第四章造纸化学品

1、1,第四章造纸化学品,第一节概述 造纸工业已是国民经济的一个重要组成部分，纸和纸板的消费水平已成为衡量一个国家现代化水平的重要标志。,2,一、造纸过程中的主要工序,造纸过程通常分为制浆、抄纸、涂布加工三道工序。,3,1、制浆工序,制浆过程是将含纤维的原料分离 出纤维的过程。 （1）蒸煮 是以化学方法使含纤维原料分理处纤维的过程。方法很多，主要分为碱法和亚硫酸盐法两类。 （2）洗涤 将蒸煮后的浆液除了纤维外的其他成分洗涤除去，如木素、糖料、残余化学品等。 （3）漂白 将浆液中残留的有色物经漂白剂处理，进一步消除有色物质。,4,2、抄纸工序,抄纸工序 主要是将制浆工序制备的浆料生产成纸和纸板的过程

2、，是由悬浮在液体中的纤维在网上错综交织成均匀的纤维层，再经过压榨和干燥之后 即得成品纸。 包括（打浆、施胶、加填料、 抄纸等过程）,5,3、涂布加工,该工序主要是根据用户要求对抄纸的原纸进行再加工处理，获得原纸所没有的某些特性纸张。 分为：涂布加工、变性加工、成型加工。,6,二、造纸化学品的定义及分类,造纸化学品：各工艺过程中所需用的化学药品统称为造纸化学品。 不包括：常用的酸、碱、盐等无机药品， 滑石粉，白土等无机填料，是基本化工原料。不属于精细化学品的范围。 造纸助剂：用来提高效率、减少 消耗的助剂，用量少、附加值大、 专项作用和辅助作用明显等特点，符合 精细化学品的特点。,7,第二节 制

3、浆用化学品,制浆化学助剂 在制浆过程中，纤维原料都要经过化学药剂的处理，在处理过程中用于提高纸浆生产效率、减少原料消耗，提高纸浆质量、控制与缓和制浆过程中可能发生障碍时所用的辅助化学药品。 包括：蒸煮助剂、漂白助剂、 消泡剂、脱墨剂、絮凝剂等,8,一、蒸煮助剂,蒸煮助剂 用以加速蒸煮液对纤维原料的渗透或加速脱木素作用，从而缩短蒸煮时间或降低蒸煮温度、减少蒸煮药剂的用量、提高纸浆强度或得率的化学品 作用原理：适当的将原料中的木素 除去使纤维分离，同时使纤维和半 纤维受到不同程度降解，改善蒸煮 条件。,9,重要的蒸煮助剂P52-57,多硫化钠 亚硫酸钠 硼氢化钠 连二亚硫酸钠 蒽醌及其衍生物 烷基

4、苯磺酸钠 （了解作用原理及制备情况）,10,二、漂白助剂,制浆过程中分离出的纤维素或多或少都含有一定量木素、有色物质及其他杂质，因而使纸浆具有一定颜色，会影响纸张的印刷和使用，因此加入漂白过程以提高纸浆的白度和性能。 漂白助剂 指在漂白过程中，用 于提高漂白剂稳定性，减少无 效分解或减少纤维素降解，保持 漂白后浆强度的化学药品。,11,漂白助剂的作用原理,1 加速漂白剂与发色基团的作用 2 提高各种漂白剂的利用率 3 改善各类漂白过程的条件 常见的漂白助剂及应用P59,12,废纸脱墨剂,废纸- 在20世纪初开始作为造纸工业的再生资源，亦称“二次纤维”。 90年代以来，对环境改善、森林保护、节约

5、能源及原材料、降低造纸成本的呼声日益高涨。 利用废纸制浆的关键工序是脱墨。,13,脱墨剂-使黏附在纸张上的油墨、颜料颗粒及胶黏物脱落所用的化学药品。 脱墨方法： （1）洗涤法-是把从废纸上脱离下来的与纸浆悬浮液共存的油墨等污物用脱水处理的方法进行污水-清水轮流置换洗涤，使油墨污物和纸浆纤维分离。 （2）浮选法-在与纸浆悬浮液共存的 油墨及污物中不断通入微小空气气泡 ，使气泡吸附油墨及污物并浮到表面 然后排除。,14,脱墨剂的种类及其各成分的作用P65,种类： 碱类和过氧化物 表面活性剂类 螯合剂类 吸附剂类 成分： 无机成分和有机成分,15,四、消泡剂,泡沫是制浆、造纸及废液处理中一个较为严重

