现代化工助剂的成分及原理概述

1、 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？纸浆纸浆纸机纸机涂布涂布应用制浆造纸化学品制浆造纸化学品纸浆生产纸浆生产( (包括二次纤维回收包括二次纤维回收) )功能助留助滤助留助滤增强增强水处理水处理制浆、漂白制浆、漂白涂布涂布施胶施胶脱墨脱墨NaOHNa2SAQAQPSPSNaNa2 2SOSO3 3乳液型乳液型脱墨剂脱墨剂皂类脱皂类脱墨剂墨剂其它其它胶体硅胶体硅膨润土膨润土聚合物聚合物淀粉淀粉其它其它聚合物絮凝剂聚合物絮凝剂PACPAC、ATCATC、其它其它 松香胶松香胶AKDAKDASAASA表面施胶剂表面施胶剂其

2、它其它阳离子淀粉阳离子淀粉PAMPAM醛类树脂醛类树脂PAAEPAAE其它其它胶乳胶乳润滑剂润滑剂抗水剂抗水剂流动性改良剂流动性改良剂分散剂分散剂其它其它产品表面施胶剂表面施胶剂表面增强剂表面增强剂氯酸钠氯酸钠二氧化氯二氧化氯过氧化氢过氧化氢过醋酸过醋酸硅酸钠硅酸钠鳌合剂鳌合剂其它其它制浆造纸化学品的分类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)： Commodity Chemicals专用化学品(施胶剂、助留剂、助滤剂等)：Specialty Chemicals，Performance Chemicals v 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

3、括产品名称、用途、基本性能、使用方法)。v （例：作为附加题）国际知名的造纸化学品生产企业及其技术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 思考题思考题1 1：AQAQ作为蒸煮助剂，其作用机作为蒸煮助剂，其作用机理中理中AQAQ、AHQAHQ对碳水化合物、木素的主对碳水化合物、木素的主要相互作用关系是什么？要相互作用关系是什么？ 思考题思考题2 2：AQAQ、PSPS、亚硫酸钠、羟胺、亚硫酸钠、羟胺、硼氢化钠、连二硫酸钠等作为蒸煮助剂硼氢化钠、连二硫酸钠等作为蒸煮助剂的机理中共同之处是什么？的机理中共同之处是什么？熟记常用漂白剂的名称与代号熟记常用漂白剂的名称与代号(Q(Q、C C、

4、H H、D D、E E、P P、OO、Z Z、Y Y、F F、X X）, ,对应对应C C、H H、D D、E E、P P、OO、Z Z等每种漂白剂，列举一个代表性的漂等每种漂白剂，列举一个代表性的漂白助剂并简单说明其作用机理白助剂并简单说明其作用机理思考题思考题脱墨剂脱墨剂(教材上没有教材上没有)Fatty acid based collectorCollectorAdvantage & Disadvantage Dosing PointFatty acid liquid, unsaponifiedPossibly insufficient saponification(Fatty

5、acid and wax spot)PulperFatty acid powder/bead unsaponifiedBag package, Easy in dosingPossibly insufficient saponification(Fatty acid and wax spot)PulperSoap powder/beadFaster dissolving speedLess clumps Pulper or flotator for dissolved soap solutionSoap pelletStorage in soap siloNeed dissolving tan

6、k and storage tank for dissolved soap solution.Pellet lumps and dusting problem Pulper or flotator for dissolved soap solutionFatty acid soap solutionTemperature control important to avoid solidification Pulper or flotatorSynthetic collectors Ethoxylated nonylphenolsC9H19-C6H4O-(CH2CH2-O)nH Ethylene

7、 oxide/propylene oxide copolymer(CH2-CH2-O)m- (CH2CH2-CH2-O)nH Ethoxylated fatty alcoholR-O-(CH2-CH2-O)nH Ethoxylated fatty acidR-COO-(CH2-CH2-O)nHDeinking Efficiency Evaluation Brightness Pulp yield/Reject content Dirt countInk particles 40 m, detectable by eyesInk particles 106)聚电解质, 如聚丙烯酰胺共聚v 聚合物

8、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v 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)v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v大多带电量高，分子量小(105106 Da)，含支链v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(soft floc)与硬絮凝体(hard floc)v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

9、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。v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。v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v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 & Micro Flocculation)提高留着率的重要性v提高原料利用率v减少白水回收系统的负荷v避免细小组分的积累(提高滤水率，提高生产率)v减少堵塞纸网、压榨毛毯的现象v减少功能性助剂(如施胶剂、干湿强剂等)的用

