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多功能消泡剂

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多功能消泡剂

多功能消泡剂在造纸工业中的运用与发展

                                          

    因为纸浆纤维具有高度的亲水性, 水分子能参与广泛的氢键结合, 当纸与水接触时纤维—纤维结合被纤维—水键合取代, 因而, 纸和纸板被水渗透后,其机械强度几乎悉数损失,一般只能保持干纸强度的4%~10%。[1]而在工农业技术、日常日子的实践运用中,很多纸张如照相纸、钞票纸、育苗纸等都要求纸张具有较高的湿强度。因而,常通过添加化学助剂(多功能消泡剂)提高纸的湿强度。此外,在纸浆中加多功能消泡剂,又可给高速纸机的操作创造更为有利的条件。

    1· 多功能消泡剂的效果机理[2]

    参加纸桨中的多功能消泡剂通过纸的干燥处理发作化学变化,使纸张在水中不易胀大,然后发生湿强度,其效果机理首要包含以下几个方面:

    (1)参加纸浆中的湿强树脂一般为低分子且溶于水的初期缩合物, 参加纸浆能渗透到纤维的外表和内部,并缩聚成高分子聚合物,使得树脂与相邻纤维间的部分羟基结合, 构成抗水的亚甲基醚键等共价键,因而使纸张发生必定的湿强度。

    (2)湿强树脂的部分高分子聚合物沉积于纤维间, 与相邻纤维间树脂分子构成网状结构的无定形交错,限制了纤维彼此间的活动,相应地就减少了纤维的润胀和纸页伸缩变形等功能, 然后添加了纸的湿强度。

    (3)部分湿强树脂分布于纤维外表,因为树脂成熟后具有持久不变且溶于水的性质, 然后阻挠了水分子深化纤维空隙中, 防止纤维因吸水胀大而损坏纤维结合,因而添加了湿强度。

    (4)加热或其它化学条件下,能本身聚合固化或与纤维素反响构成共价键。

    2 ·影响藏着率和效果的要素[3]

    多功能消泡剂的效果效果受很多要素的影响, 把握和了解这些要素, 对往后更好地运用多功能消泡剂会有很大的协助。

    2.1 纸浆打浆的影响

    一般来说,纸浆的打浆度越高,纤维外表积越大,纤维对湿强树脂吸附才能就越大。因而,在必定的打浆度范围内,纸的湿强度随打浆度的提高而添加。

    2.2 硫酸铝的影响

    在纸浆中,一方面存在适量的硫酸铝,能够改进各种类型树脂的藏着率和湿强度,另一方面,阴离子树脂有必要在硫酸铝协助下才干激烈地吸附在纤维上,然后起到湿强效果。

    2.3 pH 值的影响

    pH 值对树脂的成熟和在纸张中的藏着率有很重要的影响。如脲醛树脂在储存和装备树脂液时,为保持其良好的稳定性和防止树脂分子过早敏捷聚合,有必要控制pH 值在7 以上,但为使树脂敏捷凝聚而存留在纸浆上,在参加树脂前,纸浆的pH 值应控制在4.0~4.5 左右, 并应参加必定量的硫酸铝以使树脂藏着充沛,又如在运用三聚氰胺甲醛树脂液前,纸浆的pH 值也应控制在4.0~4.5 左右。

    2.4 纤维质料的影响

    对不同种类的浆料, 同一多功能消泡剂的湿强效果有所不同。如聚酰胺环氧氯丙烷对纸浆的湿增强效果有所不同, 它对木浆的湿增强效果显着高于草浆和棉浆。

    2.5 残余化学物质的影响

    纸浆在施加树脂前有必要充沛洗净, 浆猜中即使含有少量蒸煮溶液, 未洗净氯化物或残氯等都会影响湿强树脂的运用效果。

    3· 常用造纸多功能消泡剂

    3.1 改性脲甲醛树脂

    传统脲甲醛树脂(UF)因为有游离甲醛的危害,近年来国外已经开端禁用, 而一些不含甲醛的多功能消泡剂成本大多较高, 因而人们开端对改性脲甲醛树脂进行研究。李晓宣等[4]研究了以乙二醛部分或悉数替代甲醛组成脲醛树脂的组成条件以及产物对纸发生的湿增强效果。结果表明,产物无甲醛污染,固含量和粘度适中,储存稳定性好且湿强效果显着,适于用作纸张多功能消泡剂。

