加工纸专用化学品的研究进展

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1、加工纸专用化学品的研究进展沈一丁（1957—），男，教授，博士生导师。主要从事精细高分子助剂研究。   摘要﹕介绍了造纸专用涂布黏合剂、表面施胶剂、润滑剂、分散剂、抗水剂和防水防油剂、层压纸黏合剂等。加工纸专用化学品的研究重点是绿色化学品、功能性化学品、高分子表面活性剂和特种高分子，主要产品是用以提高强度、施胶度和耐溶剂性能的表面施胶剂﹔提高油墨印刷性能的适印剂，无醛抗水剂，高分子分散剂及黏度调节剂，具有防水防油、润滑和剥离功能的有机硅和有机氟高分子。    关键词﹕涂布黏合剂﹔表面施胶剂﹔润滑剂﹔分散剂﹔抗水剂﹔高分子表面活性剂    加工

2、纸是以原纸为基础，经涂布、压纹、复合成形、整饰等特别的方法加工而形成的纸，能够赋予纸张更好的表面性能、印刷性能或其它性能。加工方式主要有涂布加工、 浸渍加工、变性加工、复合加工和成型加工等。加工纸具有更高的附加值和各种特殊性能，在造纸工业中占有愈来愈重要的地位。加工纸专用化学品主要有涂布黏合剂、润滑剂、颜料分散剂、表面施胶剂、抗水剂、防水防油剂、层压纸黏合剂等。    1 涂布黏合剂    涂布黏合剂主要有半合成高分子和合成高分子两类。半合成高分子如改性淀粉、改性纤维素和改性蛋白质，更多被用作表面施胶剂，主要品种有氧化淀粉、甲基纤维素等。后者

3、则分为水溶性高分子和水乳性高分子。合成水溶性高分子主要有聚乙烯醇、聚乙烯基　咯烷酮等，它们更多被用作表面增强剂，但成膜抗水性差，与颜料颗粒结合性不好、溶液固含量低等。改性方法主要是引入疏水性单体或轻度交联等[1]。用水性二异氰酸酯改性聚乙烯醇主要用作层压纸黏合剂[2]。    合成高分子胶乳可直接用于纸张涂布。涂布中使用的 3 大合成涂布黏合剂是丁苯胶乳、丙烯酸树脂胶乳和聚乙酸乙烯酯胶乳。这些胶乳流动性好，可调制成高浓度的涂料﹔黏结力强、耐水耐油性高，可提高纸张的干、湿强度，降低张的变形性﹔由于它们具有热可塑性，可改善纸的外观，提高超级压光的

4、效果，获得高光泽度﹔可提高适印性，降低卷曲等。因此，合成高分子胶乳在造纸工业中的应用日益得到发展。    1.1丁苯胶乳涂布黏合剂    造纸工业用涂布黏合剂使用最多的是羧基丁苯胶和丁苯胶乳，由于胶乳中苯乙烯含量大，在低温条件下干燥效果不好，容易引起粘辊障碍，抗油性能差，制得的纸张在印刷上油墨吸收快，影响了油墨的流变性，印刷纸上显得画面不清晰。当采用乙烯基　啶共聚改性时，可得到三元共聚物胶乳，具有更好的适印性。    1.2丙烯酸酯共聚物胶乳    丁二烯-苯乙烯共聚物分子中存在不饱和双键，在空气中易被氧化而降低纸张质量。丙烯酸酯共聚物胶乳的

5、突出特点在于其耐候性优越。因此在高级纸张的涂料配方中普遍采用丙烯酸酯及其共聚物作为黏合剂，所生产的纸具有表面平滑、白度高、抗老化性能好、可印刷性好等优点。    交联型丙烯酸酯共聚物胶乳分内交联型和外交联型。内交联型是分子链中含有能交联的基团如羟甲基、环氧基等，交联单体是亚甲基双丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、二乙烯基苯、丙烯酸羟乙酯等。外交联型是外加交联剂，如含有酰胺基的聚丙烯酸酯大分子链的交联可加入乙二醛等作为交联剂[3]。水性环氧交联剂和多功能团氮丙啶交联剂则广泛用作水性丙烯酸树脂分散液中的羟基、羟基与氨基的交联剂。    1.3聚乙酸乙

6、烯酯涂布黏合剂    用作黏合剂的聚乙酸乙烯酯采用乳液聚合或分散聚合生产，主要用聚乙烯醇作为分散剂，所得产品的抗水性差。可加入乙二醛树脂交联[4]、与丙烯酸酯单体共聚[5]、采用硅铝氧烷溶胶[6]作为分散剂或加入无机物复合[7]等进行改性。    1.4其它涂布黏合剂    水分散型聚氨酯胶乳涂布黏合剂已有大量报道[8－9]，但在国内尚未作为涂布黏合剂应用。主要原因是成本较高。但其对提高纸张强度、抗水性和其它性能具有十分理想的作用。作为涂布黏合剂使用的聚氨酯应具有自乳化性和反应性，可以是阳离子型或阴离子型，本身含有活性自交联基，与纸纤 维和颜

7、料能够有较强的化学键合和分子间力。较之丁苯胶乳、苯丙胶乳和乙丙胶乳，使用聚氨酯的纸张具有更优异的强度和抗水性能。    1.5涂布胶乳的其它应用    纸张浸渍是让纸张通过乳液浴，向纸内吸入并在纸张表面上挂附乳液，然后处理掉多余的乳液，最后进行高温干燥得到成纸。通过浸渍加工，可显著改善纸张的性能，如强度、柔软性、耐水性、耐热性、防伸缩性等。常用的黏合剂，如丁苯胶乳、苯丙胶乳，可用作纸张的乳液浸渍剂，其用量一般为 10％～25％。层压纸黏合剂则主要是乙丙胶乳或改性聚乙烯醇。    2  表面施胶剂    除纸浆中应用的产品外，通过表面施胶以提高

8、强度和施胶性能的产品和应用技术研究已逐步得到重视。表面施胶剂分为阴离子型、阳离子型和非离子型，大多数是水溶性高分子和水乳性高分子。    2.1传统表面施胶剂