表面活性剂在造纸工业中的应用和发展下【推荐】操作系统

表面活性剂在造纸工业中的应用和发展(下)

2 存在问题

表面活性剂用于造纸工业尚处于初始阶段,在表面活性剂系列产品中,用于造纸工业的产品仅占少数,与国外相比有很大的差距,存在的问题具体表现在以下几个方面。

2.1 品种少、用量少、产品专用性差

1987年西欧就能提供4538个牌号的造纸用精细化学品。在美国,1984年其品种就达到400余种,而我国目前仅有约30个品种,而且其中不少品种尚处于开发应用阶段,还未达到产品成熟期。我国目前批量生产的品种主要以仿制为主,基本是在引进国外产品的基础上或在国外文献报导、专利说明书的基础上,根据我国国情进行仿制。

从产品专用性看,存在的主要问题为:(1)把国外以木浆为体系研制的造纸助剂用于非木材纤维体系,其效果差,缺少适用于非木材纤维的专用助剂;(2)产品品种单一,未形成系列化,产品开发速度较慢,且只停留在有限的品种上。

2.2 产品应用技术的研究工作十分薄弱,跟不上市场的需求

发达国家一些造纸助剂厂非常重视应用研究,一般均有自己的产品应用技术开发部门。如美国的Hercules公司,不仅在总公司,而且在英国的分公司也拥有应用研究实验室。而我国已建成的造纸化学品生产装置都未真正达到大规模批量生产的水平其原因是受到应用技术的制约。

2.3 主要品种在技术水平和科研开发方面与国外发达国家的差距

除涂布助剂与国外差距较小且基本上实现国产化外,其它品种(如浆内施胶剂、干增强剂、湿增强剂、助留剂、助滤剂等)比国外落后,不少品种还正在开发。

面对以上存在问题,首先应该改良纸张的生产工序,加大造纸助剂的用量;其次要加大在造纸助剂的产品研发和应用技术的投入,使造纸助剂的生产专业化、系统化,令造纸助剂的使用专用化,高效化。另外我们必须正确分析造纸助剂的发展趋势,把握先机,逐步减少我国造纸助剂与外国先进水平的差距。

3 发展趋势

3.1 开发高效、低污染和合成聚合物

表面活性剂属精细化工产品,用作造纸助剂应具少量高效特性。从造纸助剂的发展过程也证实如此。如干增强剂,早期的产品为淀粉、植物胶等天然聚合物,其用量多、留着率低、效果不明显。后来发展的阳离子淀粉等半合成聚合物,虽增强了效果,但还不够理想。而近年来开发的合成聚合物阳离子聚丙烯酰胺,其用量少、效果更显著,适用的浆种和p值更广。

严格的环保立法要求造纸表面活性剂必须是低污染的化学品,且应具有生物降解性,从而减少造纸厂废水的毒性、BOD、COD等各项指标。

3.2 由酸性系统用助剂向中/碱性系统用助剂发展

由松香明矾组成的酸性施胶体系向中/碱性施胶体系发展是世界造纸工业不可逆转的趋势。随着抄纸系统由酸性向中/碱性发展,相应的大多数添加剂也必须转向中/碱性系统,如40年代开发的三聚氰胺甲醛树脂等酸固化湿增强剂,于60年代开始逐渐转向中/碱性条件下成熟固化的聚胺酰胺树脂、乙二醛改性聚丙烯酰胺和聚胺树脂等。烷基烯酮二聚体(AKD)、烯基琥珀酸酐(ASA)将会继续稳定发展,并逐渐占据施胶剂的主导地位。

3.3 功能性和过程性添加剂大量发展,并由一元化单组分转向多元化复配型

随着人们生活水平的提高,对纸和纸板质量的要求越来越高,对某些特殊用途的产品,更有特殊的质量要求。如卫生纸的柔软性、包装纸板的防潮性、建筑用纸的阻燃性、精美印刷纸的光泽度等,因此柔软性、防潮剂、阻燃性、光亮剂等各种功能性助剂也应需要而开发生产。功能性助剂的大量发展必将为造纸业创造出更多的纸种。近年来,由于造纸原料逐步由长纤维针叶木浆为主转向阔叶浆等短纤维浆,再生纤维的大量回用、纸机的大型化和复杂化、添加剂广泛应用等原因,致使生产过程极易产生粘质、泡沫、树脂、结垢沉积物等各种生产障碍,因此,在生产中必须使用防腐剂、消泡剂、树脂控制剂等各种过程性添加剂,以减少或消除以上障碍。

