2022年加工纸专用化学品的分析研究进展.docx

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1、精品学习资源加工纸专用化学品的讨论进展沈一丁 后者如聚乙烯醇PVA 、聚丙烯胺PAM 等，它们能在表面成膜，有肯定的黏结性，渗透性能较强，使用后简洁渗入纸纤维中，与填料粒子储存在纤维网络内部，与原纸和填料的结合主要靠分子间力；目前改性淀粉的性质能够达到一般表面施胶的要求，且其成本较低，甚至低于原浆，故仍被广泛应用；亲水性表面施胶剂对纸张纤维的亲和力较差，表面施胶后的纸张在干燥过程中，随着水分的不断蒸发和膜层的不断收缩，很简洁造成掩盖在纸浆表面的膜破裂，在印刷过程中简洁发生掉粉、掉毛现象，使强度和抗水性降低，不能应用于高性能纸种 如钞票纸、纸牌纸、海图纸、证券纸、地图纸、胶版印刷纸、白纸板、条纹

2、牛皮纸等；2.2 疏水性表面施胶剂疏水性合成聚合物又称为功能性表面施胶剂；它们既具有黏结性能，又可在纸页表面形成连续薄膜，分子中含有可与纤维有较强的化学或物理结合的基团；疏水性表面施胶剂能够渗入纸纤维间隙，并在纸表面形成疏水层或者覆膜；这样可使纸表面的耐水性、表面强度、内部结合程度、耐折度、拉毛速度等性能大大提高，削减透气度，增加挺度和平滑度，改进印刷性，提高纸的耐溶剂性；疏水性表面施胶剂可依据使用的要求，调剂分子中疏水基与亲水基的比例，引入与纸纤维结合的活性基，使其具有特定的功能和广泛的应用范畴；疏水性表面施胶剂的主要成分是碳链高分子，其分子链为疏水性的，侧基就具有各种功能基团；主要品种有苯

3、乙烯 -马来酸酐共聚物 SMA 、苯乙烯每丙烯酸共聚物水溶液 SAA ）、苯乙烯 -丙烯酸酯乳液共聚物 SAE）、水性聚氨酯胶乳 PUD ）等；国外公司的产品主要有德国巴斯夫公司的 DS 400属 SAE 类）、日本播磨公司生产的KN 500 SAA 类）、 KN 720 引发聚合，将上面制得的聚合物溶液冷却后加入30%氨水，聚合物成盐析出，再加入水，搅拌后变为乳白色液体；回收溶剂，得到苯乙烯-马来酸酐共聚物铵盐的水溶液，产品为黏稠状浅黄色透亮溶液；苯乙烯 -马来酸酐共聚物 SMA 类表面施胶剂仍可制成阳离子型，但合成较困难；可用苯乙烯-马来酸酐的共聚物制得亚胺衍生物17 ，含有 2 20的阳

4、离子基，属于弱阳离子型表面施胶剂；如用低相对分子质量的苯乙烯-马来亚胺共聚物，制备水溶性表面施胶剂，这种分散剂在高分子表面活性剂的作用下粒度可小于100 nm，具有很好的施胶成效；主要优点是抗水性好，固含量高，颗粒度好，耐高温，机械稳固性好，合成过程不用溶剂和表面活性剂，可与大量淀粉混合使用；特殊适合打印纸、书写纸、标签纸、再生纸和包装纸；2.2.2 SAA 类表面施胶剂SAA 类表面施胶剂主要单体是苯乙烯和丙烯酸或甲基丙烯酸，采纳有机溶液如苯、异丙醇等作为介质，进行自由基共聚，之后再蒸除有机溶剂，同时使羧基成盐，使共聚物具有水分散性；这类表面施胶剂呈阴离子型，且可以通过引入第3单体进行改性，

