造纸化学品-第五组.ppt
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1、本组成员:李本组成员:李 强强 陈思卉陈思卉 吴瑞强吴瑞强 史军涛史军涛 林贞翔林贞翔 施宗楠施宗楠 刘刘 宽宽 曹玉惠曹玉惠造纸化学品及其应用造纸化学品及其应用Chemicals for papermaking 造纸的步骤造纸的步骤纸浆来源各类化学品的作用选取所需化学试剂造纸造纸纸浆提取方法在造纸工业中,造纸化学品的应用对纸张的在造纸工业中,造纸化学品的应用对纸张的质量和生产的经济性起着决定性的作用。质量和生产的经济性起着决定性的作用。它们能赋予纸张各种优异的特殊性能(如抗它们能赋予纸张各种优异的特殊性能(如抗水性、抗油性、湿强度、平滑性、印刷适性、水性、抗油性、湿强度、平滑性、印刷适性、柔
2、软性等),柔软性等),能使较差的纤维原料生产出更薄、更白、更能使较差的纤维原料生产出更薄、更白、更牢的纸;牢的纸;它们使生产过程优化、纸机运行速度提高。它们使生产过程优化、纸机运行速度提高。应应用用造造纸纸化化学学品品的的重重要要性性造造纸纸化化学学品品的的种种类类和和作作用用 分为分为分为分为功能型添加物质和控制型添加物质功能型添加物质和控制型添加物质功能型添加物质和控制型添加物质功能型添加物质和控制型添加物质两大类。两大类。两大类。两大类。功能型添加物质功能型添加物质功能型添加物质功能型添加物质是作为纸中的一种成分,以改变纸是作为纸中的一种成分,以改变纸是作为纸中的一种成分,以改变纸是作为
3、纸中的一种成分,以改变纸张性质为目的。张性质为目的。张性质为目的。张性质为目的。施胶剂和定着剂是为取得施胶剂和定着剂是为取得施胶剂和定着剂是为取得施胶剂和定着剂是为取得防潮抗水性能防潮抗水性能防潮抗水性能防潮抗水性能;填料或颜料是为了增加纸张不透明度、白度、匀填料或颜料是为了增加纸张不透明度、白度、匀填料或颜料是为了增加纸张不透明度、白度、匀填料或颜料是为了增加纸张不透明度、白度、匀整性以改善整性以改善整性以改善整性以改善印刷适性印刷适性印刷适性印刷适性;染料或有色颜料是为了使纸张着色染料或有色颜料是为了使纸张着色染料或有色颜料是为了使纸张着色染料或有色颜料是为了使纸张着色生产色纸生产色纸生产
4、色纸生产色纸;增强剂是为了增加纸张的增强剂是为了增加纸张的增强剂是为了增加纸张的增强剂是为了增加纸张的干强度或湿强度干强度或湿强度干强度或湿强度干强度或湿强度;纤维分散剂或柔软剂是为了改善纸张纤维分散剂或柔软剂是为了改善纸张纤维分散剂或柔软剂是为了改善纸张纤维分散剂或柔软剂是为了改善纸张匀度或柔软匀度或柔软匀度或柔软匀度或柔软性;性;性;性;光学改性剂是为了获得某种光学改性剂是为了获得某种光学改性剂是为了获得某种光学改性剂是为了获得某种光学性能光学性能光学性能光学性能;特殊添加剂是为了使纸张获得某一特殊添加剂是为了使纸张获得某一特殊添加剂是为了使纸张获得某一特殊添加剂是为了使纸张获得某一特殊性
5、能特殊性能特殊性能特殊性能。造造纸纸化化学学品品的的发发展展趋趋势势我国的造纸化学品发展的我国的造纸化学品发展的我国的造纸化学品发展的我国的造纸化学品发展的主要特点主要特点主要特点主要特点是是是是推广应用的领域及纸种进一步扩大,推广应用的领域及纸种进一步扩大,推广应用的领域及纸种进一步扩大,推广应用的领域及纸种进一步扩大,产品开始出现产品开始出现产品开始出现产品开始出现系列化,系列化,系列化,系列化,新产品不断出新产品不断出新产品不断出新产品不断出现,产品开发重视经济效益。现,产品开发重视经济效益。现,产品开发重视经济效益。现,产品开发重视经济效益。各种新型的施胶剂、干各种新型的施胶剂、干各种
