助留、助濾劑
助留、助濾劑在造紙工業(yè)中能提高填料和細(xì)微纖維的留著率,加速漿料濾水速度。在造紙機(jī)趨向高速化、紙漿原料嚴(yán)重缺乏和化學(xué)紙高需求的時代,助留、助濾劑更日益受到重視。
助留劑
造紙生產(chǎn)中,填料是用量最大的輔料,粒度一般都為0.2-10µm ,而紙機(jī)所用銅網(wǎng)網(wǎng)目則比較大,為40-100目,相當(dāng)于150- 250µm。一般在抄造過程中,填料只有50%左右的保留率,其余一半會隨白水流失。助留劑具有凝結(jié)及絮凝作用,所以用它來提高紙料中細(xì)小纖維和填料保留率,降低水中細(xì)料固含量。
助留劑的品種很多,按助留劑本身的結(jié)構(gòu)和物性可分為無機(jī)物、有機(jī)高分子聚合物、表面活性劑,其中有機(jī)高分子聚合物的助留劑共有23個種類,主要是以有機(jī)胺(銨)鹽的衍生物為主,還有聚氧乙烯(PEO)、淀粉等,其中以聚丙烯酰胺最具代表性。
聚丙烯酰胺有各種改性產(chǎn)品,作用機(jī)理主要是由交聯(lián)形成的絮凝作用,出于絮凝作用考慮,可用分子量為100萬以上陽離子或陰離子型高聚物。如:淀粉丙烯酰胺接枝共聚物St—PAM 可明顯提高紙漿的絮凝速度,增大紙漿和滑石粉在銅網(wǎng)上的留著率,助留率可達(dá) 12.3%。
近年來,由于造紙機(jī)械速度增高,促進(jìn)了雙網(wǎng)化的進(jìn)展,對填料留著率提出了更高的要求。有人提出了復(fù)式控制系統(tǒng),如利用微粒絮凝作用的海德羅科爾系統(tǒng)。該系統(tǒng)由日本聯(lián)合膠體公司開發(fā),先加高分子陽離子型聚合物,然后加特殊的無機(jī)顏料,成復(fù)式控制系統(tǒng),特征是既能保證紙張質(zhì)量,又能提高填料及紙漿的留著率,同時還能改善濾水性。
助濾劑
助濾劑是為提高從抄紙網(wǎng)部來的濕紙的濾水性、脫水速度而添加的化學(xué)藥品。助濾劑主要能使細(xì)微纖維在纖維表面上絮凝,起減少濕紙孔目堵塞和增加透過性作用。濾水作用和留著作用在促進(jìn)分散的絮凝這一點(diǎn)是相通的。所以兩者在性能方面有許多相似之處。助濾劑的種類主要有聚乙烯亞胺,聚丙烯酰胺,聚胺基酰胺,陽離子乙烯系列的聚合物等。初期使用的助濾劑為聚乙烯亞胺。之后由于聚丙烯酰胺降價以及各種改性聚丙烯酰胺的研制,漸漸以應(yīng)用PAM為主。
聚丙烯酰胺系(PAM)是由出現(xiàn)被限制詞語在濃禁發(fā) 硫酸中水解生成丙烯酰胺禁發(fā) 硫酸鹽,經(jīng)堿中和生成丙烯酰胺,在無機(jī)氧化物引發(fā)下生成PAM。 PAM在效果上勝過其他品種,添加量在0.01%-0.015%濃度時,單程留著率可以增加35%-45%。由于聚丙烯酰胺的陰離子、陽離子可兩性自由改變,其分子量也可自由選擇,便于研制不同目的的相應(yīng)產(chǎn)品。其中陽離子型聚丙烯酰胺(CPAM)品種最多,預(yù)計(jì)CPAM是今后發(fā)展的主要產(chǎn)品。
水處理絮凝劑
制漿造紙產(chǎn)生的污水量很大,是造紙工業(yè)環(huán)境保護(hù)的主要課題,已日益為各國所重視。污水處理的辦法很多,近年來使用表面活性劑作為絮凝劑取得了明顯效果。
