化工助剂课复习材料.ppt

按照制浆造纸流程 说出主要的制浆造纸助剂可充分利用书的目录例 一般情况下 下列化学品中不是制浆造纸化学品的是 纸浆 纸机 涂布 应用 制浆造纸化学品 纸浆生产 包括二次纤维回收 功能 助留助滤 增强 水处理 制浆 漂白 涂布 施胶 脱墨 NaOHNa2SAQPSNa2SO3 乳液型脱墨剂皂类脱墨剂其它 胶体硅膨润土聚合物淀粉其它 聚合物絮凝剂PAC ATC 其它 松香胶AKDASA表面施胶剂其它 阳离子淀粉PAM醛类树脂PAAE其它 胶乳润滑剂抗水剂流动性改良剂分散剂其它 产品 表面施胶剂表面增强剂 氯酸钠二氧化氯过氧化氢过醋酸硅酸钠鳌合剂其它 制浆造纸化学品的分类 基本化学品 烧碱 亚硫酸钠 硫化钠等 CommodityChemicals专用化学品 施胶剂 助留剂 助滤剂等 SpecialtyChemicals PerformanceChemicals 结课作业 浏览上述公司的网站后 阐述一项自己感兴趣的产品或技术 包括产品名称 用途 基本性能 使用方法 例 作为附加题 国际知名的造纸化学品生产企业及其技术 思考题和作业题 思考题1 AQ作为蒸煮助剂 其作用机理中AQ AHQ对碳水化合物 木素的主要相互作用关系是什么 思考题2 AQ PS 亚硫酸钠 羟胺 硼氢化钠 连二硫酸钠等作为蒸煮助剂的机理中共同之处是什么 熟记常用漂白剂的名称与代号 Q C H D E P O Z Y F X 对应C H D E P O Z等每种漂白剂 列举一个代表性的漂白助剂并简单说明其作用机理 思考题 脱墨剂 教材上没有 Fattyacidbasedcollector Syntheticcollectors EthoxylatednonylphenolsC9H19 C6H4O CH2CH2 O nHEthyleneoxide propyleneoxidecopolymer CH2 CH2 O m CH2CH2 CH2 O nHEthoxylatedfattyalcoholR O CH2 CH2 O nHEthoxylatedfattyacidR COO CH2 CH2 O nH DeinkingEfficiencyEvaluation BrightnessPulpyield RejectcontentDirtcountInkparticles 40 m detectablebyeyesInkparticles 40 m lowersbrightnessERIC Effectiveresidualinkconcentration WhyusingERIC Brightnessisnotonlyaffectedbyinkbutalsobyotherabsorbersofvisiblelightsuchasligninanddye Forthisreasonbrightnesshasbeenfoundtobeanineffectivewaytomonitorthedeinkingprocess TheERICmethodemploysreflectancemeasurementsat950nm infraredregion wheretheabsorptioncoefficientforinkisseveralordersofmagnitudegreaterthantheabsorptioncoefficientsoffiberandothercomponents thereforitisaverysensitivemethodfordeterminingtheconcentrationofinks ThemeaningofERIC Ratiooftheabsorptioncoefficientofpulpandpaper whichcontainink totheabsorptionoftheinkitself bothdeterminedat950nm