6、新型的施胶剂、干各种新型的施胶剂、干(湿湿湿湿)增强剂、增强剂、增强剂、增强剂、助留助留助留助留(滤滤滤滤)剂、杀菌剂、絮凝剂、消泡剂、杀菌剂、絮凝剂、消泡剂、杀菌剂、絮凝剂、消泡剂、杀菌剂、絮凝剂、消泡剂、涂布胶黏剂、柔软剂、废纸脱墨剂、涂布胶黏剂、柔软剂、废纸脱墨剂、涂布胶黏剂、柔软剂、废纸脱墨剂、涂布胶黏剂、柔软剂、废纸脱墨剂等投入生产,在纸厂得到了广泛的剂等投入生产,在纸厂得到了广泛的剂等投入生产,在纸厂得到了广泛的剂等投入生产,在纸厂得到了广泛的应用。应用。应用。应用。第第一一节节内内部部施施胶胶一、施胶的目的、方法及发展情况一、施胶的目的、方法及发展情况一、施胶的目的、方法及发展情
7、况一、施胶的目的、方法及发展情况(一)(一)(一)(一)施胶的目的施胶的目的施胶的目的施胶的目的施胶的目的是使纸或纸板具有抗拒液施胶的目的是使纸或纸板具有抗拒液施胶的目的是使纸或纸板具有抗拒液施胶的目的是使纸或纸板具有抗拒液体体体体(特别是水和水溶液特别是水和水溶液特别是水和水溶液特别是水和水溶液)扩散和渗透的扩散和渗透的扩散和渗透的扩散和渗透的能力,以适宜于书写或防潮抗湿。能力,以适宜于书写或防潮抗湿。能力,以适宜于书写或防潮抗湿。能力,以适宜于书写或防潮抗湿。(二)(二)(二)(二)施胶方法施胶方法施胶方法施胶方法纸内施胶(浆内施胶)纸内施胶(浆内施胶)纸内施胶(浆内施胶)纸内施胶(浆内施
8、胶)纸面施胶(表面施胶)纸面施胶(表面施胶)纸面施胶(表面施胶)纸面施胶(表面施胶)双重施胶(浆内和表面均施胶)双重施胶(浆内和表面均施胶)双重施胶(浆内和表面均施胶)双重施胶(浆内和表面均施胶)二、二、二、二、施胶剂的选用原则施胶剂的选用原则施胶剂的选用原则施胶剂的选用原则选择施胶剂时应从选择施胶剂时应从选择施胶剂时应从选择施胶剂时应从施胶效果、经济效施胶效果、经济效施胶效果、经济效施胶效果、经济效益、工艺可行性益、工艺可行性益、工艺可行性益、工艺可行性等方面考虑,选择的等方面考虑,选择的等方面考虑,选择的等方面考虑,选择的主要原则是:主要原则是:主要原则是:主要原则是:(1)(1)具有较低
9、的表面自由能,液固接触角具有较低的表面自由能,液固接触角具有较低的表面自由能,液固接触角具有较低的表面自由能,液固接触角较大。较大。较大。较大。(2)(2)成膜性好,或易分散成微细颗粒,分成膜性好,或易分散成微细颗粒,分成膜性好,或易分散成微细颗粒,分成膜性好,或易分散成微细颗粒,分散后的悬浮液稳定性好,不易产生凝散后的悬浮液稳定性好,不易产生凝散后的悬浮液稳定性好,不易产生凝散后的悬浮液稳定性好,不易产生凝聚。聚。聚。聚。(3)(3)施胶环境应接近中性,不产生腐蚀作施胶环境应接近中性,不产生腐蚀作施胶环境应接近中性,不产生腐蚀作施胶环境应接近中性,不产生腐蚀作用。用。用。用。(4)(4)资源
10、丰富,价格便宜。资源丰富,价格便宜。资源丰富,价格便宜。资源丰富,价格便宜。内内部部施施胶胶 液体在纸页表面的扩散和渗透液体在纸页表面的扩散和渗透液体在纸页表面的扩散和渗透液体在纸页表面的扩散和渗透机理机理机理机理内部施胶的内部施胶的内部施胶的内部施胶的目的目的目的目的在于改变纤维的表面在于改变纤维的表面在于改变纤维的表面在于改变纤维的表面以便控制含水液体向纸内的渗透。以便控制含水液体向纸内的渗透。以便控制含水液体向纸内的渗透。以便控制含水液体向纸内的渗透。纸或纸板主要由纸或纸板主要由纸或纸板主要由纸或纸板主要由纤维纤维纤维纤维组成,纤维具有组成,纤维具有组成,纤维具有组成,纤维具有亲水性亲水
