造纸化学品2.ppt

造纸化学品 造纸化学品的分类 1 湿端化药用于湿部添加2 表面施胶剂3 涂布化学药品用于纸张表面加工 为什么需要造纸化学品 为了使纸张改善或获得某些性能而添加相应的化药 湿端化学品 1 填料2 阳离子淀粉3 保留助剂4 内部施胶剂5 染料 包括荧光增白剂 6 树脂控制剂7 PAC 聚合氯化铝 功能型化学品 为了使纸张具备一些性能或使纸张性能更加完善 包括 填料 染料 阳离子淀粉等 过程型化学品 为了使纸张的操造运行更加顺畅 提高车速而添加的一类化学药品 包括 保留助剂 内部施胶剂 树脂控制剂 PAC 填料 天然填料 GCC 滑石粉 白土 钛白粉等 在纸料的纤维悬浮液中加入不溶于水 或微溶于水 的白色矿物质微粒 使得成品纸张具备某些特性的工艺 这些矿物称为填料 此工艺则称为加填 人造填料 PCC 硫酸钡 其他合成填料 1 填充纸页空隙 提高纸页平滑度 匀度2 增加纸张的白度 不透明度3 提高印刷适应性 并防止透印4 增加尺寸稳定性5 价格远低于纤维 可降低造纸张成本 加填的作用 加填的负面影响 1 纸张强度下降2 对网部等设备的磨蚀3 印刷时出现掉粉现象4 嵩度下降5 对内部施胶效果的影响6 形成纸张的两面差 碳酸钙 碳酸钙来源广泛 也是最为常见的矿物 矿源有方解石 白云石 白垩 大理石等 主要成分为碳酸钙和碳酸镁 根据制备工艺的不同可分为GCC 研磨碳酸钙 及PCC 沉淀碳酸钙 两种 碳酸钙用于造纸填料其优点是白度高 颗粒细 能显著提高纸页不透明度 油墨吸收性好 且能使纸张结构紧密有光泽 通过改变磨珠的添加量 进出磨机的流量 磨盘的转速 可以控制GCC的粒径大小 以此达到不同的使用需求 1 目的 将原为阴性的天然淀粉予以阳性化 使其能吸附在阴性的纤维 细小纤维及填料上 达到改善细小纤维 填料的保留和提高纸张强度 2 优点 增加干 湿强度 增加填料保留 减少阴离子垃圾物含量 阳离子淀粉 助留助滤作用是指通过加入某些化学药品 将细小纤维和填料经各种结合方式絮集成较大凝聚物 并将之粘附于纤维表面以使这些物质得以保留 同时加速网部的脱水速率 无机物 硫酸铝 PAC CaCl2合成有机聚合物 聚丙烯酰胺 聚乙烯亚胺 聚氨基酰胺阴离子微粒 Silicate Bentonite 助留助滤剂 可减少头箱及白水的浓度较少沉积物的问题 系统清洁 可获得较好的纸机运行性可提高填料的利用率改善分布均匀性 提高纸张印刷性能可较高的填料含量降低纤维 填料的流失可省成本可减少对环境造成的污染可以获得较好的添加物保留上胶剂 淀粉 湿强剂 染料减低放流水的负荷改善滤水性能 提高脱水速率 提高保留率的益处 低分子量 高电荷密度 强阳电荷阴离子捕捉剂 中和阴电荷 并将显阴性的纤维与填料捕捉 絮集 另外 PAC因其具有强样电荷的性质 还可除去系统中的阴离子垃圾 聚合氯化铝 PAC CPAM 阳离子聚丙烯酰胺 低电荷密度 高分子量聚合物 常于高剪切力 湍流状态下通过吸附 絮凝并产生过桥联效应将细小组分留着 达到助留作用 絮聚能力较大 可单独作为助留剂 也可和其他助剂组成多元助留助滤系统 如与膨润土或硅酸盐构成微粒助留系统 阳离子聚丙烯酰胺 阴性助留助滤剂 和CPAM共同组成双元或三元助留助滤系统 将剪切后的小絮聚物重新聚集并与纤维结合 以此提高纤维和填料的留着 并防止了小絮聚物于喷浆上网时阻塞网孔 加速了脱水速率 达到助滤作用 硅胶 silicate 1 为了生产颜色纸需进行染色 2 生产白纸需对纸页进行调色 以使得每批产品的色调趋于一致 3 对某些纸种 需要提高白度 因此需加入增白剂增白 染色和调色的目的 染料 红色光 绿色光 蓝色光 白光 