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化学助剂到特立尼达什么

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制纸助剂配方领会研发、及其分类和繁荣

  造纸助剂配方分析研发、及其分类和发展_能源/化工_工程科技_专业资料。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。造纸助剂能赋予纸张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,纸张的品种越来越多,质量档次也越来越高,造纸助剂的作用越发凸显出来,从某种意义来说“没有助剂,就没有现代造纸”。

  造纸助剂配方分析研发、及其分类和发展 导读:本文详细介绍了造纸助剂背景、发展及分类等,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验,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,利用其八大服务优势,最终实现企业产品性能改进及新产品研发。 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。 造纸助剂能赋予纸张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,纸张的品种越来越多,质量档次也越来越高,造纸助 剂的作用越发凸显出来,从某种意义来说“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避免 树脂障碍) 、 使产品具有某些特殊性质和功能 (如添加耐水剂使纸张具有抗水性、 添加阻燃剂使纸张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、涂布助剂和纸张二次加工用化学品四大 配方分析/成分检测/研发外包/工业诊断/技术转让 类,具体如下: 制浆助剂 蒸煮助剂 漂白助剂 废纸脱墨剂 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、 蒽醌、四氢蒽醌 氨基磺酸 多种表面活性剂复配而成 阳离子淀粉 助滤剂 消泡剂 剂 防腐剂 盐 树脂控制剂 纤维分散剂 毛毯清洗剂 功能性添加剂 浆内 滑石粉、硫酸铝等 聚氧化乙烯 酸、碱液、中性洗涤剂 有机硫、有机卤化物、季胺盐和金属磺酸 阳离子聚丙烯酰胺、阳离子淀粉 有机硅型、 聚醚型或脂肪酰胺型表面活性 松香系列施胶剂松香胶、强化松香胶、乳 液型松香胶 施胶剂 干强剂 离子型) 湿强剂 亚胺 配方分析/成分检测/研发外包/工业诊断/技术转让 中/碱性施胶剂 AKD,ASA 阳离子淀粉、聚丙烯酰胺(阳离子型、两性 三聚氰胺-甲醛、聚酰胺表氯醇树脂、聚乙烯 柔软剂 表面 处理剂 涂布助剂 分散剂 乳化剂 耐水剂 柔软塑化剂 粘度调节剂 有机硅油 纸质表面增强剂 改性淀粉、CMC,PVC 等 表面施胶剂 变性淀粉、聚乙烯醇等 六偏磷酸钠、聚丙烯酸钠 磺化油 丁苯胶乳 甘油 尿素、双氰铵等 纸张二次加工用化学品 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 速率等方面进行研究开发。 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、能源紧张 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 又发明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, 达到保护碳水化合物提高制浆得率的目的;绿氧 配方分析/成分检测/研发外包/工业诊断/技术转让 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 不仅保留了原 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 年开始了绿氧-碱法、绿氧-亚铵法制浆的研究,并在山东、河南等 地的众多造纸厂进行了大生产应用,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发展。脱墨剂主要由 NaOH、Na2SiO3、H2O2、螯合剂和表面活性剂组成。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 的脱墨剂以非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂为主如美国的 Albright 8000 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 主要有杭州化工所研制的 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 配方分析/成分检测/研发外包/工业诊断/技术转让 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,国外发达 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。近年来发展 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 纸的不断发展,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便宜等优点,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 表面施胶剂 表面施胶剂是指把施胶剂涂敷到纸的表面, 使胶料与纸 体粘接,并在纸面上附着一层近于连续的薄膜。表面施胶的留着率高,施胶增强 效果好。现在常用的表面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 由于长纤维原料供应短缺, 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张强度的下降,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张很少使用。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 配方分析/成分检测/研发外包/工业诊断/技术转让 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 年代开发并得到发展的 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 的应用和发展速度最快。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,最终增加成本和影响纸机运行性。随着纸机向 高速化和大型化发展, 使留着率更低, 因此, 选用合适的助留剂就显得更加迫切。 近年来, 助留剂的发展比其它任何助剂的发展都快。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、 配方分析/成分检测/研发外包/工业诊断/技术转让 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表面上,从而 产生一系列树脂障碍。一个日产 800 t 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、表面活性剂及螯合剂等。滑石粉能吸附胶 态树脂,使其留着在纸页中,从而避免树脂沉积在设备表面,滑石粉的价格比较 便宜,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。表 面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 影响纸张的质量。 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发展,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 配方分析/成分检测/研发外包/工业诊断/技术转让 粘度调节剂等。我国涂布助剂已基本上实现国产化。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 防腐剂 硼盐等 分散剂 纸面增光剂 柔软剂 PEO、APAM、PAAS FM、丙烯酸树脂 阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、有机硅表面 活性剂、高分子聚合物乳液等 解键剂 阻燃剂 防水剂 防锈剂 防油剂 抗静电剂 增白剂 颜料 黏合剂 分散剂 胺型或者季铵型阳离子表面活性剂 氨基磺酸盐、磷系、卤系、硼系、锑系和无机元素等 有机硅、丙烯酸酯共聚物、FM、CR、乳化腊等 BTA、亚硝酸环已胺等 含氟有机化合物 1831、TM 等 VBL、VBA、VBS、APB—L、APC 高岭土、瓷土、缎白、碳酸钙、TiO2 等 胶乳、干酪素、变性淀粉、羧甲基纤维素等 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 配方分析/成分检测/研发外包/工业诊断/技术转让 阳离子聚酰胺、脂肪酸等 有机硫、有机溴化合物、均三嗪、异噻唑啉酮类、金属 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、造纸助剂的发展 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张品种 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张的性能提出了许 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、保密纸、耐擦纸 、滤油纸、自粘印刷纸 、装璜纸 、 闪光纸 、化纤纸 、无机纤维纸等,这些纸的功能都需要添加各种功能的助剂来 实现, 因此需要大力开发具有特殊功能造纸助剂。只有造纸助剂迅速、科学地发 展,才能促进纸业的发展。 想要改进产品性能,模范生产,研发新产品,都可以寻求我们的帮助,通过 对化工产品的配方分析还原, 有利于企业了解现有技术的发展水平,实现知己知 彼;有利于在现有产品上进行自主创新,获得知识产权;有利于在生产过程中发 现问题、解决问题。通过对化工产品的配方改进,配方研发,可以加快企业产品 更新换代的速度,提升市场竞争力,因此,对于化工产品的分析、研发已变得刻 不容缓! 配方分析/成分检测/研发外包/工业诊断/技术转让