制浆造纸原理与工程 助留助滤和分散剂的应用 华南理工武书彬

1、助留、助滤作用及其与纸页成形的关系 1.1 助留和助滤作用 助留是提高填料和细小纤维的留着，助滤是改善滤水性 能，提高脱水速率，多数情况助滤与助留是同时进行的，称 为助留助滤作用。 1.2 助留助滤的目的和作用在于：  提高填料和细小纤维的留着、减少流失，改善白水循环，减 少污染。  改善纸页两面性，提高纸张的印刷性能。  提高网部脱水能力，从而增加纸机车速。 第七节 助留、助滤和分散剂的应用 1、助留、助滤作用及其与纸页成形的关系 1.3 助留、助滤作用与纸页成形的关系 (1) 浆料湍流情况与助留助滤作用及纸页 匀度的关系  浆流过强的湍流会破坏留着作用，降低助留效 率，湍流过弱虽能显著提高助留效率，但会造 成纸页匀度变差，因此要选择对留着最优的湍 流位置加入助剂才能最大限度提高助留效率又 不会影响纸页的匀度。 第七节 助留、助滤和分散剂的应用 1、助留、助滤作用及其与纸页成形的关系 1.3 助留、助滤作用与纸页成形的关系 (2)助留助滤剂加入方法和加入地点与助留助滤 及纸页匀度的关系  高分子聚合物助留助滤剂兼有留着、滤水和 凝聚三重作用，其中留着与滤水作用是随着时 间的延长而减弱，而凝聚作用则随时间的增加 而递增，为了取得最大留着和滤水效率，尽量 减少絮凝现象。 第七节 助留、助滤和分散剂的应用 1、助留、助滤作用及其与纸页成形的关系 1.3 助留、助滤作用与纸页成形的关系 (2)助留助滤剂加入方法和加入地点与助留助滤 及纸页匀度的关系  助留助滤剂加入地点在保证与纸料能得到充分 混合的前提下应尽可能接近流浆箱.  一般选择在旋翼筛出口、高位稳浆箱出口或流 浆箱较为合适。  不同助剂、不同 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 及各种纸浆适应性不同， 最好能在不同位置进行试施加后再确定最合适 的加入地点，才不会影响成形纸页匀度。 第七节 助留、助滤和分散剂的应用 2、助留、助滤的应用 2.1助留、助滤剂的种类 起助留作用的添加剂称为助留剂。 兼有助滤作用的添加剂称助留助滤剂。 助留剂和助留助滤剂大体上可分三大类： 无机物类、改性天然产物类、高分子聚 合物类。 第七节 助留、助滤和分散剂的应用 2、助留、助滤的应用 2.1助留、助滤剂的种类 （1）无机物类助留剂——是早期使用的一 类，效果不甚明显。这一类无机化合物主要有： 硫酸铝、铝酸钠、聚氯化铝和聚合氧化铝络合 物。 第七节 助留、助滤和分散剂的应用 2、助留、助滤的应用 2.1助留、助滤剂的种类 （2）改性天然产物类助留剂——效果也不 很明显，且用量大。这一类无机化合物主要有： 阳离子淀粉、羧甲基纤维素、改性植物胶等 。 第七节 助留、助滤和分散剂的应用 2、助留、助滤的应用 2.1助留、助滤剂的种类 （3）高分子聚合物类助留助滤剂——这类 高分子聚合类主要是聚胺类，用得较多地为阳 电荷的高分子聚合物，主要有：阳离子型聚丙 烯酰胺(PAM)、聚乙烯亚胺(PEl)、聚胺(PA)、 聚酰胺(PPE)等。 