6、的问题。缺乏对泡沫足够的认识和控制能导致减产或降低产品质量，还能造成环境污染。,16,泡沫的形成 消泡剂-用于消除各工艺过程中出现泡沫的化学品。 作用原理-主要是降低液体的表面张力，即消泡剂能在泡沫的液体表面铺展，并置换膜层上的液体，使液膜层厚度变 薄至机械失稳点而达到消 泡目的。 几种重要的消泡剂P71,17,五、废液治理剂,制浆造纸工业是一个产量大、用水多、消耗化学药品多、污染严重的工业。随着人们环境意识的增强和废液有害物质的不断发现，对废液排放标准要求越来越高。 处理废液的最佳方法是厂 内处理，但我国目前还是采取 厂外处理法，所用的处理剂 称为废液治理剂。,18,絮凝剂,是指能使溶胶变成

7、絮状沉淀的凝结剂。 絮凝原理：造纸废液中杂质的粒径分布10-110-7cm，其中在10-410-7cm范围细而轻的粒子是造成浑浊和颜色的主要原因。它们在水中不易沉淀，需加入药物改变物质的 界面特性，使胶体聚合，形成易于 沉淀或上浮分离的大颗粒。,19,废水溶液中，胶体粒子大多带负电荷，它们吸引水中的阳离子而排斥阴离子，使胶体粒子得以稳定。因此胶体粒子表面附近阳离子浓度高于阴离子，使胶体粒子表面形成Zeta电位。 絮凝剂多为电解质，加入水中电解出带相反电荷的部分与胶体粒子的电荷 中和，粒子间斥力消失，便 可形成大颗粒沉淀，水即 澄清。,20,絮凝剂的种类P74,无机絮凝剂：硫酸铝、氯化铝等 有机

8、絮凝剂：聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠等,21,生物处理剂,利用生物处理剂对造纸废水处理是今后废水处理的发展方向之一。 生物处理剂：活性淤泥、微生物 处理剂、生物活性炭、酶制剂等。,22,第三节 抄纸用化学品,抄纸是将制浆工序制备的浆料生成原纸的过程。 抄纸化学品包括功能化学品和过 程化学品。 功能化学品提高抄纸质量和 功能；过程化学品提高纸机 效率、减少纤维和填料损失。,23,常用抄纸化学品：施胶剂、增强剂、助留助滤剂。,施胶剂：用以延迟纸和纸板被水或水性溶液渗透的化学品。 浆内施胶剂：在纸页形成前对纤维施胶用的胶料。主要作用是提高纸张的抗水 性和抗油性。 机理：是通过在纤维表面形成 一个憎水层来实

9、现。,24,表面施胶剂：用于处理纸面的胶料。 表面施胶：是在纸或纸板的两面，以含有一种或多种物质的水分散液在特定的设备中进行施胶的一种方法。 施胶方法：a、机内施胶 b、机外施胶 常用施胶剂：淀粉及其改性物 动物胶 松香胶等,25,增强剂：用于提高纸和纸板物理强度的化学品。,浆内增强剂根据使用效果不同，分为增干强剂和增湿强剂两种。 增干强剂是指在造纸过程中增强纤维间的结合，以提高纸张的物理强度，而不影响湿强度的化学品。 干强剂作用机理：增加纤维 间结合的表面积提高纤维 间的结合强度改进结合键 的分布，对纤维强度没影响。,26,增湿强剂：指能使纸张完全被水浸湿或被水 饱和时仍能保持其部分强度的化

