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造纸用化学品chemicals for paper making

时间：2020-03-01 来源：网络 浏览：
在制浆、抄纸和纸加工过程中，用以处理纤维原料、纸浆和原纸的化学品。其涉及面广、门类繁多，根据习惯命名和造纸工业中使用的普遍性，粗略分为两大类:①常用化学品，是大多数纸张生产中不可少的化学品。例如硫酸盐制浆用的氢氧化钠（烧碱）、硫化钠；纸浆漂白用的液氯（见氯气）、次氯酸钙；纸张施胶用的松香、硫酸铝（明矾）等。②精细化学品（见精细化工），是满足某种需要而添加的特殊化学品。例如用漂液漂白纸浆时，加入氨基磺酸，可减少纤维素降解，保持纤维素强度等。这种分类也带有任意性，因为一种精细化学品经长期使用，可成为常用化学品。反之，常用化学品经改性后，可成为有特殊性能的精细化学品。根据造纸用化学品的性能和用途，大致分为以下十几类：
　　蒸煮剂 　在蒸煮工序中，为将木素从植物纤维中脱除所加的化学品。制浆方法不同，使用的化学品也不同。如碱法（包括硫酸盐法、苛性钠法、石灰法）以氢氧化钠、硫化钠、石灰等为蒸煮剂；酸性亚硫酸盐法以亚硫酸氢钙（或镁）为蒸煮剂；中性亚硫酸盐法以亚硫酸钠和碳酸钠为蒸煮剂；氧碱法以氧和氢氧化钠等为蒸煮剂。以氢氧化钠和硫化钠为蒸煮剂的硫酸盐法具有得率高、纸张强度好等优点，在制浆工艺上占主导地位；近年来发展的蒽醌-烧碱法可加速脱除木素，缩短蒸煮时间，提高纸浆得率，为很多制浆厂所采用。
　　漂白剂 　用以除去纸浆中残留木素和有色物质的化学品。分化学浆漂白和机木浆漂白两类。化学浆漂白常用氧化性漂白剂，例如液氯、次氯酸钠（或钙）、过氧化氢等，进行一段漂白，也可用液氯－氢氧化钠－次氯酸盐－二氧化氯（或亚氯酸钠）等多段漂白。用次氯酸盐一段漂白时，加入氨基磺酸，可减少纤维素降解。机木浆漂白多用还原性漂白剂，例如用连二亚硫酸锌（或钠），也可用过氧化氢、过氧化钠等氧化性漂白剂，尚需加入硅酸钠作缓冲剂，硫酸镁作稳定剂，以调节酸值和防止微量重金属离子对过氧化物的催化分解作用。
　　施胶剂 　用以延迟纸和纸板被水或水溶液渗透的化学品。分为浆内施胶剂和表面施胶剂两类。浆内施胶剂是在纸页形成前对纤维施胶用的胶料，主要是松香皂，还有蜡乳液和硬脂酸皂等。这类胶料必须在有酸性明矾（硫酸铝）存在下，生成絮凝物沉积于纤维间，才能使干燥后的纸页有抗水性，也称为“酸性施胶剂”。用酸性施胶剂施胶的缺点是纸老化性能差。20世纪70年代发展的烷基烯酮二聚体和烯基琥珀酸酐等合成胶，使用时不需加入明矾，可在中性或微碱性条件下与纤维素羟基反应，而使纸有抗水性，称为中性施胶剂。用中性施胶剂施胶的纸耐久性好，可用碱性碳酸钙为填料，以提高不透明度、白度、手感和印刷性能等优点；因而受到广泛重视。用于处理纸面的胶料称为表面施胶剂，通常在造纸机的施胶压榨或压光辊中进行。常用的表面施胶剂为变性淀粉、聚乙烯醇、动物胶、藻酸钠等，可提高纸面强度、挺度和印刷性能等。某些特殊表面施胶剂，例如苯乙烯－顺丁烯二酸酐共聚物、硬脂酸氯化铬，可明显增加纸的抗水性，甲基化三聚氰胺树脂可改善纸的形态稳定性，使在较大湿度变化下变形小。