颜色 染料有哪些 工业用的染料 一般按性质进行分类 主要有 直接染料 包括阴 阳离子直接染料 碱性染料酸性染料颜料染料 碱性染料具有氨基碱性基团的有机化合物 在水中能离解成阳离子 并能与一些阴离子物质形成不溶解的沉淀物 给纸浆染色也是通过这种沉淀的方式与纤维结合 这些物质包括木质素 lignin 木素磺酸 因此 碱性染料对木素的亲和力极大 即对未漂浆 unbleachedpulp 和机械 mechanicalpulp 浆容易染色 碱性染料 直接染料是含有磺酸基团的偶氮化合物 直接染料与纤维的亲和力很强 可直接对纤维染色 很多情况下可不用媒染剂 但如与纸浆混合不匀 则部分纤维易优先染色而出现色斑 直接染料比碱性染料更具有良好的耐光性 但是没有碱性染料的亮度佳 直接染料被用于餐巾纸 卫生纸和未磨木浆书写纸 直接染料 OBA增白机理 共轭双键可吸收波长340 380nm的部份紫外线能量 转化成波长400 460nm的可见光 也就是吸收人眼看不到的紫外光 并将能量转化成人眼可见的蓝紫色光反射出来 反射出来的可见光增加 而且紫蓝色的光可使人眼的感觉更白 OBA可以归属为阴离子直接染料 在不用阳离子添加剂帮助的情况下 它们可以长久的有效的形成氢键结合并附着在纤维素上 纸或纸板主要由纤维组成 纤维具有亲水性 纤维本身有微细管 纸页上又有许多孔隙 能起毛细管作用 这样液滴便会在纸面上产生扩散与渗透现象 使纸具有吸液性能 阻止纸页的吸液性能 就要防止液体在纸页上的渗透与扩散 液滴能否在纸面产生扩散并使其润湿 主要取决于纸面对液滴的附着力和液滴本身的内聚力之间的平衡关系 扩散与渗透 施胶 什么是施胶 为了使纸张具有抗拒液体 特别是水和水溶液 扩散和渗透的能力 以更适宜书写或达到防潮抗湿的目的而采取的加工工艺 加进纸或纸板之后能使之具有抗液性能的物质称为施胶剂 施胶剂 内部施胶 表面施胶剂 合成胶 松香胶类 中性施胶 中性施胶是指在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 使用中性施胶最重要的原因是可以使用碳酸钙作为填料 中性施胶 AKD ASA AKD粒子在纤维表面吸附 AKD粒子在加热时固化并转向伸展 经过一段时效AKD粒子定向列 形成疏水表面 AKD的施胶过程 树脂控制剂 通过化学方法 将系统中的树脂除去 以此减少因树脂引发的纸病 并维护系统的顺畅运行 常用的树脂控制剂有 滑石粉界面活性剂分散剂阳性高分子物凝结控制剂树脂稳定剂 NaOH 对人体皮肤有腐蚀作用 接触到时需及时用大量清水清洗作用 1 调节涂料 瓷土等的PH值2 对设备进行清洗 碱洗 杀菌剂 有剧毒的药品 接触时需立即使用大量清水清洗 并及时就医 能够有效控制系统中微生物的生长繁殖 改善系统的运行 提高化学品制备的质量 表面施胶剂 表面淀粉 在纸页表面上添加抗水性物质 使纸页具有延迟流体的渗透性能 达到抗墨水 如书写纸 抗油 如食品包装纸 抗水和水汽 如袋纸 等流体的侵蚀 这一工艺过程称为表面施胶 此类药品称为表面施胶剂 涂布化学品 用于纸张的表面加工 使纸张获得更好的白度 光泽度 亮度 强度 平滑度 松厚度 不透明度等性能 而在原纸表面涂上的各种化学药品的混合物 涂料包括 颜料 胶黏剂 添加剂 颜料 填平纸面 以提高纸面的平滑度 改善纸的外观改善纸张的光学效应 如提高涂布纸的亮度 不透明度和光泽度改善纸张的印刷适性 如对油墨的吸收性 理想颜料的要求 1 良好的白度2 化学性质稳定和在水中溶解度低3 没有杂质 4 合适的粒子规格和粒子分布 5 良好的不透明度6 胶黏剂需求量低7 水悬浮液有良好的流动性8 与水及易混合 9 