5、合成方法简洁，施胶成效优于 SMA 类表面施胶剂；第3单体主要是甲基丙烯酸、丙烯酰胺等18 19 ；2.2.3 SAE 类表面施胶剂不论是 SMA 仍是 SAA ，都是采纳以苯、甲苯等有机溶剂为介质聚合制造的，对制造和应用的操作工人以及环境带来肯定程度的污染和影响；SAE 类施胶剂主要由苯乙烯、丙烯酸酯及其它单体通过乳液共聚制备20 21 ，固含量为 20 25，主要用于喷墨印刷及复印纸；单体分别是疏水性的和亲水性的，疏水性单体可以是丙烯、乙酸乙烯酯、苯乙烯、-甲基苯乙烯、 甲基 丙烯酸烷基酯等，亲水性单体可以是甲基 丙烯胺、 甲基丙烯酸、不饱和酸酐、甲基丙烯酸羟烷基酯等22-23 ；这类表面

6、施胶剂不仅能大大提高了纸张的表面强度、施胶度、挺度、平滑度，仍较大程度地减轻了彩色印刷中串色、透印、掉毛掉粉等现象，同时在印刷性上使油墨更亮、更清楚；目前使用的 SAE 表面施胶剂多为水乳性阴离子聚合物，但在使用过程中，由于水中含有Al3+、Ca2+等，会引起乳液沉淀，对施胶性有不利影响；为了提高乳液成膜后的抗水性，最好采纳无皂乳液聚合，利用分子链上引入适量的亲水基达到分散在水中的目的，或者加入高分子分散剂进行乳化；当然，也可将合成的SAE 类表面施胶剂与改性淀粉复配使用24 ；由于加入小分子表面活性剂通常会引起抗水性的降低，采纳聚乙烯醇作为高分子分散剂具有良好的稳固和协同效应；2.2.4 S

7、AM 类表面施胶剂SAM 类表面施胶剂主要由苯乙烯、丙烯酸酯、马来酸单酯共聚物组成，具有中等相对分子质量和无规共聚结构；这种表面施胶剂通过在大分子链上引入羧基，使其成为自乳化的大分子共聚物，同时将马来酸酐酯化，形成不对称单体，使其可在水溶液中实现自由基共聚，得到的产物具有无规结构同时可以通过转变单体的配比，使共聚物具有所需要的性能引入的酯化基本身具有很好的疏水性，提高了表面施胶的成效25 ；SAM 表面施胶剂用于涂布印刷纸、涂布原纸、证券纸及复印纸等，可提高纸张的耐磨性、强度、吸油性、吸墨性、透气性及挺度；2.2.5 PU 类表面施胶剂欢迎下载精品学习资源PU 类表面施胶剂主要是聚氨酯的水分散

8、液，它能以较少用量产生较高施胶度，并可削减浆内施胶剂的用量、改善纸张性能；国外对此种表面施胶剂的讨论和应用较多26 27；主要用于涂布和胶板纸 26 28；国内尚无此类表面施胶剂的生产；PU 类表面施胶剂是一种低相对分子质量聚合物，本身含有交联基，在固化过程中形成三维网络结构，在纸的表面成膜而不发生渗透；PU 类表面施胶剂有阴离子型、阳离子型和两性离子型；可以将单硬脂酸甘油酯与甲苯二异氰酸酯进行重键加成反应，制备预聚体，通过阳离子扩链剂进行扩链并引入自乳化阳离子基；3 抗水剂随着涂布速度的加快和印刷技术的进展，对纸张的抗干、湿拉毛强度的要求更高，对抗水剂的要求也随之提高；抗水剂主要是轻度交联的

9、高分子，目前使用的抗水剂主要有交联型聚丙烯酰胺及聚乙烯醇、三聚氰胺甲醛树脂及其改性物、聚酰胺聚树脂、自交联丙烯酸树脂和碳酸锆铵等；3.1 交联型聚丙烯酰胺及聚乙烯醇抗水剂聚丙烯酰胺 PAM 与乙二醛复配，两者在干燥过程中可形成交联网络，提高抗水性；由于纸张中存在 Al3+ 、Ca2+等， PAM 又有部分 CONH2 水解成 COOH ，因此这些多价离子会与PAM中的 COOH 产生离子交联，从而在纸面形成一层耐水膜29 ；将 PVA 与戊二醛进行轻度交联的产物用作表面施胶剂，有中意的抗水成效30 ；抗水剂作为涂料的组成部分，能削减颜料、黏合剂干燥成膜后的水溶性，提高涂布纸的抗湿摩擦和拉毛强度