10、学品。,湿强度：是纸遇水或在潮湿环境中，纸张纤维间相互结合能力的大小量度。有些工业用纸需要有较高的湿强度，如：钞票纸、药棉纸、手巾纸、膏药纸等。 增湿强剂分为永久性和暂时性 两种。 永久性增湿强剂用在包装材料中。 暂时性增湿强剂用在一次性外衣等。,27,作用原理：由于纸页相邻纤维间羟基键的结合力容易被水分解或减弱，水的润滑作用也能引起纤维间的滑动而降低强度。湿强剂加入制浆中时，经酸化或高温处理在纤维中生成交联状的高分子聚合物，能显著增加纸张湿强度。 主要有两种机理： （1）与纸的纤维交联，在树脂-纤维间形成化学键。 （2）自身交联的树脂分子先形成网膜， 对纸的纤维交织起保护作用，降低纤维 的润

11、张，而不一定与纤维产生化学反应。,28,助留剂、助滤剂：用以提高造纸过程中纤细物和填料留着率的化学品。,由于打浆作用形成细小的纤维、加入填料和其他化学品均会在浆料和白水系统中生成纤细物，纤细物在造纸机和湿部系统中起重要作用，如不稳定控制将会使纤维、填料等大量流失，增加原料消耗，且使成纸质量下降或波动。 作用机理：一般是通过胶体吸附 和机械截留来实现。,29,第四节 涂布加工用化学品,涂布加工是提高造纸质量、增加造纸性能、满足用户要求的重要手段。 涂布加工过程用的涂布剂主要用以 防止液体和气体渗入纸品或 防止纸氧化退色及增加纸张 功能。 涂布剂：涂布颜料、胶黏剂、 分散剂、其他助剂和溶剂组成。,

12、30,一、涂布胶黏剂,涂布胶黏剂:涂布加工中能使颜料相互黏合，并黏着于原纸，使涂布纸有良好的亮度和印刷性能的化学品。 涂布胶黏剂的功能：用作水溶液或分散液，既是颜料的分散介质又是运载介质 能使颜料或干燥涂布面与纸面 黏着使颜料和涂料具有保水性 提高涂布纸的印刷适用性使 涂布层具有耐水性能等。,31,二、涂布颜料分散剂,定义：使固体颜料粒子呈悬浮状态，防止在流体介质中凝聚或沉降，降低高浓涂料粘度 使之具有良好流动性而加入的化学品。 主要作用：分散颜料，使之在涂布 剂中不易结成较大的颗粒，引 起涂料的不稳定；涂布过程中 均匀分布涂层薄且光滑，具有较高 遮盖力，提高涂布质量。,32,三、涂布消泡剂、

13、阻泡剂,阻泡剂作用：防止涂布过程中吸入空气而产生泡沫。 消泡剂作用：消除涂料系统中已产生的泡沫。,33,四、涂布防腐剂、防霉剂,防腐剂：是防止酪素、淀粉等天然胶黏剂配成涂料在加工涂布过程中发生变质。 防霉剂：对涂布纸赋予抗酶 性能，提高纸的使用价值。,34,五、涂布用憎水剂、防水剂,憎水性：指纸有不透水滴的性质，能防止水的渗透，通过使构成纸的纸浆纤维表面疏水化，增大其与水的接触角，可赋予纸页憎水性。 防水性：指纸张不仅对水而且 对蒸汽都有防止透过的能力，是 靠树脂之类的物质填充纤维间的 空隙来达到目的。 如：石蜡等。,35,第五节 其他造纸用化学品,荧光增白剂：一种无色的有机化合物，它能吸收人眼看不见的紫外线，然后再发射出人眼可见的蓝紫色荧光。 荧光增白剂能显著提高作用物的 白度和光泽，所以被广泛用于 纺织、造纸、塑料及合成洗涤 剂等工业。,36,阻燃剂,是指能够提高纸张的防火阻燃效率，点燃后仅碳化而不燃烧的化学品。 常用的阻燃剂：聚磷酸铵、锑化物等 燃烧的基本要求：燃料、热、氧 作用原理：阻燃剂在点火后分 解吸热，并放出不燃性气体 稀释可燃性气体