10、量v减少工程污染现象(有机、无机、微生物)v减小纸张的两面性造纸常用的助留体系v 单阳离子聚合物体系v 双组分聚合物体系v 阴离子微粒(纳米粒)体系v淀粉+二氧化硅v阳离子聚丙烯酰胺+膨润土v阳离子淀粉+氢氧化铝v有机微聚物助留体系v 阳离子微粒助留体系v 三阶段Compozil系统-微粒絮凝系统的衍生体系v 网络体系v Integra助留体系v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。v目的不同v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v助滤剂一般分子量较小，并非所有的助滤剂均具有明

11、显的助留效果v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v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Treatment of detrimental substancesTreatment of detrimental substances树脂障碍物树脂障碍物/ /胶粘物引起的问题胶粘物引起的问题v 污染物在真空箱、吸水辊、干燥辊、压光辊等污染物在真空箱、吸水辊、干燥辊、压光辊等处积累，降低生产效率处积累，降低生产效率v 堵塞纸网、压榨毛布并缩短其使用寿命，同时降低堵塞纸网、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生产效

12、率和产品质量v 增加破纸的频率和数量增加破纸的频率和数量v 增加清洗次数，影响机器正常运转率增加清洗次数，影响机器正常运转率 v 清洗装备时使用环境有害物质的量增加清洗装备时使用环境有害物质的量增加v 增加能耗增加能耗v 限制再生纤维的使用量限制再生纤维的使用量v 纸张上生成尘埃、斑点等，降低纸品质量纸张上生成尘埃、斑点等，降低纸品质量v 增加助留剂、施胶剂、纸力增强剂等的使用量增加助留剂、施胶剂、纸力增强剂等的使用量树脂障碍物树脂障碍物/ /胶粘物控制方法胶粘物控制方法分类分类方法方法机理机理物理方法物理方法筛选、除渣、浮筛选、除渣、浮选、热分散、溶选、热分散、溶气气浮等气气浮等利用筛选器、

13、除渣器、浮选器等各种设利用筛选器、除渣器、浮选器等各种设备除去污染物质，有些结合部分化学助备除去污染物质，有些结合部分化学助剂的作用剂的作用生化学方生化学方法法酶分解酶分解 利用酶利用酶( (如脂肪酶如脂肪酶) )分解污染物分解污染物真菌脱树脂真菌脱树脂利用真菌分解树脂利用真菌分解树脂杀菌剂杀菌剂利用杀菌剂抑制腐浆生成利用杀菌剂抑制腐浆生成化学方法化学方法沸煮清洗沸煮清洗 利用洗涤剂或乳化剂进行清洗利用洗涤剂或乳化剂进行清洗利用溶剂溶解污染物利用溶剂溶解污染物利用鳌合剂等使之与硬度成分形成水溶利用鳌合剂等使之与硬度成分形成水溶性配合物性配合物分散分散利用湿润、乳化、溶解、稳定等作用将利用湿润、

14、乳化、溶解、稳定等作用将树脂分散树脂分散消粘消粘利用吸附性在树脂粒子表面形成不粘性利用吸附性在树脂粒子表面形成不粘性吸附层吸附层钝化钝化在特定表面在特定表面( (如纸网如纸网) )形成水溶性保护皮膜形成水溶性保护皮膜固着剂固着剂将树脂粒子固定于纤维上随纸张排出抄将树脂粒子固定于纤维上随纸张排出抄纸系统纸系统p无机电解质无机电解质v硫酸铝、聚合氯化铝硫酸铝、聚合氯化铝p有机合成电解质有机合成电解质v聚胺聚胺(PA)(PA)、聚二甲基二烯丙基氯化铵、聚二甲基二烯丙基氯化铵(Pdadmac)(Pdadmac)、聚乙烯亚胺、聚乙烯亚胺(PEI)(PEI)、聚乙烯胺、聚乙烯胺(PVam)(PVam)等等

15、p高阳离子度淀粉高阳离子度淀粉目前使用的化学固着剂目前使用的化学固着剂聚胺及其合成聚胺及其合成聚二甲基二烯丙基氯化铵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亚胺及其合成聚乙烯胺聚乙烯胺聚酰胺多胺环氧氯丙烷聚酰胺多胺环氧氯丙烷p因微生物繁殖而伴生p吸附于水下固体表面的粘稠胶状薄层物质p同时含有生物和非生物物质腐浆(slime)的定义处理前长时间处理后(PW-6670)杀菌剂C处理长时间处理后杀菌剂A 处理杀菌剂B处理(PW-6700)交替使用杀菌剂时微生物群变化模式图STAINLESS STEEL BEAKER TEST CONDITIONSCALCIUM MAGNESIU