10、，有效改善涂布纸的印刷适性和抗水性，削减掉毛、掉粉等现象；3.2 无甲醛三聚氰胺树脂抗水剂三聚氰胺甲醛树脂抗水剂抗水成效很好，但其稳固性低且甲醛污染问题严峻30 ；在有机溶剂中制备高固含量的三聚氰胺甲醛树脂，虽然解决了稳固性问题，但甲醛释放问题仍使其使用受到限制 31 ；无甲醛抗水剂讨论正受到高度重视32 ；以乙二醛为基质的抗水剂33 防止了污染，但熟化慢、易返黄；三聚氰胺树脂抗水剂主要是以三聚氰胺与乙二醛或戊二醛制备；其抗水性能好，无游离醛释放，但成本较高，且制备困难；3.3 聚胺聚树脂抗水剂高含固量的聚胺聚树脂 PAPU 是一种新型抗水剂，可以很好地改善印刷适性33 ；这是一种改性的聚胺多

11、胺环氧氯丙烷树脂，固化速度快，几乎不需熟化，有优良的贮存稳固性、水溶性和优越的抗水性；交联剂可以是环氧氯丙烷、有机硅偶联剂等；3.4 自交联丙烯酸树脂抗水剂自交联丙烯酸树脂抗水剂主要成分是合成烯类高分子，采纳丙烯酸酯单体，可以在分子中引入交联单体，如羟乙基丙烯酸酯或羟甲基丙烯胺34 ，另外也可加入交联剂，如乙二醛、三羟甲基三聚氰胺、二羟甲基等35 ；3.5 碳酸锆铵抗水剂目前常用的抗水剂仍有金属盐类如碳酸锆铵抗水剂，其作用主要是在涂布共聚物分子链间形成协作交联来达到抗水的目的；4 其它加工纸专用化学品4.1 颜料分散剂在涂布加工过程中，分散剂的作用是给予颜料粒子以电荷，使之相互间产生斥力，掩盖

12、于各个颜料粒子表面，起着爱护性胶体作用；或在颜料粒子四周形成高黏度状态，防止粒子相互集合，以保证颜料不发生凝结和沉降现象，使颜料具有良好的流淌性和涂布适应性；欢迎下载精品学习资源离子型高分子分散剂可在颜料颗粒表面形成双电层结构，使它们相互之间产生排斥；合成所选的单体主要有丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、马来酸或马来酸酐、丙烯胺、衣康酸、烯丙基磺酸钠；低相对分子质量的高分子表面活性剂具有特别优异的分散性能36；由于其亲水基、疏水基位置以及大小可调，分子结构出现多支链化，因而对分散微粒有很好的表面掩盖及包封成效37 ；木素养磺酸盐是性能优异且成本较低的分散剂，相对分子质量为5000 10 000

13、较合适；高分子分散剂分子链含有OH 、 SO3H 、CONH 、 COOH 时，具有较好的分散成效38 39；4.2 润滑剂润滑剂可以改进纸张涂料的流平性和润滑性，并增进黏合性，给予纸张涂层以平滑和光泽， 增加可塑性，防止龟裂，改善涂布纸的印刷适应性；目前使用最广泛的润滑剂是以硬脂酸钙为 代表的水不溶性金属皂类表面活性剂40 ；硬脂酸钠类水溶性润滑剂作用也很明显，并可防止结块，但它简洁使涂料黏度提高或引起胶凝；其它润滑剂主要是石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸聚乙 二醇酯、脂肪胺类和胺类、有机硅和有机氟高分子41 42 ；4.3 防水防油剂纸张的防水防油剂主要是有机氟高分子43 44 ；如可用含氟单体与丙