TheERICmeasurementisdependentonthedistributionofinkparticlesizesandismosteffectiveforsubmicronparticlesbelow10 mthatisinthefiber AhighERICvalueafterpulpingmeanstheinkishighlyfragmentedAhighERICmeasurementafterhyperwashingmeansahighamountofinkattachment redeposition Hyperwashinganditsuse Hyperwashingisperformedona100 mscreenwithahighvolumeofwateruntilthewashingwaterarecompletelyclearHyperwashingcangiveinformationoninkdetachment redeposition FreeInk 100 ERICNormalpulp ERICHyperwashedpulp ERICNormalpulp 造纸配料组分及其相互作用 溶解与胶体物质 Dissolved ColloidalSubstances DCS 阴离子垃圾 AnionicTrash 造纸助剂分类 杀菌剂 沉积物控制 纸网 毛毯清洗剂与保洁剂 消泡 抑泡剂 水处理剂 施胶剂 涂布助剂 干湿强剂 染料与增白剂 电荷控制 滤水 助留系统 过程性化学品ProcessChemicals 功能性化学品FunctionalChemicals 起皱剂 要会区别哪些是过程性化学品 哪些是功能性化学品 造纸湿部的界定 明确湿部化学界定的范围 以及各主要设备的名称 纸料与系统的测定 阴离子垃圾含量 颗粒电荷密度的测定 标准溶液 0 001mol L PolyDADMAC 标准溶液 0 001mol L PVSK 浆料水相的带电量 滴定原理是电性中和 被测物和标准溶液的电量相等 增干强剂要点 增干强剂要点 增干强剂要点 淀粉增强剂为什么要阳离子化 取代度的意义 用于增强的阳离子淀粉取代度为0 024 0 04 用于助留的阳离子度淀粉取代度要高得多 仅仅依赖于阳离子淀粉 能取得的增干强效果有局限性 原因是仅有大约1 2 的淀粉可以被吸附到纤维表面 具体吸附量取决于打浆水平 因此有必要讨论其它的高效增干强剂 改性聚丙烯酰胺 阳离子瓜尔胶等 聚丙烯酰胺 注意不是纤维分散剂 而是颜料等的分散剂 中度打浆结合干强剂的使用可以获得最大程度的强度上升 干强剂加到浓浆处 干强剂加到稀浆处 填料粒度与纸张强度间的关系 填料颗粒尺寸 m 耐破强度 相对于未加填纸的百分数 什么是湿强纸 被水饱和后仍能在一定程度上抵抗破裂或抵抗离解的纸完全被水润湿的状态下保持原来干强度15 40 一般纸只能保持2 10 现在已抄出湿强度超过50 的纸品 强度主要是指抗张 裂断长或耐破抗张 裂断长 书写纸 印刷纸 卫生纸 板纸耐破 纸袋纸 包装纸湿强与抗水 特别是憎水 抵抗水的润湿与渗透 是不同的概念与抄纸过程中湿纸页的强度也不相干永久湿强与暂时湿强永久 食品包装纸 装运箱板纸 地图纸 壁纸暂时 面巾纸 手纸 餐巾纸常用湿强剂当中哪些是永久性湿强剂 哪些是暂时性湿强剂 增加湿强度的机理 保护原有的纤维间结合力使其不受水弱化增强原有的 纤维与纤维间结合强度 形成对水不敏感的共价化学键 不是纤维 纤维间的氢键形成缠绕纤维的聚合物网络结构 一般地 湿强剂也能增加干强度 聚酰胺多胺表氯醇树脂 PAE 预聚物合成 己二酸 二乙基三胺聚合物的形成 表氯醇与仲胺 叔胺反应形成叔胺与季胺功能团 调节pH在4以下控制反应程度 湿强度的测定 湿强度的完全发挥需要一个熟化过程为加快测试评价的速度 采用人工加速熟化条件对特定纸产品 对其熟化技术要仔细研究确定自然熟化和加速熟化间的相关关系一种湿强剂的加速老化评价方法并不完全适用于另一种湿强剂 熟化时间 小时 湿强度 测试方法的分类 测定纸张z方向液体 水 渗透情况的方法测定试样吸收液体情况的方法间接或直接地测定表面性质的方法来反映施胶度和疏水性 施胶度的测定 