第七节 助留、助滤和分散剂的应用 2、助留、助滤的应用 2.1助留、助滤剂的种类 （3）高分子聚合物类助留助滤剂——这类 高分子聚合类主要是聚胺类，用得较多地为阳 电荷的高分子聚合物，主要有：阳离子型聚丙 烯酰胺(PAM)、聚乙烯亚胺(PEl)、聚胺(PA)、 聚酰胺(PPE)等。也有用阴离子型的聚丙烯酰 胺作助留剂，但需与硫酸铝配合使用。以机械 浆为主的纸张则可用非离子型的聚氧化乙烯 (PEO)。 第七节 助留、助滤和分散剂的应用 3、助留、助滤剂的应用 3.1 不同纸浆对助留、助滤作用的影响 助留助滤剂对不同种类的纸浆，助留助滤效果 有所不同。 半纤维素含量高的浆料效果较好，α-纤维素含量高 的浆料效果较差，主要是由于纤维表面电荷性不同 所致。草类浆半纤维素含量高，因而助留助滤效果 较显著，但草类浆杂细胞含量多，留着于纸页中会 导致湿纸水分增加，不但造成湿纸页强度降低还会 带来粘辊压花等现象，也增大纸张的紧度和脆性， 因此对草类浆使用助留助滤剂时，必须加强净化与 洗涤，以除去部分杂细胞。 第七节 助留、助滤和分散剂的应用 3、助留、助滤剂的应用 3.1 聚氧化乙烯助留剂 在浆料中加入相对分子量为10万或更高的聚氧化乙烯，可 提高细小纤维和填料的留着率，并减少树脂在造纸设备中的 沉积。 高聚合度的氧化乙烯对水中悬浮的细小纤维和填料具有 絮凝作用，其相对分子量越高则絮凝效果越好，这种聚合物 在用量大时，表现出分散性，但在用量小时，则有显著的絮 凝性。 新闻纸生产中，当聚氧化乙烯用量为0.066%、木素磺酸 盐用量为4.59%，留着率可达93%，不加这两种助剂，留着率 只有69.2%,只加聚氧化乙烯，留着率为74.1%。 第七节 助留、助滤和分散剂的应用 4、助留和助留助滤机理 4.1 助留机理  Zeta电位电荷中和助留 纸浆和大多数填料均具阴电荷，加入阳离 子型助留剂后，可将其电荷逐步中和，当系统 中Zeta电位逐渐趋向等电点时，减少了纤维与 填料之间的排斥力，从而得到最大的留着率。 一般来讲，用作助留剂的所有助剂和电 荷中和剂都可作为助滤剂。 第七节 助留、助滤和分散剂的应用 4、助留和助留助滤机理 4.1 助留机理  嵌镶结合助留 阳离子型聚合物的强阳电荷会抢先吸附部 分纤维或细小物料，形成局部区域性阳电荷， 这些纤维或细小物料的局部阳电荷也可吸附表 面仍为阴电荷的纤维、细小纤维和填料，产生 嵌镶结合而使小纤维和填料留着。 第七节 助留、助滤和分散剂的应用 4、助留和助留助滤机理 4.1 助留机理  形成桥联物助留 具有足够链长的高分子聚合物，可在纤维、 填料粒子等空隙间架桥，并形成凝聚。不仅长 链阳离子型高聚物具有这种效应，阴离子型高 聚物在少量正电介质如硫酸铝存在下，也有类 似形态的桥联形成。 第七节 助留、助滤和分散剂的应用 4、助留和助留助滤机理 4.2 助滤机理  电荷中和改变水分子排列结构助滤 阳离子型的助留助滤剂能降低纤维、填 料等的表面电荷，致使纤维和填料中充满水的 结构受到破坏，使它们表面定向排列的水分子 被扰乱而容易释放出来。 第七节 助留、助滤和分散剂的应用 4、助留和助留助滤机理 4.2 助滤机理  凝结与絮聚助滤 阳离子型助留助滤剂能促进纤维和填料凝 聚，使纤维或填料的比表面积降低而加速了脱 水作用。 第七节 助留、助滤和分散剂的应用 5、纤维分散剂的应用 5.1 什么是纤维分散剂？  