发展，也带动了填（颜）料加工业的发展。滑石粉、高岭土和碳酸钙（轻质、超细磨）三种白色填（颜）料已成为中国造纸工业提高纸张质量、降低造纸成本的重要原材料。2000年中国滑石粉的产量为200万吨，约有100万吨用于造纸，主要用于造纸填料、树脂吸附剂等，由于中国造纸工业正在向碱性造纸过渡，未来滑石粉的用量不太可能有大的增长。2001年轻质碳酸钙（PCC）在造纸工业上的用量为35.7万吨,主要作为造纸填料用于卷烟纸、中性施胶的文化用纸、胶印纸和涂布原纸，部分用于造纸涂料。目前中国卷烟纸用PCC年消费量5-6万吨，过去主要依靠进口，近两年，由于生产技术取得突破，质量提高，90%由国内生产商供应。中国卷烟纸用PCC的主要生产厂家有：浙江建德天石碳酸钙有限公司；四川都江堰钙品有限公司；云南建水碳酸钙厂；河南新密市东风化工厂；浙江常山县龙山碳酸钙公司；桂林金山化工有限公司。目前已投产的最大造纸专用PCC卫星生产线是美国SMI公司在江苏镇江建设的11万吨造纸专用生产线。杭州华丰纸业有限公司与香港旭荣有限公司合作，正在建设2万吨/a规模卷烟纸专用高档轻质碳酸钙生产。安徽一家PCC企业进口国外先进生产设备和技术建设6万吨规模造纸专用PCC工厂，使造纸用轻质碳酸钙的消费量有望达到40万吨。超细磨重质碳酸钙近年来发展速度很快，1996年消费量为6.4万吨，2001年达到61万吨，5年时间增长了9倍，成为发展最快的造纸无机白色矿物颜料。预计今后5年将保持这一增长趋势，2005年产量估计将超过90万吨。4、我国造纸化学品的发展趋势200年我国纸和纸板的产量达到30万吨，消费量达到30万吨，产量和消费量均仅次于美国居世界第二位。由于近年来我国造纸业持续保持着消费量增长大于产量增长的势头，国内外投资界纷纷看好中国造纸业，对中国造纸化学品工业的发展带来了新的发展空间。未来中国造纸工业将持续保持高速增长的势头，到2010年总消费水平将到60007000万吨，年增长率为6.6%，这个需求量的增长几乎为全世界需求量增量的三分之一，为我国造纸化学品工业的发展提供了难得的机遇:1、半个世纪以来，我国造纸工业走的是一条以草浆为主的原料路线，草浆纤维短，杂细胞多，制浆污染严重，中国纸界已经提出走“林、纸、化”结合