造纸助剂配方分析研发、及其分类和发展

-.z.造纸助剂配方分析研发、及其分类和开展导读：本文详细介绍了造纸助剂背景、开展及分类等，如果任何技术问题都可咨询我们的技术工程师。禾川化学技术团队具有丰富的分析研发经历，引进国外配方破译技术，专业从事造纸助剂的技术开发，彻底解决企业生产研发过程中遇到的难题，利用其八大效劳优势，最终实现企业产品性能改良及新产品研发。1、前言造纸工业是以纤维为原料的化学加工工业，在制浆、抄纸和纸加工过程中都离不开造纸助剂的使用。造纸助剂能赋予纸*各种优异的特殊性能，特别是近年来随着造纸业的不断进步，纸*的品种越来越多，质量档次也越来越高，造纸助剂的作用越发凸显出来，从*种意义来说"没有助剂，就没有现代造纸〞。制浆造纸工业的进步，除了要依靠机械加工业的技术进步，生产出高效、节能的设备外，很大程度上要依靠制浆造纸工艺的技术进步，而制浆造纸工艺的进步是离不开化学品的。在制浆造纸过程中，除了采用常规化学品外，还要采用各种化学助剂以提高生产效率〔如添加助滤剂以强化湿纸页的脱水，从而提高纸机车速，提高产量〕、减少原材料消耗〔如在蒸煮过程中添加助剂以提高纸浆得率，从而减少木材原料消耗〕、改善成品和半成品质量〔如添加干增强剂以提高纸页的干强度〕、控制和缓和生产过程中可能发生的障碍〔如添加树脂控制剂以防止树脂障碍〕、使产品具有*些特殊性质和功能〔如添加耐水剂使纸*具有抗水性、添加阻燃剂使纸*具有不燃或难燃的性能〕。据不完全统计，目前国际上纸的品种已达上千种，这都是得益于化学。2、造纸助剂的分类造纸助剂分为制浆助剂、抄纸助剂、涂布助剂和纸*二次加工用化学品四大类，具体如下：制浆助剂蒸煮助剂蒽醌、四氢蒽醌

漂白助剂氨基磺酸

废纸脱墨剂多种外表活性剂复配而成

其它制浆助剂抄纸助剂过程添加剂助留剂聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、聚乙烯亚胺、阳离子淀粉