14、烯酸酯或丁二烯等含不饱和键的单体共聚，形成含氟共聚物4546 ；Ameduri B47 将丙烯酸全氟烷酯单体溶液与疏水的丙烯酸酯混合，加入光引发剂，制得紫外光固化的有机氟高分子；Bongiovanni R 等48以丙烯酸全氟烷氧基氨基乙酯为氟单体制得有很好疏水性的防水防油剂；羟基丙烯酸酯或甲基丙烯酸与含氟单体聚合，再加入氟化异氰酸酯固化剂，可制得低温固化的氟碳高分子49 50；4.4 黏度调剂剂在涂布过程中，涂料的流淌性是影响其性能及涂布工艺正常进行的重要因素；在实际应用中，加入各种黏度调剂剂可使涂布剂具有广泛的适用性；降黏剂在采纳改性淀粉及干酪素涂布配方中，由于黏合剂本身黏度较大，故应加入降

15、黏剂来调剂黏度，常用的降黏剂是尿素、双氰胺和脂肪酸酯等；增黏剂主要是丙烯酸酯共聚物及其它水溶性高分子；目前丙烯酸类增稠剂的应用比较广泛，国内外一般采纳反相乳液聚合法 51 52来制备，得到的产品为流淌性乳液或粉末产品；反相乳液聚合在制备过程中需加入大量的有机溶剂和有机助剂，工艺复杂，对环境有污染53 ；因此乳液聚合制备增黏剂受到重视 5455 ；4.5 离型剂离型剂主要用于生产不干胶商标原纸、双面胶带等多种特种纸，主要起防黏和剥离性能等；离型剂主要是有机硅型的；有机硅化合物含有硅氧键 SiO骨架，硅原子上结合着有机基团，如甲基、苯基等；有机硅表面张力特别小，涂布后可形成低能表面，使水及其它物料

16、难以在其上附着；但作为线性有机硅高分子，在纸张表面涂布后， 会发生迁移，导致防粘成效降低；为此离型剂必需在涂布后进行交联，形成轻度交联的网络结构；在网络的交联点之间，链段可以较自由的运动，称为柔性链；由于溶剂型离型剂使用便利，防粘膜层物理强度较大，抗老化性能较好，所以溶剂型离型剂在有机硅剥离剂中仍占主导位置，其用量至今仍居首位；而在缩合型和加成型这两种溶剂型离型剂中，加成型一般最相宜使用在 PE 底涂剂上，而缩合型通常使用在其它底涂剂上；无溶剂型离型剂大多数为使用铂催化体系的加成聚合型高分子；其优点是能够快速固化、安全、不污染环境；缺点是涂布量高、需特殊涂布机、需要高质量基材、易在薄膜上停滞；

17、由于其成本较高，所以在使用上受到了限制；4.6 抗静电剂在特殊加工纸的生产中有时会遇到抗静电问题；作为抗静电剂使用，一般要求表面活性剂有比较大的疏水基和比较强的亲水基团；使用量最多、性能最好的是阳离子表面活性剂，其次是两性表面活性剂；阴离子表面活性剂中的一些品种也是优良的抗静电剂，如碳链较长的烷基磺欢迎下载精品学习资源酸盐、烷基硫酸盐甚至钠皂，特殊是高碳磷硫酸酯盐的抗静电性可以与阳离子相比；聚苯乙烯磺酸盐、聚乙烯基氯化铵为高分子类型抗静电剂，除可单独使用外，仍可与甘油、无机盐和白色颜料一起配制成涂料使用，再经超级压光；对于静电型一般复印纸，一般是利用表面施胶的方法涂布适量抗静电剂；5 加工纸专用化学品的进展趋势当前加工纸专用化学品的讨论重点如下；1 绿色化学品， 如无甲醛抗水剂等；2 功能性化学品，如提高强度、施胶度和耐溶剂性能为主的表面施胶剂，提高油墨印刷性能的适印剂等；其中水分散型聚氨酯涂布黏合剂和表面施胶剂，是值得大力开发的产品；环氧 交联剂和氮丙啶交联剂，就是提高涂布层强度和抗水性的主要外加交联剂；3 高分子表面活性剂， 其分子链中含有疏水基和亲水基，可依据需要调剂分子组成，使其具有不同的使用性能，如作为分散剂、乳化剂、黏度调剂剂；4 特种高分子表面涂布剂，特殊是有机氟防水防油剂和有机硅润滑剂、离型剂等；提高加工纸专用化学品的性能和质量，是生产高档纸种的必由之路；欢迎下载