11、性亲水性亲水性。纤维本身有。纤维本身有。纤维本身有。纤维本身有微细管微细管微细管微细管,纸页上,纸页上,纸页上,纸页上又有许多又有许多又有许多又有许多孔隙孔隙孔隙孔隙,能起毛细管作用,这,能起毛细管作用,这,能起毛细管作用,这,能起毛细管作用,这样液滴便会在纸面上产生样液滴便会在纸面上产生样液滴便会在纸面上产生样液滴便会在纸面上产生扩散与渗透扩散与渗透扩散与渗透扩散与渗透现象,使纸具有吸液性能。现象,使纸具有吸液性能。现象,使纸具有吸液性能。现象,使纸具有吸液性能。内内部部施施胶胶内内部部施施胶胶 液滴在纸面上液滴在纸面上 三相交界面的受力状况三相交界面的受力状况 sv=sL+Lv cos 内
12、内部部施施胶胶杨氏杨氏方程(方程(T.Young Equation)sv=sL+Lv cos sv 固、气两相间的比表面能;固、气两相间的比表面能;sL 固、液两相间的比表面能;固、液两相间的比表面能;Lv 液、气两相间的比表面能;液、气两相间的比表面能;液、固两相间的接触角液、固两相间的接触角。施胶理论施胶理论Washburn 方程方程:液体在毛细管中的液体在毛细管中的上升速度上升速度R L浸透深度(浸透深度(cm);t浸透时间浸透时间(s);液体比表面能自由能,(液体比表面能自由能,(N/cm););液体粘度液体粘度(Pa.s););r毛细管半径(毛细管半径(cm););液、固两相间接触角
13、(度)。液、固两相间接触角(度)。内内部部施施胶胶对于某一纸种及某一液体,对于某一纸种及某一液体,对于某一纸种及某一液体,对于某一纸种及某一液体,毛细毛细毛细毛细管长度管长度管长度管长度L L,液体表面张力液体表面张力液体表面张力液体表面张力 以及粘以及粘以及粘以及粘度度度度 可视为定值,因此液体在纸可视为定值,因此液体在纸可视为定值,因此液体在纸可视为定值,因此液体在纸页上的页上的页上的页上的渗透速率渗透速率渗透速率渗透速率R R只与只与只与只与毛细管半毛细管半毛细管半毛细管半径径径径r r及纸面与液体两相间及纸面与液体两相间及纸面与液体两相间及纸面与液体两相间接触角接触角接触角接触角 有关
14、。有关。有关。有关。毛细管半径越小,接触角越大,毛细管半径越小,接触角越大,毛细管半径越小,接触角越大,毛细管半径越小,接触角越大,则渗透越困难。则渗透越困难。则渗透越困难。则渗透越困难。内内部部施施胶胶 接触角理论接触角理论 根据根据根据根据T.YoungT.Young方程方程方程方程WashbornWashborn方程,方程,方程,方程,增大液固间的接触角增大液固间的接触角增大液固间的接触角增大液固间的接触角均均均均有利于纸页阻抗液体的吸收。有利于纸页阻抗液体的吸收。有利于纸页阻抗液体的吸收。有利于纸页阻抗液体的吸收。因此,因此,因此,因此,接触角理论接触角理论接触角理论接触角理论认为,施
15、胶认为,施胶认为,施胶认为,施胶的效果主要是由于松香胶微粒的效果主要是由于松香胶微粒的效果主要是由于松香胶微粒的效果主要是由于松香胶微粒被吸附在纸页的表面,改变了被吸附在纸页的表面,改变了被吸附在纸页的表面,改变了被吸附在纸页的表面,改变了纸页表面的性质,即增大了液纸页表面的性质,即增大了液纸页表面的性质,即增大了液纸页表面的性质,即增大了液固间的接触角,减少了纸面对固间的接触角,减少了纸面对固间的接触角,减少了纸面对固间的接触角,减少了纸面对液体的附着力液体的附着力液体的附着力液体的附着力。施施胶胶效效果果的的产产生生 松松香香胶胶施施胶胶过过程程理理论论纤维和松香粒子在水中均纤维和松香粒子