助滤剂阳离子聚丙烯酰胺、阳离子淀粉

消泡剂有机硅型、聚醚型或脂肪酰胺型外表活性剂

防腐剂有机硫、有机卤化物、季胺盐和金属磺酸盐

树脂控制剂滑石粉、硫酸铝等

纤维分散剂聚氧化乙烯

毛毯清洗剂酸、碱液、中性洗涤剂功能性添加剂浆内松香系列施胶剂松香胶、强化松香胶、乳液型松香胶施胶剂中/碱性施胶剂AKD，ASA

干强剂阳离子淀粉、聚丙烯酰胺〔阳离子型、两性离子型〕

湿强剂三聚氰胺-甲醛、聚酰胺表氯醇树脂、聚乙烯亚胺柔软剂有机硅油

外表纸质外表增强剂改性淀粉、CMC，PVC等处理剂外表施胶剂变性淀粉、聚乙烯醇等涂布助剂分散剂六偏磷酸钠、聚丙烯酸钠乳化剂磺化油耐水剂丁苯胶乳柔软塑化剂甘油粘度调节剂尿素、双氰铵等纸*二次加工用化学品阻燃剂、防水剂、防锈剂等2.1制浆助剂制浆助剂主要围绕如何保护纤维素和半纤维素以提高制浆得率及加速脱木素速率等方面进展研究开发。2.1.1蒸煮助剂目前广泛使用的蒸煮助剂为蒽醌类化合物。特别在木材资源紧缺、能源紧*的国家，蒽醌类助剂的使用已相当普及。蒽醌类化合物作为蒸煮助剂不仅能提高纸浆得率，而且还可减少蒸煮用碱量、缩短蒸煮时间、降低蒸煮温度和纸浆硬度，所起的良好作用是有目共睹的。国内碱法制浆厂普遍使用蒽醌(AQ)，但在日本则大多采用二氢二羟基蒽钠(DDA)，这是因为AQ的溶解性差，而DDA能溶于水，因此，其效果更好。继AQ之后，德国科学家L.Hat又创造了环保型的蒸煮助剂—绿氧。绿氧是一种高分子合成材料，在蒸煮过程中可提供一个活性氧以氧化碳水化合物的醛糖末端基使之变成糖酸末端基，到达保护碳水化合物提高制浆得率的目的；绿氧具有很强的润湿、渗透能力，可使碱液迅速渗透到纤维内部，以缩短蒸煮时间；绿氧还具有高分子络合功能，能将发色金属离子络合屏蔽，以提高纸浆白度。采用绿氧代替AQ不仅保存了原AQ制浆工艺的优点，同时大大改善了制浆的后加工性能〔如可降低漂率，缩短打浆时间等〕，而且减少了污染，黑液易于处理。国内自1994年开场了绿氧-碱法、绿氧-亚铵法制浆的研究，并在**、**等地的众多造纸厂进展了大生产应用，取得了明显效果。2.1.2废纸脱墨剂为提高资源与能源的利用率，世界各国都十分重视提高废纸〔二次纤维〕的回收率。废纸脱墨剂随着废纸回用率的增长而得到较大的开展。脱墨剂主要由NaOH、Na2SiO3、H2O2、螯合剂和外表活性剂组成。脱墨剂的具体配方因脱墨方法而异。洗涤法脱墨使用的脱墨剂需具有突出的分散功能，才能使油墨易于分散形成胶体而脱除，所用的脱墨剂以烷基苯磺酸钠、烷基苯基醚、聚乙二醇为主。浮选法脱墨使用的脱墨剂需具有适度起泡功能和油墨捕集功能。浮选法所用的脱墨剂以非离子外表活性剂和阴离子外表活性剂为主如美国的Albright8000及DI-600等。国内目前洗涤法脱墨剂处于大规模生产应用阶段，浮选法脱墨剂主要有**化工所研制的HD-7，HD-8等。2.2抄纸助剂抄纸助剂包括过程添加剂〔如助留剂、消泡剂、树脂障碍控制剂等〕和功能性添加剂〔如增干强剂、增湿强剂、施胶剂等〕。抄纸过程添加助剂的目的主要在于改善生产过程、提高产品质量和产量、减少物料流失。2.2.1施胶剂2.2.1.1浆内施胶剂我国目前所采用的浆内施胶剂大多为酸性施胶剂，其主要品种有松香皂胶、强化松香胶和分散松香胶等。在松香施胶剂方面，国外兴旺国家已淘汰了传统的皂化松香胶，而强化松香胶仍有不少厂家使用。近年来开展最快的是乳液松香胶，它是70年代中期由美国Hercules公司开发的。目前国内80%以上纸厂仍使用普通的皂化松香胶，10%纸厂使用强化松香胶，10%左右纸厂使用分散松香胶，另有极少数纸厂使用中性合成施胶剂。随着中/碱性抄纸的不断开展，中/碱性施胶剂的用量将不断增加，中/碱性施胶剂品种主要有烷基烯酮二聚体(AKD)、烯基琥珀酸酐(ASA)等。与酸性施胶相比，中性施胶有许多优点，但由于松香施胶的可靠性及价格廉价等优点，故采用松香施胶的国家仍然很多，如日本的施胶剂就是以松香系施胶剂为主的。2.2.1.2外表施胶剂外表施胶剂是指把施胶剂涂敷到纸的外表，使胶料与纸体粘接，并在纸面上附着一层近于连续的薄膜。外表施胶的留着率高，施胶增强效果好。现在常用的外表施胶剂有改性淀粉类、改性纤维素、聚乙烯醇等。2.2.2增强剂2.2.2.1干增强剂由于长纤维原料供给短缺，阔叶材、非木材纤维及二次纤维使用比例的增加，所带来的突出问题就是纸*强度的下降，因此，使用干增强剂就比以往显得更加重要。目前常用的干增强剂有变性淀粉〔如阳离子淀粉、阴离子淀粉〕、丙烯酰胺聚合物和聚乙烯醇等。西欧主要以阳离子淀粉和双变性淀粉为主，美国以阳离子淀粉为主，其次是聚丙烯酰胺，日本则以聚丙烯酰胺为主。我国目前则以改性淀粉和阴离子聚丙烯酰胺为主。2.2.2.2湿增强剂湿增强剂常用于毛巾纸、纸袋纸、湿式感光纸等产品的生产上，而书籍用纸和报纸等一般纸*很少使用。目前常用的湿增强剂有：阳离子型脲醛树脂〔UF树脂〕、三聚氰胺甲醛树脂〔MF树脂〕、聚胺酰胺树脂〔PAE树脂〕、聚乙烯亚胺〔PEI树脂〕、聚酰胺环氧氯丙烷树脂〔PPE树脂〕等。