采用两种不同机理的测试方法有利于更加准确地把握施胶效果 2C19H29COOH Na2CO3 2C19H29COONa H2O CO2 皂化松香施胶剂 用碱皂化后制得 主要组成为松香酸钠 皂化松香胶施胶原理 松香酸熔点 60 80oC松香酸铝熔点 122 136oC 皂化松香胶的缺点 需要很窄的pH值较高的明矾 硫酸铝 和用胶量不能进行重施胶 逐渐被分散松香胶所代替 阴离子分散松香胶施胶机理 游离松香酸分散体 为阴离子性在溶液中游离松香酸几乎不和铝离子发生直接反应必须有阳离子中心将松香酸粒子以原来的状态被保留在纸料上 在pH4 5以上被吸附的铝类物质的量开始增加 最佳的pH范围在4 6 5 0 在纸机的干部与铝离子互相作用后产生疏水性游离松香酸具有更低的熔点 因此与糊状皂化胶相比 分散松香胶在纤维表面分布得更匀更好 为了保护有效施胶所需的小颗粒 泵的剪切力不能太高 加入浆中之前 必须用硬度小于50ppm和碱度小于50ppm的水稀释到2 5 左右的浓度尽量靠冲浆泵的抽吸加入 硫酸铝可在同时或之前加入建议流浆箱的pH值为4 6 5 3分散胶的加入量通常为1 6 2 0Kg 吨纸硫酸铝的使用量要比皂化松香胶少得多 对分散胶的比例约为1 1 阴离子分散松香的应用 用游离松香胶乳化而成 固含量约35 的胶体 胶乳黏度低 稳定性好 能与硫酸铝 阳离子淀粉或其它阳离子淀粉预混合 方法1 阳离子乳化剂或阳离子聚合物作稳定剂制得 方法2 利用松香酸分子中的双键 与阳离子化单体进行加成 在经乳化制得 施胶机理与阴离子分散胶基本相同 但是提高了胶粒的留着 pH升高到7左右仍能保持较高的效率 但最适宜的pH范围仍为4 6 5 3 胶料的留着不依靠硫酸铝 所以硫酸铝使用量还不到普通阴离子分散胶时硫酸铝用量的一半 基本依靠自身留着 阳离子分散松香胶 阳离子分散松香胶施胶机理 AKD的反应性 活性低于ASA水解产物为固体的酮类化合物 可以被留着在纸张上AKD本身形成沉积物的危险性较小但在水解过程中产生的不稳定中间体 酮酸 能和钙离子形成相对稳定的粘性沉淀物质 AKD中性施胶 ASA的化学性质及应用 pH 时间 温度是加速ASA的水解的因素乳化之后添加硫酸铝使pH马上降低制备和使用的时间应该尽可能的缩短添加点的选择应该考虑尽量减少停留时间 ASA中性施胶 AKD和ASA的比较 AKD和ASA的比较 表面施胶剂的分类 淀粉对纸页挺度引起的影响可被称为 工字梁 I beam 效应 External 实验室留着率计算方法 R WH WFH 100 WH 恒重后手抄片重量 WFH 手抄片所用纸料的绝干重量RA WHA WFHA 100 WHA 手抄片的灰分重量 WFHA 手抄片所用纸料的灰分重量RA WHA WSAS WFR 1 L 100 Ws 手抄片所用纸浆绝干重量 As 手抄片所用纸浆的灰分含量WFR 手抄片所用浆料中填料的绝干重量L 所用填料的灼烧减量百分率 实验室留着率计算方法 采用500ml纸料 取最初100ml滤液R S0 5S S0 100 1 C C0 100 S0 500ml纸料中固形物重量 S 100ml滤液中固形物重量C0 纸料的浓度C 滤液的浓度RF S0F 5S S0F 100 1 C C0F 100 RF 细小组分 包括细小纤维和填料 留着率 F 纸料中细小组分所占比率 DDT DynamicDrainageTester 49 纸机留着率计算方法 总留着率 100 离开干部卷取机的所有物质 进入湿部的所有物质单 首 程留着率 FPR R 100 Q1C1 Q2C2 Q1C1 纸料调成 制浆车间 清水 密封水 喷淋水 网坑 密封坑 白水槽 多余水排放 Q2C2 Q1C1 纸机留着率计算方法 R1 294 79 294 100 215 294 100 73 1 R2 187 294 100 63 6 R3 0 47 0 23 0 47 100 51 1 纸机留着率计算方法 TappiT269pm 85 电性中和原理 降低表面势能 电位 多价阳离子 如硫酸铝 聚合氯化铝 