16、MSODIUM HYDROXIDEPOTASSIUM HYDROXIDESODIUM CARBONATETEMPERATURE DURATION2 HOURS95 DEG C10557 ppm AS CARBONATE ION0.08 M2.0 M10 ppm AS MAGNESIUM ION50 ppm AS CALCIUM IONY:TRAINUSAPULPT24oA Subsidiary of Great Lakes Chemical CorporationSTAINLESS STEEL BEAKER TEST%INHIBITION2 Hours, 95 CMATMACPAA1PAA2P

17、AA3PH1100908070605040302010010 ppm20 ppm30 ppmDOSE LEVELMAT MALEIC ACID TERPOLYMERMAC MALEIC ACID COPOLYMERPAA1 POLYACRYLATE MOL. WT. 1010PAA2 POLYACRYLATE MOL. WT. 3050PAA3 POLYACRYLATE MOL. WT. 5600PH1 PHOSPHONATEY:TRAINUSAPULPT25A Subsidiary of Great Lakes Chemical CorporationY:TRAINUSAPULPT46BAR

18、IUM SULPHATE TUBE BLOCKING TEST CONDITIONSTEMPERATURETIMEFLOW RATECOILDIMENSIONSWATER CHEMISTRY70C150 min0.45 m/sSTAINLESS STEEL1.1 mm ID x 1m LENGTHAS THRESHOLD TEST, BUT NO Sr2+ OR HCO3- TUBE PRESCALED (NO ADDITIVE) TO 1 psi- ADDITIVE INTRODUCED AT PRESCRIBED DOSE- CHANGE IN P WITH TIME IS MONITOR

19、EDA Subsidiary of Great Lakes Chemical CorporationY:TRAINUSAPULPT471.15P.M.A.C UNITTEST COILCHARTRECORDERTPBARIUM SULPHATE TUBE BLOCKING TESTSOLN 2SOLN 1P.S.I.SOLN 1PLUS ADDITIVEPRE HEAT COILSA Subsidiary of Great Lakes Chemical CorporationY:TRAINUSAPULPT56050100150012345678BARIUM SULPHATE TUBE BLOC

20、KING TESTCOMPARISION OF INHIBITORSTIME (MINUTES)DELTA PRESSURE (psi)8 ppm PA10004 ppm PA20004 ppm PA30004 ppm PA40004 ppm BELCLENE 400A Subsidiary of Great Lakes Chemical Corporation造纸用荧光增白剂造纸用荧光增白剂vFluorescent Whitening Agent (FWA)vFluorescent Brightening Agent (FBA)vFluorescent Bleaching Agent (FB

21、A)vOptical Whitening Agent (OWA)vOptical Brightening Agent (OBA)vOptical Bleaching Agent (OBA)双三嗪氨基二苯乙烯类双三嗪氨基二苯乙烯类碱性染料碱性染料(Basic dyes)Chemical structure of Chemical structure of methyl violet(methyl violet(甲基甲基紫紫) ), a commonly used , a commonly used tinting dye tinting dye ( (显白剂显白剂) )增白原理增白原理染料显白剂

22、对光学性能的影响染料显白剂对光学性能的影响染料显白剂对染料显白剂对CIE whitenessCIE whiteness的影响的影响PastelsTintsCIE whiteness = Y+800(xn-x)+1700(yn-y)CIE whiteness的值大于5Y280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染料显白剂对brightnessbrightness, lightness, lightness的影响的影响增白剂和显白剂的比较比较项目增白剂显白剂使用量(ppm)几百几千几十几机理吸收紫外线发射蓝色可见光吸收黄色光Whiteness影响升高升高Brightnes

23、s影响升高降低Lightness影响略微降低降低Tint影响较小明显增大a* 略有增大明显增大b*略有减小明显减小E增加幅度相对较小增加幅度相对较大重要项目Whiteness, brightnessWhiteness, L*a*b*v 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纤维分散剂功能功能v 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v 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v 树胶(刺梧桐胶、槐树

24、豆胶)v 海藻酸钠v 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纤维分散剂种类种类v 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；v 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。纤维分散剂纤维分散剂作用原理作用原理气体的存在形式和温度压力的关系气体的存在形式和温度压力的关系v 气体存在的形式有大气泡(自由气体)，吸附

25、于纸料小气泡(束缚气体), 以及溶解在水中的溶解气体。v 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压榨毛毯清洗与保洁技术的分类 机械法机械法 喷淋器喷淋器 真空吸水箱真空吸水箱 化学法化学法 停机清洗法停机清洗法 半连续法半连续法