16、在水中均纤维和松香粒子在水中均纤维和松香粒子在水中均带负电荷带负电荷带负电荷带负电荷,相互不能接近。为了使松香胶粒子相互不能接近。为了使松香胶粒子相互不能接近。为了使松香胶粒子相互不能接近。为了使松香胶粒子与纤维结合,必须消除这一障碍。与纤维结合,必须消除这一障碍。与纤维结合,必须消除这一障碍。与纤维结合,必须消除这一障碍。由胶体电位(电泳淌度、由胶体电位(电泳淌度、由胶体电位(电泳淌度、由胶体电位(电泳淌度、ZetaZeta电电电电位)的研究证实,在位)的研究证实,在位)的研究证实,在位)的研究证实,在pH4pH46 6范围范围范围范围内,松香胶加入硫酸铝液后,所生内,松香胶加入硫酸铝液后,
17、所生内,松香胶加入硫酸铝液后,所生内,松香胶加入硫酸铝液后,所生成的成的成的成的沉淀物沉淀物沉淀物沉淀物具有具有具有具有正电性正电性正电性正电性,这一现象,这一现象,这一现象,这一现象与施胶过程有重要的关系。与施胶过程有重要的关系。与施胶过程有重要的关系。与施胶过程有重要的关系。(一)松香胶体系(一)松香胶体系(一)松香胶体系(一)松香胶体系1 1、松香、松香、松香、松香 松香是由称为树脂酸的一系列三环酸所松香是由称为树脂酸的一系列三环酸所松香是由称为树脂酸的一系列三环酸所松香是由称为树脂酸的一系列三环酸所组成,是一种组成,是一种组成,是一种组成,是一种复杂的混合体复杂的混合体复杂的混合体复杂
18、的混合体,松香酸是,松香酸是,松香酸是,松香酸是该系列的主要成分,其分子式为该系列的主要成分,其分子式为该系列的主要成分,其分子式为该系列的主要成分,其分子式为C C1919HH2929COOHCOOH,分子量分子量分子量分子量302.04302.04。松香是一种松香是一种松香是一种松香是一种棕色透明棕色透明棕色透明棕色透明的水不溶固体,其的水不溶固体,其的水不溶固体,其的水不溶固体,其颜色从很浅的琥珀色到深红褐色不等。颜色从很浅的琥珀色到深红褐色不等。颜色从很浅的琥珀色到深红褐色不等。颜色从很浅的琥珀色到深红褐色不等。第第二二节节纸纸内内施施胶胶松香酸和海松酸松香酸和海松酸化学结构式化学结构
19、式纸纸内内施施胶胶蒸蒸煮煮过过松松香香的的结结构构特特性性程程松香的松香的松香的松香的化学反应化学反应化学反应化学反应主要是受主要是受主要是受主要是受酸性基团酸性基团酸性基团酸性基团(羧(羧(羧(羧基)和基)和基)和基)和共轭不饱和双键共轭不饱和双键共轭不饱和双键共轭不饱和双键支配。因此,增支配。因此,增支配。因此,增支配。因此,增加羧基含量和减少共轭不饱和值,均可加羧基含量和减少共轭不饱和值,均可加羧基含量和减少共轭不饱和值,均可加羧基含量和减少共轭不饱和值,均可增加松香胶与纤维素的亲和性,减少氧增加松香胶与纤维素的亲和性,减少氧增加松香胶与纤维素的亲和性,减少氧增加松香胶与纤维素的亲和性,
20、减少氧化趋势,从而提高其施胶效果。化趋势,从而提高其施胶效果。化趋势,从而提高其施胶效果。化趋势,从而提高其施胶效果。另一方面,树脂酸中大分子量的另一方面,树脂酸中大分子量的另一方面,树脂酸中大分子量的另一方面,树脂酸中大分子量的碳氢化碳氢化碳氢化碳氢化合物合物合物合物又能有效地隔离两性分子中小分子又能有效地隔离两性分子中小分子又能有效地隔离两性分子中小分子又能有效地隔离两性分子中小分子量的极性羧基,松香分子经过适当的定量的极性羧基,松香分子经过适当的定量的极性羧基,松香分子经过适当的定量的极性羧基,松香分子经过适当的定向排列后,可以构成有效的向排列后,可以构成有效的向排列后,可以构成有效的向