　　染色剂和调色剂 　使纸张染成各种颜色的化学品。常用的有碱性染料、酸性染料、直接染料、荧光增白剂。此外，某些染料还能起调色作用，如用未漂纸浆抄纸时，加入少量蓝色染料，能部分抵消纤维的黄色，提高白度。
　　增强剂 　用以提高纸和纸板物理强度的化学品。分为增干强剂和增湿强剂两类：
　　早期的增干强剂为淀粉、植物胶等天然产品，后发展为淀粉衍生物和羧甲基纤维素等半合成产品，但都存在用量大、效果不理想等缺点。20世纪50年代后期，将合成高聚物加入纸浆中，才有了较大进步。目前，主要的增干强剂是低至中等分子量的离子型丙烯酰胺共聚物，此外尚有聚氨酯、聚酰胺等树脂。运用少量增干强剂就可明显提高纸的耐破、耐折、抗张等物理强度；在保持纸张原有强度的条件下可用部分废纸、机木浆等廉价原料代替优质的针叶木浆；或增加填料用量，节约纤维原料等。
　　增湿强剂能使纸在被水完全浸湿后，仍能保持部分强度（称为湿强度），中国广泛应用的是三聚氰胺甲醛树脂和脲甲醛树脂。
　　助留剂 　仅用以提高造纸过程中细小纤维和填料保留率的化学品，称为助留剂，若兼具加快纸料滤水性，则称为助留－助滤剂。早期使用聚氯化铝、铝酸钠等无机产品，后来发展为使用阳离子淀粉、纤维素衍生物等半合成产品，效果均不很明显。虽有一定助留效果，但用量较大。近年来，使用的大多为阳电荷的高分子聚合物，如聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、聚酰胺、聚氨酯等。它们的长分子链可在纤维、细小纤维、填料等空隙间架桥，并与纤维表面阴电荷逐步中和以形成絮凝，从而提高保留率并增大滤水性。阴电荷的聚丙烯酰胺在铝离子存在下，发生复合凝聚作用，也可提高保留率。使用助留剂还可减少造纸机的结垢，提高运行性，降低排放废水中细小纤维、填料的含量，从而有利于环境保护。
　　消泡剂 　又称防沫剂，用以抑制和消灭造纸过程中由各种因素形成泡沫的化学品。常根据各工序的具体情况和要求选择。如废水处理要求成本低，并不致引起二次污染，可在表面活性剂中掺有一定抑泡能力的膨润土为填料；用于碱法纸浆洗涤、漂白和黑液浓缩的消泡剂，要求耐碱、耐高温，大多由烯烃类溶剂和亲油性表面活性剂组成;用于造纸机的消泡剂，要求在纸面不会形成油污点和影响抗水性，可选用硅油或硬脂肪酰胺、钙(铝)皂等组成的乳液型消泡剂。涂布消泡剂应兼具消泡和抑泡两种功能，不影响涂层光亮度和印刷性能，其组分多选用饱和醇（如辛醇）、脂肪醇酯（如磷酸三丁酯）或聚氧乙烯脂肪醇醚等多种表面活性剂组成。
　　防腐剂 　在造纸过程中，用以抑制和消灭因微生物滋生繁殖引起腐浆障碍的化学品。早期用氯气、氯胺、硫酸铜等作为防腐剂，效果不明显。后来采用汞、锡等重金属盐和氯酚化合物，有灭菌效果，但因其毒性和造成环境污染而被禁止使用。近年来已研制成一系列高效、低毒、灭菌谱广、生物降解性好的有机防腐剂，大多含有溴基、氰基、巯基、以及苯并咪唑、苯并噻唑等基团。