能使纤维在水中悬浮分散而不絮聚的添加剂称 纤维分散剂，也叫悬浮剂或阻絮凝剂。  这种添加剂在低浓度的水溶液中仍能保持较高 的黏度，可使长纤维低打浆度的纸浆能良好分 散而不絮聚，可改善纸页匀度和柔软性，因而 也称成形剂。 第七节 助留、助滤和分散剂的应用 5、纤维分散剂的应用 5.2 纤维分散剂的应用  早期使用的纤维分散剂多为植物浸出液，如刨花楠 (榆木)、糯叶、猕猴桃藤、黄蜀葵等，多用于手工纸 及韧皮纤维抄制传统纸。  近年已使用高分子聚合物，常用的有非离子型聚氧 化乙烯(PEO)和高分子量阴离子型部分水解聚丙烯酰 胺(PHP)等。高分子量聚合物有较高的黏度，有利于 纤维的悬浮分散，用作分散剂的PEO相对分子质量 为300万~400万，PHP为700万以上较合适，主要用 于高档卫生纸等生活用薄纸和韧皮长纤维薄页纸。 第七节 助留、助滤和分散剂的应用 1、除气消泡剂及其应用 1 .1 浆料中气体的来源  浆料洗涤欠佳，过量的残碱，纤维润涨不完全，纸 料中水溶性添加物多 （starch,latex,dispersant,CaCO3 , etc）  不适当的搅拌，泵的压头不当  微生物的作用  流浆箱的堰板位置不当，喷料口与胸辊间产生吸力  纸料在网上的湍流、波动和跳浆等  在酸性条件下使用PCC  脱墨化学品的使用等 第八节 其他添加物质的应用 1、除气消泡剂及其应用 1 .2 浆料中气体的危害  导致流浆箱内上下浓度不均，上网后出现纤维团， 成纸匀度和定量不均  浆料的可压缩性大，影响到浆料流送脉动，使纸机 抄造性恶化  堵塞毛细管眼孔，阻碍滤水，降低浆料的脱水性能  妨碍纤维于纤维间结合，影响到成纸物理特性（透 气度增加，平滑度降低，裂断长下降）  网部湿纸幅上泡沫点增加，填料在泡沫点沉积，造 成纸板分层  降低泵的能力 第八节 其他添加物质的应用 1、除气消泡剂及其应用 1 .3消泡剂和除气消泡剂的种类 消泡剂有多种，其基本作用原理是进入泡沫 的双分子定向膜，破坏定向膜的力学平衡而达 到消泡或抑泡的目的。 1.3.1 消泡剂的分类 分溶剂型消泡剂、油型和乳液型除气消泡剂 三大类。 第八节 其他添加物质的应用 1、除气消泡剂及其应用 1 .3消泡剂和除气消泡剂的种类 （1）溶剂型消泡剂  由单一的溶剂所组成，如煤油、柴油、汽油及烃类 油等石油产品、蓖麻油及其衍生物，是早期使用的 消泡剂。  这类消泡剂比水轻，非表面活性，不溶于水，加入 纸料后只能存在于液面上并扩展形成新的表面，使 泡沫破裂而消失。这类消泡剂由于不能均匀分散在 水中，因而对存在于纸料里面或纤维表面的气泡无 效，即只起消泡作用不起除气作用。  溶剂型消泡剂容易在纸面上形成油污点。 第八节 其他添加物质的应用 1、除气消泡剂及其应用 1 .3消泡剂和除气消泡剂的种类 （2）油型除气消泡剂和乳液型除气消泡剂  这两种类型的除气消泡剂既能消除纸料表面的泡 沫，又能除去纸料里面的气泡，在组成成分上要比 溶剂型复杂得多，是由止泡剂、载体、乳化扩散剂、 联结稳定剂等所组成，虽两种类型的除气消泡剂都 是乳液状液体，但载体不同，用油类作载体的叫油 型，用水作载体的叫乳液型。 