21、排列后,可以构成有效的疏水表面疏水表面疏水表面疏水表面。松松香香的的质质量量参参数数 酸值酸值酸值酸值:中和:中和:中和:中和1 1 1 1克松香所消耗的克松香所消耗的克松香所消耗的克松香所消耗的KOHKOHKOHKOH的毫克数。酸值越大,表的毫克数。酸值越大,表的毫克数。酸值越大,表的毫克数。酸值越大,表明松香中含松香酸量越高,松明松香中含松香酸量越高,松明松香中含松香酸量越高,松明松香中含松香酸量越高,松香纯度越好。香纯度越好。香纯度越好。香纯度越好。皂化值皂化值皂化值皂化值:指完全皂化:指完全皂化:指完全皂化:指完全皂化1 1 1 1克松香所克松香所克松香所克松香所消耗的消耗的消耗的消耗
22、的KOHKOHKOHKOH毫克数。皂化值表毫克数。皂化值表毫克数。皂化值表毫克数。皂化值表示松香中包括松香酸在内的树示松香中包括松香酸在内的树示松香中包括松香酸在内的树示松香中包括松香酸在内的树脂酸和脂类的总含量。该值与脂酸和脂类的总含量。该值与脂酸和脂类的总含量。该值与脂酸和脂类的总含量。该值与酸值之差越大,说明松香中含酸值之差越大,说明松香中含酸值之差越大,说明松香中含酸值之差越大,说明松香中含脂越高,松香纯度越差。脂越高,松香纯度越差。脂越高,松香纯度越差。脂越高,松香纯度越差。松松香香胶胶的的分分类类以以以以游离松香含量划分游离松香含量划分游离松香含量划分游离松香含量划分 褐色胶褐色胶
23、褐色胶褐色胶又称中性胶。不含游离松又称中性胶。不含游离松又称中性胶。不含游离松又称中性胶。不含游离松香,即全部松脂酸都被皂化,胶液呈香,即全部松脂酸都被皂化,胶液呈香,即全部松脂酸都被皂化,胶液呈香,即全部松脂酸都被皂化,胶液呈中性或微碱性,颜色为暗褐色。中性或微碱性,颜色为暗褐色。中性或微碱性,颜色为暗褐色。中性或微碱性,颜色为暗褐色。白色松香胶白色松香胶白色松香胶白色松香胶含有含有含有含有20204040的游离的游离的游离的游离松香。颜色呈乳白色,呈碱性。松香。颜色呈乳白色,呈碱性。松香。颜色呈乳白色,呈碱性。松香。颜色呈乳白色,呈碱性。高游离松香胶高游离松香胶高游离松香胶高游离松香胶含有
24、含有含有含有70708080的游的游的游的游离松香。性质不稳定,易凝聚成大颗离松香。性质不稳定,易凝聚成大颗离松香。性质不稳定,易凝聚成大颗离松香。性质不稳定,易凝聚成大颗粒。粒。粒。粒。影影响响施施胶胶的的主主要要因因素素 pH值值 控制在控制在 45 之间,以求得之间,以求得到较多的六水到较多的六水铝离子铝离子 特点特点特点特点普通松香胶均为皂型松香胶。而高普通松香胶均为皂型松香胶。而高普通松香胶均为皂型松香胶。而高普通松香胶均为皂型松香胶。而高分散松香胶是分散松香胶是分散松香胶是分散松香胶是100 100 游离松香的高游离松香的高游离松香的高游离松香的高游离松香分散体。游离松香分散体。游
25、离松香分散体。游离松香分散体。少用或不用硫酸铝作沉淀剂,可用少用或不用硫酸铝作沉淀剂,可用少用或不用硫酸铝作沉淀剂,可用少用或不用硫酸铝作沉淀剂,可用在在在在pH6pH67 7的条件下施胶。的条件下施胶。的条件下施胶。的条件下施胶。施胶效果是普通松香胶的两倍左右。施胶效果是普通松香胶的两倍左右。施胶效果是普通松香胶的两倍左右。施胶效果是普通松香胶的两倍左右。分分散散松松香香胶胶分分散散松松香香胶胶的的施施胶胶机机理理皂化松香胶皂化松香胶皂化松香胶皂化松香胶 皂化松香乳液与矾土起皂化松香乳液与矾土起皂化松香乳液与矾土起皂化松香乳液与矾土起“触发反触发反触发反触发反应应应应”,形成粗大的沉淀。反应
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- 造纸 化学品 第五
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