从助剂组分看,由一元化单组分发展为多品种复配型,以适应各种具体情况,并取得更佳的效果。如由氢氧化钠或硅酸钠等碱液组成的废纸脱墨剂,虽可脱除书刊、报纸上的墨,但脱墨浆白度低、易返黄。若在脱墨剂中添加各种阴离子或非离子表面活性剂如脂肪酸聚乙二醇脂等多种组分后,其脱墨效果更好。又如国外目前开发的助留、助滤剂向双元或多元复配型方向发展,新的系统能同时取得最佳的留着、滤水和纸的匀度。新系统的类型有:(1)双元聚合物助留剂,如添加低分子量聚胺后添加阴、阳离子PAM;(2)苯酚树脂-聚氧化乙烯;(3)硅溶胶-淀粉系统,如瑞典诺贝尔公司(EkaNobelCo.)的Compozil系统(阴离子硅溶胶-阳离子淀粉);(4)膨润土-聚合物系统,如英国联合胶体公司(AlliedColloidCo.)的Organopol系统(阳离子膨润土-阴离子聚丙烯酰胺);(5)改性淀粉-聚丙烯酰胺等。

3.4 纸面处理和涂布加工用化学品将不断增加

内添加剂往往易受生产条件(如水质、pH值、温度等)的影响,而使其效果降低。如施胶剂,与表面施胶相比,浆内施胶时胶料的留着率较低,有时还会出现施胶度波动或两面性等现象,白水排放时又将增加水污染。印刷技术的发展(高速印刷和高粘油墨的应用)使得对纸张表面强度提出更高的要求,单用内添加剂难以达到要求,但如果用阳离子淀粉或苯乙烯顺丁烯二酸酐共聚物组成的表面施胶剂对纸张进行表面处理就可使纸张表面强度达到要求。又如干增强剂,用于表面处理的阴离子PAM的增强效率可超过浆内添加的阳离子PAM5%~10%,而且前者价格也较低。又如很多特殊要求的纸种(如防水纸、阻燃纸、防锈纸等)均需要采用特殊的化学品对纸张进行表面处理。

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,要求采用如涂料分散剂、润滑剂、保水剂、粘度调节剂等涂布助剂。

3.5 发展适用于二次纤维的专用表面活性剂

由于世界范围内造纸原生纤维原料的日趋紧张及环境意识的日益增强,废纸再生作为造纸原料已成为造纸纤维原料的重要来源,许多经济发达国家都已立法支持废纸回用技术的开发研究工作,并规定了某些纸种中二次纤维的法定含量。近年来,废纸回收率和废纸在造纸原料中的占有率迅速提高废纸(二次纤维)的回用率逐年增加。回用二次纤维需解决的问题有:脱墨效率、消除生产过程的障碍和强度的补偿等。因此,必须研究开发适应低水耗、低温、低化学药品消耗的高效脱墨剂,能有效脱除不同印刷方法,不同成分油墨的脱墨剂;开发能消除生产过程所产生的大量泡沫聚积、游离树脂的析出等生产障碍的助剂。如国外大力开发了/树脂障碍控制剂。二次纤维抄成的纸强度较一次纤维差,需加入增强剂加以补偿,但一次纤维所采用的增强剂若用在二次纤维上,效果往往不理想,因此,需研究开发专用于二次纤维的化学品。

3.6 发展能大幅度改善环境的造纸助剂类表面活性剂

为保护环境,增加纸厂回收纤维用量,减少或避免污水排放及封闭白水循环工艺,均需大量新型化学品。如开发先进的助留助滤体系,使细小纤维和填料的流失大幅度降低,采用中性或近中性施胶剂使白水中硫酸铝的含量大幅度减少,从而减少白水的污染负荷。在生产生活用纸时,采用暂时性湿增强剂代替永久性湿增强剂,使其在下水道中易于分解而不造成污染。

3.7 根据我国国情,大力开发适用于非木材纤维用的造纸表面活性剂

我国造纸原料的结构中,非木材原料占60%以上,草浆用量约占全世界草浆总量的75%。麦草浆、芦苇浆等非木材纤维浆纤维短、聚合度低、杂细胞含量高、保水值高,这些缺陷不仅影响纸张的质量和抄造性能,而且还严重地影响纸张的印刷适性,造成断纸、掉毛掉粉、糊版等现象。为了克服这些缺点就急待开发非木材纤维专用的增强剂、助留助滤剂等各种助剂。国外所开发的化学品尚未有针对非木材纤维原料的,国内也曾对英、美、日等国的增强剂进行过应用试验,结果发现对木浆有明显效果的增强剂或助留助滤剂,在相同的条件下,对草浆等非木材纤维效果甚微。这就更说明国内必须开发研究非木材纤维专用的造纸化学品。

4 结束语

综上所述,表面活性剂在造纸工业制浆、湿部、表面施胶和涂布加工等过程中都有着极其广泛的应用。随着我国造纸工业的高速发展。造纸化学品作为精细化工新领域,已列入国家重点发展的高新技术。我国是一个造纸大国,也必须成为造纸化学品的开发大国。作为造纸化学品的重要组成部分的表面活性剂,在造纸工业中必将发挥越来越重要的作用。

信息来源：中国造纸助剂网

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