　　废纸脱墨剂 　能脱除书刊报纸印刷油墨，或能使粘附的树脂、塑料、胶粘物与纤维分离的化学品。早期用氢氧化钠、硅酸钠等碱性物质加热蒸煮，也有的加入烷基苯磺酸盐、烷基硫酸盐等洗涤剂，制得的纸浆色泽暗、白度低、仅适于生产一般生活用纸。目前，废纸脱墨剂以高乳化性的聚氧乙烯壬基苯酚醚、聚氧乙烯烷代酚醚等非离子表面活性剂为主体，并根据纸浆质量要求、油墨类型而配加有其他助剂组成的脱墨剂。漂白后废纸浆可代替部分阔叶木浆生产中级纸和高级纸。由烯烃类溶剂、渗透剂和乳化剂等组成新型脱墨剂，还可使橡胶、塑料、树脂等胶粘物易于与纤维分离。
　　树脂控制剂 　在造纸过程中能防止木浆游离树脂析出或废纸残留油墨凝集而造成生产障碍的化学品。早期在纸浆内加入淀粉或明胶作保护胶体避免树脂凝聚，也用氢氧化钠或明矾调节酸值以避免树脂析出，效果不明显，后来用氨羧螯合物等软水剂使与水中钙、镁、铁等金属离子螯合，消除其有害影响。近年来又发展树脂控制剂，由聚丙烯酸钠、亚甲基双萘磺酸钠等有机分散剂和聚氧乙烯烷代酚醚等非离子表面活性剂组成，可使树脂颗粒分散，粘附性降低，从而避免因凝集成团造成的障碍。
　　絮凝剂 　能使水或水溶液中悬浮的细小颗粒形成絮状沉积的化学品。常用的有明矾、聚氯化铝、三氯化铁等无机盐类。用于水处理时，用量大、排放泥渣量多。近年发展的聚丙烯酰胺型高分子絮凝剂，用量很少、效果也明显。在造纸工业中絮凝剂广泛用于废水净化。在碱回收中使碳酸钠、硫酸钠溶液澄清加快，碳酸钠用石灰乳苛化时，加速碳酸钙沉淀，加入污泥脱水机中可提高污泥干度，以便处理等。
　　涂料粘合剂 　涂布加工中，能使颜料相互粘合，并粘着于原纸的化学品。传统使用的有酪蛋白、豆蛋白、氧化淀粉、聚乙烯醇等天然或合成化合物，但不同程度地存在耐水性差、质量多变、制成涂料粘度高和流变性不良等问题。20世纪50年代发展丁苯胶乳、丙烯酸酯乳液、聚醋酸乙烯酯等作为涂料粘合剂，大多有优越粘着力和抗湿摩擦性，作为高浓涂料有良好流变性，成品有明亮光泽度等。以后又发展了羧基化丁苯乳胶，用它作涂料粘合剂可提高机械稳定性，并增加涂布纸和印刷后油墨光亮度，它已代替酪蛋白作为主要粘合剂。石油危机后，又倾向于将合成胶乳与淀粉磷酸酯等淀粉衍生物混合使用，以保证涂料质量，并降低粘合剂成本。
　　涂布加工助剂 　能提高涂料质量、赋予特殊性能，或使涂布加工操作正常进行的系列化学品。主要有:①分散剂，用以降低高浓涂料粘度使之具有良好流变性。②润滑剂，用以增进涂料流变性，降低摩擦系数、减少涂布纸在超级压光时的粘辊现象。③阻溶剂，用以提高淀粉、酪蛋白、聚乙烯醇等涂料粘合剂抗水性。可增加涂层抗湿摩擦和纸面的拉毛强度。④涂料流变性改良剂，用来调节涂料粘度以适应各种涂布工艺。降低涂料粘度的称为降粘剂，如尿素、双氰胺等；提高涂料粘度的称为增稠剂或保水剂，如丙烯酸酯共聚物、纤维素衍生物等。降粘剂可使涂料保持适当流变性，避免涂布纸产生剥落、条痕或起拱等毛病。涂布过程中还须添加消泡剂、防腐剂、荧光增白剂等其他助剂。
　　常用的造纸化学品还有毛毯洗净剂、剥离剂、防水剂、柔软剂、阻燃剂等。  
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