低分子量高电荷物质 聚乙烯亚胺 聚二甲基二烯丙基氯化胺 聚胺 聚酰胺多胺环氧氯丙烷聚合物能渗透到内部不延伸到电气二重层之外能将竞电荷量减少为0 补丁原理 凝结现象 架桥原理 絮凝现象 高分子量 106 聚电解质 如聚丙烯酰胺共聚聚合物以链环和链尾进行吸附 可以远远延伸到电气二重层之外 分子量越高 吸附量越多 吸附层越厚絮凝体的强度取决于键连的数目 絮凝体韧硬 抗剪切 剪切分散后不能恢复原状 但可以近似于补丁原理的方式重新聚集 凝结剂 Coagulants 聚乙烯亚胺 聚二甲基二烯丙基氯化胺 聚胺 聚酰胺多胺环氧氯丙烷 低分子量聚酰胺大多带电量高 分子量小 105 106Da 含支链凝结体松软 剪切易分散 撤销剪切后恢复凝结 絮凝剂 flocculants 阳离子聚丙烯酰胺 阳离子淀粉 软絮凝体 softfloc 与硬絮凝体 hardfloc 软絮凝体 由使用无机盐类或低分子量聚电解质而产生 抗剪切能力低 剪切消除重新凝聚后具有与剪切前同等的留着效果 硬絮凝体 絮凝体强度高 较高的剪切状态下仍能保持良好的留着效果 但如受过高的剪切而被再分散 再絮凝后 留着率明显变低 主要由使用高分子量聚电解质和二元聚合物系统而形成 宏絮凝 野絮凝 块状的纤维聚集体 造成局部的定量差异 影响匀度微絮凝 与纸张光学性能和纸张多孔性密切相关 宏絮凝与微絮凝 Macro MicroFlocculation 提高留着率的重要性 提高原料利用率减少白水回收系统的负荷避免细小组分的积累 提高滤水率 提高生产率 减少堵塞纸网 压榨毛毯的现象减少功能性助剂 如施胶剂 干湿强剂等 的用量减少工程污染现象 有机 无机 微生物 减小纸张的两面性 造纸常用的助留体系 单阳离子聚合物体系双组分聚合物体系阴离子微粒 纳米粒 体系淀粉 二氧化硅阳离子聚丙烯酰胺 膨润土阳离子淀粉 氢氧化铝有机微聚物助留体系阳离子微粒助留体系三阶段Compozil系统 微粒絮凝系统的衍生体系网络体系Integra助留体系 共同之处 一般地 助留剂大多具有助滤效果 因为助留剂使用后使纸料物质整体的比表面积变小 目的不同有些分子量高带电量低的助留剂能使纤维形成极大的絮凝体 且絮凝体本身保水性强 到压榨脱水部反而影响脱水助滤剂一般分子量较小 并非所有的助滤剂均具有明显的助留效果具有表面活性并降低纤维和填料的表面张力的物质是助滤剂 但一般不是助留剂纤维素酶 半纤维素酶有助滤作用 但没有助留效果 助留剂与助滤剂的相同点和差别点 Treatmentofdetrimentalsubstances 树脂障碍物 胶粘物引起的问题 污染物在真空箱 吸水辊 干燥辊 压光辊等处积累 降低生产效率堵塞纸网 压榨毛布并缩短其使用寿命 同时降低生产效率和产品质量增加破纸的频率和数量增加清洗次数 影响机器正常运转率清洗装备时使用环境有害物质的量增加增加能耗限制再生纤维的使用量纸张上生成尘埃 斑点等 降低纸品质量增加助留剂 施胶剂 纸力增强剂等的使用量 树脂障碍物 胶粘物控制方法 无机电解质硫酸铝 聚合氯化铝有机合成电解质聚胺 PA 聚二甲基二烯丙基氯化铵 Pdadmac 聚乙烯亚胺 PEI 聚乙烯胺 PVam 等高阳离子度淀粉 目前使用的化学固着剂 聚胺及其合成 聚二甲基二烯丙基氯化铵及其合成 聚乙烯亚胺及其合成 聚乙烯胺 聚酰胺多胺环氧氯丙烷 因微生物繁殖而伴生吸附于水下固体表面的粘稠胶状薄层物质同时含有生物和非生物物质 腐浆 slime 的定义 PW 6670 长时间处理后 杀菌剂A处理 交替使用杀菌剂时微生物群变化模式图 STAINLESSSTEELBEAKERTESTCONDITIONS STAINLESSSTEELBEAKERTEST Y TRAIN USA PULPT46 BARIUMSULPHATETUBEBLOCKINGTESTCONDITIONS TEMPERATURE TIME FLOWRATE COIL DIMENSIONS WATERCHEMISTRY 70 C 150min 0 45m s STAINLESSSTEEL 1 1mmIDx1mLENGTH