含甲醛的树脂使用时有游离甲醛析出，对人体有害，近年来的应用不断减少。60年代初由美国大力士公司开发的可在中/微碱性条件固化、且不含甲醛的PAE树脂，使用方便、有较好的效果，至今仍广泛使用。PEI树脂由于可在中性条件固化、不需要高温熟化、不会影响纸页的吸水性且可增进纸页的柔软性。所以，通常在生产吸收性纸〔如餐巾纸、卫生纸、滤纸等〕时，添加PEI树脂作湿增强剂。60年代开发并得到开展的PPE树脂是一种可在碱性条件下熟化的高效湿增强剂，湿强度可高达干强度的50%；而且在提高湿强度的同时，并不损失成纸的柔软性和吸收性，成纸的白度返黄小、耐热性也较好。因此，PPE是目前广泛使用的湿增强剂，主要用作毛巾纸、液体包装用纸、照相原纸等纸种的生产。西欧的湿增强剂以UF、MF、PPE树脂为主，美国用量最大的湿增强剂为UF和PPE树脂，日本也以PPE和PAM的应用和开展速度最快。国内目前普遍使用的湿增强剂为改性UF树脂和改性MF树脂。总之，随着环保和卫生部门对湿增强剂中游离醛含量的要求越来越严格，传统的UF和MF树脂将不断减少。2.2.3助留剂和助滤剂在抄纸过程中，填料留着率一般只有50%左右，即有大量的填料进入白水系统，造成流失和白水循环困难，最终增加本钱和影响纸机运行性。随着纸机向高速化和大型化开展，使留着率更低，因此，选用适宜的助留剂就显得更加迫切。近年来，助留剂的开展比其它任何助剂的开展都快。常用的助留体系有单阳离子聚合物体系、单阴离子聚合物与铝离子体系、阳离子与阴离子聚合物二元组分体系、微粒体系及网络体系。助滤剂和助留剂关系密切，一般用作助留剂的所有助剂和电荷中和剂都可作为助滤剂。常用的助留、助滤剂有：阳离子型聚丙烯酰胺、阳离子淀粉、阳离子型聚乙烯亚胺和聚酰胺环氧树脂等。其中阳离子聚丙烯酰胺和阳离子淀粉用得最普遍，聚乙烯亚胺多用于高级纸的生产。2.2.4树脂控制剂在制浆造纸过程中，纸浆中的树脂会以多种方式沉积在设备的外表上，从而产生一系列树脂障碍。一个日产800t的针叶木硫酸盐漂白浆厂，每年由于树脂问题而引起的损失高达几百万美元。纸浆中树脂的沉积会导致产品质量、产量的下降。树脂控制剂有滑石粉、硫酸铝、外表活性剂及螯合剂等。滑石粉能吸附胶态树脂，使其留着在纸页中，从而防止树脂沉积在设备外表，滑石粉的价格比拟廉价，但用量多。硫酸铝也是常用的树脂控制剂，但使用pH值范围较窄。外表活性剂和螯合剂是良好的树脂控制剂，但价格较贵，且往往不能留在纸浆中而进入白水循环系统，产生积累，不利于白水循环。2.2.5消泡剂泡沫是制浆造纸过程中经常发生的问题。泡沫不但会影响生产过程，而且会影响纸*的质量。消泡剂有油基消泡剂和水基消泡剂两类。国外过去使用的消泡剂多为油基消泡剂，而近期纷纷转向水基消泡剂。目前水基消泡剂的用量占总量的50%以上，预计还将有较大的增长。美国1990年所销售的消泡剂有50%~60%是水基或水乳型有机硅消泡剂。目前国内已开发了有机硅类、聚醚类、脂肪酸盐类等消泡剂。2.2.6涂布助剂随着低定量涂布纸的迅速开展，高浓度、高速度涂布工艺的广泛应用，在配制涂料时需添加一些涂布助剂，用以改善涂料或涂层的化学和物理性能，或控制和消除涂布过程中出现的不良现象。涂布助剂主要有分散剂、乳化剂、消泡剂和粘度调节剂等。我国涂布助剂已根本上实现国产化。但有待于提高质量，开发系列产品。造纸助剂除了以上所介绍的主要种类外，还有以下种类及其常用物质：树脂障碍消除剂阳离子聚酰胺、脂肪酸等防腐剂有机硫、有机溴化合物、均三嗪、异噻唑啉酮类、金属硼盐等分散剂PEO、APAM、PAAS纸面增光剂FM、丙烯酸树脂柔软剂阳离子外表活性剂、两性离子外表活性剂、有机硅外表活性剂、高分子聚合物乳液等解键剂胺型或者季铵型阳离子外表活性剂阻燃剂氨基磺酸盐、磷系、卤系、硼系、锑系和无机元素等防水剂有机硅、丙烯酸酯共聚物、FM、CR、乳化腊等防锈剂BTA、亚硝酸环已胺等防油剂含氟有机化合物抗静电剂1831、TM等增白剂VBL、VBA、VBS、APB—L、APC颜料高岭土、瓷土、缎白、碳酸钙、TiO2等黏合剂胶乳、干酪素、变性淀粉、羧甲基纤维素等分散剂六偏磷酸钠、四聚磷酸钠、聚丙烯酸钠溶液、烷基酚聚氧乙烯醚和脂肪醇基氧乙烯醚等润滑剂硬脂酸钙、高分子蜡、硬酯酸聚氧乙烯等毛布清洗剂氨基磺酸、磷酸单酯、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚聚醚、烷基醇酰胺等3、造纸助剂的开展随着社会的进步和人民生活质量的提高,对各种具有特殊功能的纸*品种及用量的要求越来越大,现代化的工业技术和生活方式对纸*的性能提出了许多新的要求,而这些要求几乎都有要通过采用各种具有特殊功能的造纸助剂才能实现。如目前市场上需求的各种特种纸:导电纸、绝缘纸、磁性纸、抗静电纸、抗菌纸、防虫纸、防鼠纸、耐火纸、防锈纸、食品包装纸、有机硅纸、离子交换纸、整合物纸、**纸、耐擦纸、滤油