    3.2 改性三聚氰胺甲醛树脂

    由甲醛和三聚氰胺反响生成的三聚氰胺甲醛树脂(MF),其酸性胶只有在浓度较低(<6%)时才是稳定的,别的树脂液中的游离甲醛含量较高,固化要求的pH 值(4~4.5)较低,故运用时比较费事,并对纸张白度及耐久性都有不良影响,而改性MF树脂改善了MF 树脂的某些功能,在造纸工业上运用更为广泛。

    沈一丁等[5]在组成MF 树脂时参加满足量的甲醇或其它醇类作为改性剂制成改性MF 树脂, 改性MF 树脂在涂布中可作为抗水剂, 别的与聚酰胺环氧氯丙烷配合可作为中性抄纸用湿增强剂。

    3.3 聚酰胺环氧氯丙烷树脂(PAE)

    作为多功能消泡剂,PAE 树脂首要用于一次性的日子用纸和医疗用纸,如手巾纸、药棉纸等。别的也用于照相原纸、液体包装用纸和食品包装用纸中。

    PAE 树脂特色:A 无毒无味, 不含甲醛类的多功能消泡剂;B 可在pH 值4~10 的范围内广泛运用;C 具有高效湿强效果,当用量在0.5~1.0 时,相对湿强度可达14%左右,因而用量少;D 其损纸收回简单,可在pH 值10 条件下进行打浆;E 具有良好的吸附功能, 较高的干强度和暂时的湿强度;F 含PAE 的纸页刚度低。

    因为含PAE 树脂的纸页刚度低, 成纸接页困难,人们对其进行改性,首要改性产品是由已二酸、二乙烯三胺和乙醇胺组成的聚合物, 用环氧氯丙烷进行环氧化后所得。这种改性产品,储存时间加长,使纸张的相对湿强度添加(当参加量为1%时,相对湿强度到达35%左右), 而且还可使纸张具有良好的韧度和塑性。PAE 树脂及其改性产品在中性、弱碱性条件下固化,可减轻废水污染,削弱对造纸设备的腐蚀,同时,生产出的纸中不含游离甲醛,防止了纸张日久泛黄的特色,也对人无害,因而被广泛运用。但该类产品成本较高。

    3.4 聚乙烯亚胺树脂(PEI)

    PEI 是一种多支链聚合物,运用于造纸工业始于二十世纪四十年代末的欧洲, 是由乙烯亚胺单体在酸催化下聚组成的,其分子中存在伯、仲、叔三种胺基基团,在pH 值8 以下胺基很多质子化,而使树脂成为带高阳离子电荷的聚合物电解质。

    PEI 树脂特色:A 分子内没有构成共价交联的基团,故不需经固化或聚合便可取得湿强度,但湿强效果较热固性树脂差;B 普遍用于碱性抄纸中;C 当浆猜中藏着率为1%时,相对湿度到达20%左右。

    3.5 壳聚糖

    壳聚糖是现在研究为活泼的一种造纸多功能消泡剂, 是甲壳素脱去乙酰基构成的衍生物。它是高分子线形聚合物, 对纤维有满足的粘结强度和在纤维间聚桥的才能,而且它是一种天然的阳离子聚合物,分子链上具有许多正电荷中心和氢键中心, 易和纤维上的负电荷构成离子键, 和纤维上非离子外表构成氢键。因而,可用作造纸多功能消泡剂。

    3.6 二醛淀粉(DAS)

    二醛淀粉(DAS)由高碘酸氧化玉米淀粉制得。一般在pH 值4.5 左右运用。当它在浆猜中的藏着率为2%时,相对湿强度达27%。其湿强效果继续时间短。易被生物降解。可用它作卫生巾、尿布用纸的多功能消泡剂。

    3.7 新式多功能消泡剂—多官能羧酸

    因为传统的许多湿强树脂对环境的不良影响日益引起人们的重视, 造纸工业正在努力寻找一些对环境无害的替代多功能消泡剂。聚羧酸就是其间的一种。有文献报道,纸页通过某些多官能羧酸如:马来酸的均聚物(PMA)、三元共聚物(TPMA),多亚乙基马来酸(EMA)等处理后,其湿强度与干强度比值可超越60%,而且其湿强纸收回简单。但处理后的纸页耐折度和抗张才能明显下降。

    4· 结束语

    随着世界经济的不断发展,纸的用途越来越广。多功能消泡剂对某些纸和纸板产品具有重要的效果。进入21 世纪,环境保护已成为世界各国的共识,严格的环保立法要求造纸助剂有必要是低污染的化学品,且应具有生物降解性。因而, 开发新一代无污染的多功能消泡剂将成为造纸工业往后的发展趋势。


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