26、 连续法连续法压榨毛毯化学清洗与保洁技术的分类压榨毛毯化学清洗与保洁技术的分类化学化学法法清洗清洗 cleaningcleaning保洁保洁 conditioninconditioning g停机清洗法停机清洗法 down down batchbatch, , shutdown,shutdown,爬行速度清洗爬行速度清洗crawl speedcrawl speed间断性投药间断性投药intermittentintermittent连续性投药连续性投药continuouscontinuous半连续法半连续法semi-semi-continuouscontinuous运行中的间歇运行中的间歇法法b

27、atchbatch-on-fly-on-fly连续法连续法continuouscontinuous清洗清洗/保洁剂的组成保洁剂的组成酸酸 碱物质碱物质 - - 酸酸( (硫酸硫酸, , 磷酸磷酸, ,氨基磺酸等氨基磺酸等) ) : : 溶解无机污染物效果好溶解无机污染物效果好- - 碱碱(NaOH, KOH, (NaOH, KOH, 有机胺等有机胺等) ) : : 去除有机污染物效果好去除有机污染物效果好表面活性剂表面活性剂/ /乳化剂乳化剂 - - 润湿、渗透润湿、渗透- - 降低表面张力，提高吸水箱吸水效率降低表面张力，提高吸水箱吸水效率- - 碎化附聚体使其通过毯孔碎化附聚体使其通过毯孔

28、钝化剂钝化剂/ /稳定剂稳定剂/ /空间障碍剂空间障碍剂- - 非离子非离子/ /阳离子表面活性剂，阳离子电解质阳离子表面活性剂，阳离子电解质- - 在污染物表面形成亲水薄膜，消除其粘性在污染物表面形成亲水薄膜，消除其粘性阴离子分散剂阴离子分散剂 / /电性稳定剂电性稳定剂- - 分散污染物，防止再凝结，分散污染物，防止再凝结，- - 适用胶体状适用胶体状pitchpitch和填料和填料 鳌合剂鳌合剂- - 与与AlAl、Si Si、CaCa、MgMg等硬度成分结合形成水溶性络合物等硬度成分结合形成水溶性络合物溶剂溶剂 - - 软化软化pitch, stickies, waxpitch, st

29、ickies, wax等等, , 提高表面活性剂的效果提高表面活性剂的效果水水 纸厂情况纸厂情况 纸产量：纸产量：2020万吨万吨/ /年年 销售价销售价: 800$/: 800$/吨吨 蒸汽单价：蒸汽单价：25$/25$/吨吨 毛毯消耗数：毛毯消耗数：4040张张/ /年年 毛毯单价：毛毯单价：37, 500$/37, 500$/张张 清洗清洗/ /保洁剂消耗总值：保洁剂消耗总值：120,000$/120,000$/年年 收益收益 出压榨部湿纸干度提高出压榨部湿纸干度提高0.25%, 0.25%, 蒸汽耗量减少蒸汽耗量减少1%1%，节约，节约50, 50, 000$/000$/年年 每年少用

30、每年少用2 2张毛毯，节约张毛毯，节约75, 000$/75, 000$/年年 车速加快，因断头而停机的次数变少，产量增加车速加快，因断头而停机的次数变少，产量增加1%1%，增值，增值1,600,000$/1,600,000$/年年经济效益分析经济效益分析涂料成分与助剂涂料成分与助剂成分成分/ /比例比例主要目的主要目的代表性化学品例代表性化学品例颜料颜料/(100/(100份份) )白度白度/ /不透明度不透明度/ /光泽度光泽度/ /平滑度平滑度/ /油墨受理性油墨受理性瓷土瓷土/ /碳酸钙碳酸钙/ /缎白缎白/ /氢氧氢氧化铝化铝/ /钛白粉等钛白粉等粘结料粘结料/(10-30/(10-30份份) )粘结颜料粘结颜料/ /使涂料具有流动性使涂料具有流动性胶乳，淀粉胶乳，淀粉/ /干酪素干酪素/ /聚乙聚乙烯醇等烯醇等助剂助剂/(-5/(-5份份) ) 分散剂分散剂 颜料分散颜料分散 聚丙烯酸聚丙烯酸/ /聚丙烯酸钠聚丙烯酸钠 耐水剂耐水剂/ /印刷适性改良印刷适性改良剂剂（交联剂）（交联剂） 涂布层抗水性涂布层抗水性/ / 提高油墨接受提高油墨接受性、消除油墨粘脏现象性、消除油墨粘脏现象 密胺树脂密胺树脂/ /聚胺聚脲树聚胺聚脲树脂脂 润滑剂润滑剂 ( (软化剂软化剂) ) 平滑性平滑性/