ASTHRESHOLDTEST BUTNOSr2 ORHCO3 TUBEPRESCALED NOADDITIVE TO1psi ADDITIVEINTRODUCEDATPRESCRIBEDDOSE CHANGEINPWITHTIMEISMONITORED Y TRAIN USA PULPT47 Y TRAIN USA PULPT56 0 50 100 150 0 1 2 3 4 5 6 7 8 BARIUMSULPHATETUBEBLOCKINGTEST COMPARISIONOFINHIBITORS TIME MINUTES DELTAPRESSURE psi 8ppmPA1000 4ppmPA2000 4ppmPA3000 4ppmPA4000 4ppmBELCLENE400 造纸用荧光增白剂 FluorescentWhiteningAgent FWA FluorescentBrighteningAgent FBA FluorescentBleachingAgent FBA OpticalWhiteningAgent OWA OpticalBrighteningAgent OBA OpticalBleachingAgent OBA 双三嗪氨基二苯乙烯类 碱性染料 Basicdyes Chemicalstructureofmethylviolet 甲基紫 acommonlyusedtintingdye 显白剂 增白原理 增白原理 染料显白剂对光学性能的影响 染料显白剂对CIEwhiteness的影响 Pastels Tints CIEwhiteness Y 800 xn x 1700 yn y CIEwhiteness的值大于5Y 280之后 纸张明显成为色纸 再讲它的白度已经失去了意义 染料显白剂对brightness lightness的影响 增白剂和显白剂的比较 减少纤维的絮凝 改进纸料的成型 从而得到外观和性能均匀的纸张 纤维分散剂 功能 部分水解聚丙烯酰胺对带负电荷的纤维素纤维有分散效果 分子量为300万左右时能提高浆液粘度 有利于浆液中纤维的悬浮 是长纤维的一种高效分散剂聚氧化乙烯具有很高的粘性 水溶性和润滑性 对长短纤维均有良好的分散作用 一般分子量需大于300万树胶 刺梧桐胶 槐树豆胶 海藻酸钠其他 甲基纤维素 羧甲基纤维素 羟乙基纤维素等 纤维分散剂 种类 加入分散剂则可使固体颗粒表面形成双分子层结构 外层分散剂极性端与水有较强亲合力 增加了固体粒子被水湿润的程度 固体粒子之间因静电斥力而相互远离 从而达到良好的分散效果 使用的聚合物分散剂的分子链 在浆水悬浮液中伸展开和粘度增加 都会有利于纤维的分散 因为伸展的聚合物分子链可阻止纤维表面相互接近 使过度絮凝不能发生 粘度的增加也限制了纤维在悬浮液中的运动 纤维分散剂 作用原理 气体的存在形式和温度压力的关系 气体存在的形式有大气泡 自由气体 吸附于纸料小气泡 束缚气体 以及溶解在水中的溶解气体 溶解气体的量随体系压力的增大或温度的降低而增大 消泡剂在造纸工业中的应用 在制浆生产中 主要有烃类消泡剂和有机硅消泡剂在抄纸过程中 醇类 醇系环氧化物的加成物 脂肪酸 脂肪酸酯 脂肪酸金属盐等 使用较多的是将高级醇等乳化成O w型水基消泡剂和聚乙二醇系油基或非油基消泡剂在涂布纸生产过程中 脂肪酸酯 脂肪酸酯与聚醚的混合物 硬酯酸酰胺和脂肪酸在矿物油中的分散体等 压榨毛毯清洗与保洁技术的分类 机械法喷淋器真空吸水箱化学法停机清洗法半连续法连续法 压榨毛毯化学清洗与保洁技术的分类 化学法 清洗cleaning 保洁conditioning 停机清洗法downbatch shutdown 爬行速度清洗crawlspeed 间断性投药intermittent 连续性投药continuous 半连续法semi continuous运行中的间歇法batch on fly 连续法continuous 清洗 保洁剂的组成 酸 碱物质 酸 硫酸 磷酸 氨基磺酸等 溶解无机污染物效果好 碱 NaOH KOH 有机胺等 去