很好的光泽度 10 与其它涂料组分的良好兼容性 11 非磨损性12 便宜 没有一种颜料具备理想颜料的特性 因此 涂料中至少两种以上的颜料通常互相配合使用 研磨碳酸钙 GCC 由石灰石或者大理石研磨而得 根据粒径分为不同的等级 按粒径 2 m的所占比例分为60级 65级 98级等 分别称之为C60 C65 C98 高涂料固含量节能 指涂布机 低胶黏剂需求高白度 不透明度光学增白剂更高的效率良好的印刷质量和高印刷光泽度非常卓越的流变学行为 主要因为其菱形的结构 瓷土 Clay 瓷土是高岭石经过开采并净化而来的 化学式Al2O3 2SiO2 2H2O 特点 瓷土的颗粒有呈六角片状和管状两种 具有高度分散型和可塑性 瓷土具有良好的光滑度和覆盖性 具有相当高的白度 光泽度和不透明度 缺点是流变性差 浆料和涂料中的固含量低且价格昂贵 特点 非常坚硬 粒径分布均一 颜料粒子中空 在超级压光后 能提高纸面光泽度 同时也能提高纸张平滑度 是一种合成制剂 通常最多为聚苯乙烯 塑性颜料 胶黏剂 胶黏剂的作用 使颜料在互相结合的同时与原纸表面黏合 调节印刷油墨的吸收 以取得油墨凝固和油墨光泽的平衡 保护胶体 控制涂料的稳定性和流动性 胶黏剂分类 天然胶黏剂 淀粉 干酪素 蛋白质等合成胶黏剂 合成胶乳 聚乙烯醇 聚醋酸乙烯酯等 胶乳 是涂料里除了颜料外使用量最大的化学品 其作用是将颜料颗粒接着起来 并粘着于纸张上 还可提高纸张强度 改善纸张的油墨吸收性 1 作用 提供涂料适宜的黏度及提高涂布层的刚挺度 此尤其是用以改善合成胶乳保水性差及薄膜挺度偏低的缺点 提高纸张硬挺度 改善涂布及印刷操作性 2 来源 玉米 木薯 小麦 涂布淀粉 淀粉有糊化才有接着能力 于蒸煮过程中 需对淀粉液加热 供应足夠能量让水渗透入淀粉颗粒中 破坏其键结 淀粉开始膨胀 此时淀粉黏度逐渐地上升 当温度继续升高 淀粉颗粒体积继续膨胀 致黏度继续上升 而当黏度达到最高时即达到了淀粉的糊化温度 淀粉的糊化 添加剂 分散剂交联剂消泡剂润滑剂杀菌剂保水剂 分散剂 分散剂的作用 分散剂能把颜料悬浮液中的 粒团 进行分隔并保持分散稳定 实现微粒子化 分散的安定化 防止凝聚 有利于形成均一的涂层 得到较高的平滑度和光泽度 而且使用它可得到浓度高而粘度低的涂料 并保证其一定剪切力下黏度和分散性能的稳定 从而提高涂料的涂布适性 分散剂的分散机理 分散剂能润湿颜料 给颜料表面以电荷 在颜料表面形成吸着层并使颜料彼此排斥 即 通过提高湿润而溶解 通过电荷的反作用 通过立体障碍反作用 分散剂使颜料液具有优良的流动性和稳定性 随着高速涂布的发展和涂料的高浓度化 分散剂日益显示出其重要的作用 交联剂也成为硬化剂或阻溶剂 其作用是增强涂布加工的耐湿摩擦性能 交联剂 消泡剂 1 涂布消泡剂的作用 减少涂布系统中产生的泡沫 从而防止涂料的比重低下 防止因涂料起泡造成过滤性的低下 防止涂布不均 消除泡沫带来的 鱼眼 等纸病 提高涂面的平滑性 3 消泡剂的种类 消泡剂的种类很多 最常用的有高级醇 脂肪酸酯 磷酸三丙酯 磷酸三丁酯 烃油类等 2 消泡剂作用原理 主要是降低液体的表面张力 流质改变剂 在涂布系统中 涂料的流动性是适应各种涂布方法和正常运行的主要指标 通过涂料的流动机理和介质持留性能而改变涂料流动性的物质统称为黏度调节剂 作用 提高操作性 抑制涂布涂料的黏度变化 防止条纹 防止涂料扩散 调整涂布量 防止卷轴 实现涂层表面的均一化 防止涂料沉淀 提高纸的质量 抑制装订时纸张间移动 改善吸附吸水油墨 改善光印刷斑点和油墨的受理性 通过对原纸的吸水均一化改善印刷斑点 润滑剂 1 润滑剂概述 系统中添加润滑剂可以使流体润