水處理絮凝劑可分為無機(jī)和有機(jī)兩大類。無機(jī)絮凝劑主要以禁發(fā) 硫酸鋁為主,它不僅用于自來水的凈化,而且也作為工業(yè)用水和廢水的凈化劑。由于價格低廉,操作簡單,無毒,無腐蝕性,目前仍被廣泛應(yīng)用。有機(jī)絮凝劑的主要品種,以合成高分子為主,分子量范圍從幾千到幾十萬,有機(jī)高分子絮凝劑有四種,可分為陰離子型、弱陰離子型、非離子型、陽離子型。其中陰離子型、弱陰離子型、非離子型一般用于工業(yè)廢水處理,陽離子型主要用于生活污水和工業(yè)廢水的有機(jī)污泥脫水處理。合成的有機(jī)高分子絮凝劑從出現(xiàn)到現(xiàn)在,使用最多、最普遍的還是PAM 。因?yàn)镻AM可引入部分離子基團(tuán)(羧基),使分子鏈伸長,引入部分離子基團(tuán)而產(chǎn)生靜電作用,從而防止在分子接近時極性基的封鎖和內(nèi)部消耗,起到分子量高、使吸附活化點(diǎn)的極性基有效的作用。預(yù)計(jì)
今后絮凝劑的發(fā)展仍以PAM及PAM的衍生物為主。
干增強(qiáng)劑
干增強(qiáng)劑用于提高紙張的抗張強(qiáng)度、耐破度、耐折度和挺度。其主要作用是增強(qiáng)纖維面的內(nèi)結(jié)合力。
最初使用的紙張?jiān)鰪?qiáng)劑是天然高分子化合物—淀粉和植物膠,主要利用它們有較強(qiáng)的粘著力這一特性,后來發(fā)展用氧化淀粉和陽離子淀粉等淀粉衍生物,除了起增強(qiáng)作用外,還可提高紙張的施膠度。50年代后期開始使用高分子聚合物,水溶性樹脂,如聚丙烯酰胺、聚胺、聚酰胺型陽離子增強(qiáng)劑和聚丙烯酸型陰離子增強(qiáng)劑等。尤其是陽離子型聚丙烯酰胺,它可在酸性、中性或堿性條件下使用,對提高紙張干強(qiáng)度效果顯著,可使包裝紙及紙袋的耐破因子提高20%以上,可提高堿法闊葉木紙漿紙頁及未漂禁發(fā) 硫酸鹽紙張干強(qiáng)度,提高低定量新聞紙及廢紙的干強(qiáng)度,還可改進(jìn)紙箱的耐壓強(qiáng)度及用作紙頁補(bǔ)強(qiáng)劑等。所以使用干增強(qiáng)劑的趨勢是以陽離子聚丙烯酰胺及其復(fù)配系列產(chǎn)品替代各種類淀粉及植物膠。
濕增強(qiáng)劑
在打漿機(jī)中使用濕增強(qiáng)劑,可使纖維間發(fā)生聚合,從而增加紙的濕強(qiáng)度,它可使干燥紙?jiān)俳窈鬂駨?qiáng)度不降低太多,并提高折疊耐久性。常用的濕增強(qiáng)劑有脲醛樹脂(UF),聚禁發(fā) 乙撐亞胺(PEI)、環(huán)氧聚酰胺(EPAM)以及丙烯酰胺類聚合物等。從濕增強(qiáng)劑方面,已逐漸地用 EPAM樹脂代替UF樹脂及MF(三聚禁發(fā) 氰 劇毒產(chǎn)品胺甲醛)樹脂,在應(yīng)用技術(shù)方面又確定了EPAM樹脂與陰離子性PAM樹脂并用的新型使用技術(shù)。
纖維分散劑
纖維分散劑的主要作用是使纖維均勻地上網(wǎng),減少纖維絮凝,改進(jìn)紙料成形。纖維分散劑能使纖維表面形成雙分子層結(jié)構(gòu),外層分散劑極性端與水有較強(qiáng)的親合力,增加被水潤濕的程度,并因靜電斥力而遠(yuǎn)離,達(dá)到分散的效果。常用的分散劑主要有天然樹脂膠和合成有機(jī)高分子聚合物。其中合成有機(jī)高分子聚合物有部分水解的聚丙烯酰胺(PAM)、聚氧化乙烯(PEO)等,PEO具有高度的黏性,水溶性好,潤滑性好等特點(diǎn),在高檔衛(wèi)生紙中添加 0.05%以下,就能取得良好的分散效果。有部分水解PAM可以使懸浮液中的固體分散粒子被液相載體充分潤濕和均勻分散,并使體系的分離、聚集和固體微粒的沉降速度降至最低,以維持懸浮液最大的動力學(xué)穩(wěn)定性,起到分散劑的作用。今后應(yīng)大力開發(fā)高分子表面活性劑分散劑。