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1、造纸湿部化学助剂—助留剂湿部化学助剂(1）功能性化学品,例如增干强剂、增湿强剂、施胶剂、填料和色料等;(2)过程化学品,例如助留剂、助滤剂、消泡剂和防腐剂等。它们总的目的在于提高纸机的操作性能和产品质量。具体来说,包括改善纸的结构性质、表观性质、屏蔽和阻抗性质(施胶度)、耐久性质、留着和滤水性质等。纸页成形过程是湿部化学最重要的应用领域,而助留剂又是最重要的过程助剂。HotTip助留剂的作用助留剂的作用原理其效能影响因素及改进方法常用助留剂4123Contents助留剂作用1234function改善浆料的滤水性减少施胶剂的分解减少湿部沉积物的形成减少纸页的两面差1.1减少纸页的两面
2、差纸页的两面差主要来自于细小纤维和填料在纸页Z向分布的不均匀性。当抄造手抄纸页或用低速实验室纸机抄纸时，在不加助留剂的情况下，纸页网面的填料含最最高(见图1)。这是因为在这种情况下填料的留着主要依靠过滤作用，靠近网面纤维层的密度较高，对细小组分的过滤效果最好。对于生产用长网纸机抄造的纸页,其填料的Z向分布与手抄纸页相反,网面的填料含斌最低(见图2)。这土要是因为在高速纸机上,由于脱水板产生的压力脉冲和真空对靠近网面纤维层造成冲洗作用,使纸页网面的填料含斌较低。夹网纸机所生产纸的填料Z向分布为:两个网面填料含量低,中间层填料含嫩高(见图3)。其作用机理与长网纸机相同,均由“冲洗”作用所
3、致。当使用合适的助留hlJ时,可明显改善填料在纸页Z向分布的均匀性(见图4)。这是因为添加助留剂后,使填料颗粒能够吸附在纤维_f:,其作川机理土要是胶体作川机理,不同于过滤和“冲洗”机理。1.2改善浆料的滤水性在不使用助留剂的情况卜,浆料在网上脱水时细小纤维和填料容易堵塞纤维间的空隙,降低脱水速度。随着纸的定量增加和细小组分的增多,浆料脱水速度‘卜降幅度增人。使用助留剂一方面能减少循环自水中的细小组分含量,另一方面有利T.细小组分吸附在纤维上,减少对湿纸页空隙的阻塞,从而改善浆料的滤水性。1.3减少施胶剂的分解胶料的吸附斌与纸料中齐组分的比表而积成正比.细小纤维和填料几有较高的比表面
4、积,因此比纤维吸附更多的胶料。当细小组分留着不佳时,会有较多的胶料随之进入白水。当白水温度较高和循环次数增加(即在白水中停留时间较长)时,胶料会发生分解,从而降低施胶效果(见图5和图6)。使用助留剂可提高细小组分的留着,因而提高胶料的留着,减少施胶剂的分解,提高施胶效率.1.4减少湿部沉积物的形成一般地说,造纸湿部沉淀物累积的速度随着循环自水中细小组分含最的增加而增快,因此提高助留效果可以避免沉淀物的快速累积。当然,沉积物的形成还与未留着物质的化学性质和粘性、细菌和真菌的生长最以及各种离子的浓度等密切相关。作用原理助留剂的助留机理土要包括静电中和、电荷补丁、聚合物架桥和网络捕集等。这
5、些作用井不是相互独立的,例如,高分子量的阳离子聚合物既能中和.悬浮颗粒的表面电荷.也能在颗粒间形成桥联,而且聚合物链形成的网络还能捕集细小组分。Actionprinciple聚合物架桥电荷补丁双元助流系统微粒助流机理2.1聚合物架桥高分子量的阳离子聚合物能与纸料组分带阴电荷的表面相互作用,其很高的分子址(儿百万至上千万)能使聚合物在相邻颗粒间架桥,其桥联的距离己越过相邻颗粒的静电作用力范围。而且这种桥联作用能够经受中度水利剪切作用力(见图14)。利用透射电子显微镜可以观察到吸附在纤维表面的聚合物的链向外伸展,其长度与助留剂分子链相一致(见图15)。2.2双元助留系统双元助留系统通常是
6、先向纸料中加入高阳电荷密度低分子量的聚合物(例如CPAM、PAC、硫酸铝等),在纸料组分表面形成阳离子补丁,然后向纸料中加入高分子星的阴离子聚合物(例如APAM),其吸附于颗粒表面的阳离子补丁上,它的链与另一颗粒表面的阳离子补丁相连,从而形成桥联(见图16)。这种桥联是很强的,有时会导致不均匀的纸页成形,当用硫酸铝形成阳离子补丁时,抄纸系统的PH值应低于6,或者在加入高分子最阴离子聚合物之前硫酸铝与纸料的接触时间必须很短,仅几秒钟,这种情况下,抄纸系统的PH值可高于6,甚至在碱性。双元助留系统阳离子聚合物的加入点通常不十分严格(一般在纸机筛前),但阴离子聚合物经常在纸机筛之后加入。2
7、.3电荷补丁当中等分子星高电荷密度的阳离子聚合物(例如PEI)被加入纸料时,它吸附于.带负电荷的纸料组分表面形成阳离子补丁,这种阳离子补丁又吸附到相邻颗粒上带负电荷的表面,因而产生絮凝(见图7)。上述作用称为电荷补丁机理。利用电子力显微镜(AFM）可以观察到吸附在带相反电荷颗粒表面的阳离子补丁的分子形状(见图18)。2.4微粒助留机理微粒助留机理包括聚合物桥联和电荷中和。高分子量阳离子聚合物(例如CPAM或阳离子淀粉)在纸机压力筛之前被加入,阴离子微粒(例