第八节 其他添加物质的应用 1、除气消泡剂及其应用 1.3.2 消泡的途径和方法 ——分化学反应法（例如发泡物质是肥皂 时）、降低膜强度法（例如用煤油带走部分发 泡剂）、造成局部张力差异（例如使用含氟表 面活性剂、硅油等） 第八节 其他添加物质的应用 1、除气消泡剂及其应用 1 .4消泡剂和除气消泡剂的组成 （1）止泡剂 是除气消泡剂的主要组成部分，也决定其除气 与消泡的效果，种类繁多。目前使用的有：硅化合 物，如硅油、有机聚硅及复合物、变性聚硅及复合 物；脂醇醚，如油脂、脂肪族醇、多元醇、聚醚、 烯基氧化物等；酚类，如聚烷氧基化酚类；环氧 类，如环氧丙烷、环氧乙烷及衍生物；酰胺类，如 脂肪族酰胺、氧化酰胺类、氟化物、磷化物以及聚 烯烃、石蜡等。 第八节 其他添加物质的应用 1、除气消泡剂及其应用 1 .4消泡剂和除气消泡剂的组成 （2）载体 载体作为止泡剂的分散介质。油型除气 消泡剂的常用载体有矿物油、油脂、乳液型除 气消泡剂用水作载体。 第八节 其他添加物质的应用 1、除气消泡剂及其应用 1 .4消泡剂和除气消泡剂的组成 （3）乳化及扩散剂 帮助止泡剂在载体中的乳化与扩散形成乳 状液。 （4）联结及稳定剂 稳定止泡剂在载体中的分布，常用的有： 异丙醇、乙烯乙二醇、脂肪族醇等。在除气消 泡剂各组成成分中，主要决定于止泡剂，不同 的止泡剂应与不同的乳化扩散剂和联结稳定剂 相配合。 第八节 其他添加物质的应用 2、防腐剂及其用应用 2 .1 腐浆与防腐 2.1.1腐浆的形成  原因：（1）浆料中含有丰富的碳水化合物和蛋白质 等养料物质，尤其在炎热的季节，温暖潮湿条件下 细菌繁殖更为迅速。（2）在纸料和白水流经和各种 设备和管路系统中，不经常停机清洗持清洁。  危害：腐浆如落在浆料中会引起纸页的断头或产生 洞眼等纸病，腐浆还污铜网和毛毯，严重影响产量 和质量。  克服：首先应做好清洁工作，还必须在系统中加入 少量合适的防腐剂，才能有效地抑制或消灭微生物。 第八节 其他添加物质的应用 2、防腐剂及其用应用 2.1 腐浆与防腐 2.1.2防腐作用  防腐剂抑制细菌生长的机理主要是：①使蛋白质变 质。②干扰其细胞膜。③干扰遗传机理。④干扰细 胞内部酶的活力等。  过去使用的防腐剂都是用剧毒药品，只注意杀菌效 果，忽视其毒性可能造成的环境污染污染，如今推 广的新型防腐剂，除具有广谱的高效、杀菌效果 外，还具有低毒、易分解和水溶性等特点。使用方 便，用后在一定条件下会自行分解，不致或很少造 成环境污染。  此外防腐剂如能具有耐热性，无刺激性异味和长期 使用细菌不致产物耐药性等性能就更为理想。 第八节 其他添加物质的应用 2.防腐剂及其用应用 2.2 防腐剂的类型 纸厂常用的防腐剂大致有四种类型。  (1)有机金属化合物类 如醋酸苯汞等有机汞，三丁基氧化锌等有机 锌。这类防腐剂有很高的杀菌效率，但有剧 毒，会污染环境，现已禁止使用。  (2)氯酚衍生物类 如五氯苯酚、对氯一二甲基苯酚等，有良好 的杀菌效果，但仍有毒性，已限制使用。 第八节 其他添加物质的应用 2.防腐剂及其用应用 2.2 防腐剂的类型 纸厂常用的防腐剂大致有四种类型。  (3)氧化剂和还原剂 如液氯、次氯酸盐、亚氯酸盐、氯胺、过氧化氢和 亚硫酸氢钠等用量较大，抑菌范围较窄，目前国内 使用较多，但对环境仍有一定程度的污染。  (4)有机溴化物 如含有硫化物、氢硫基以及苯并咪唑、苯并噻唑等 基团的有机化合物。这类防腐剂一般具有高效、低 毒性、杀菌较广、会自行分解等特点，在国外已广 泛使用。 第八节 其他添加物质的应用 2 防腐剂的选用 2.3 对防腐剂的要求  考虑到环境污染等问题，选用的防腐剂应符合如下 几点要求：  (1)高效——应有较高的杀菌能力和较低的抑菌浓 度，一般抑菌浓度为15～30mg／kg，杀浓度为50— 100mg／kg 。  (2)低毒——要求有较高的LD5c ，LD5c 值为500mg/kg 属中毒性，1 000mg／kg以上为低毒性。  (3)易分解——排放后经一段时间或在某一特定pH 范围内应会自行分解成无害物质，不造成环境污染。  (4)有一定的水溶性，最好是液体，能直接加水稀释 使用。 第八节 其他添加物质的应用 2 防腐剂的选用 2.4防腐剂的选用  依据：考虑工厂的生产条件，如浆料的性质、 pH、温度等的不同来具体确定。首先取腐浆样 进行微生物培养，检查菌种，然后加入不同量 的各种防腐剂，进行抑菌试验，从而选出最适 当的防腐剂并确定用量。 第八节 其他添加物质的应用 2 防腐剂的选用 2.4防腐剂的选用  选用防腐剂时还应考虑：①如用于食品用纸，考虑 其毒性和最大允许使用量。②注意pH对杀菌的影 响，一般细菌嗜碱(pH6．5-7．5)，要选用酸性防腐 剂。真菌嗜酸（pH5.5-6.5），要选用碱性防腐剂。 ③如长期使用应考虑两种或多种防腐剂交替使用， 避免微生物产生耐药性。  如Ｎ-170防腐剂(1，1-二氧化—3，3，4，4四氢噻 吩)是一种较理想的防腐剂，可以长期使用，微生物 很少产生耐药性，使用后在碱性条件下(pH>8)能自 行分解，抑菌浓度较低，药耗量少。 第八节 其他添加物质的应用 2 防腐剂的选用 2.5 防腐剂的加入方法  加入方法的方法有：连续加入、一次加入和间歇加 入三种。  以定时间歇加入为最好，加入量和间隔时间的确 定，以能控制微生物繁殖、不致危害生产和造成污 染、尽可能减少生产成本为原则。加入地点应是微 生物最易繁殖处。通常在浆池或纸机循环回水泵的 进口处加入。  使用防腐剂后能延长停机清洗的周期，提高产品的 产量和质量，保持造纸网和毛毯的滤水。 第八节 其他添加物质的应用 3 树脂控制剂及其应用 3.1 来源与危害 来源：针叶木等为原料的磨木浆、亚硫 酸盐木浆、硫酸盐木浆等浆种，含有较 多的源于原料抽出物中的树脂分。 危害：生产过程会析出聚集成树脂大颗 粒粘附于设备或池、槽表面，造成糊网、 粘毛毯或粘附于压辊、烘缸表面造成树 脂障碍。 第八节 其他添加物质的应用 3 树脂控制剂及其应用 3.2 控制途径  能防止树脂障碍产生添加剂称为树脂控制剂。  早期用加入淀粉或明胶作保护胶体防止树脂凝聚， 也有加氢氧化钠或硫酸铝来调节pH值避免树脂析出。 例如，加滑石粉、白土、硅藻土等填料来包围或吸 附树脂颗粒，降低其粘附性。  近年多用由低分子聚丙烯酸钠、亚甲基双萘酸钠等 有机分散剂、扩散剂和聚氧乙烯烷代酚醚等非离子 型表面活性剂组成的树脂控制剂，使树脂粒子分散 在水中，防止重新沉积凝聚。  通过添加生物酶制剂来控制造纸过程的树脂问题也 取得了一定的进展。 第八节 其他添加物质的应用 4 其他添加剂 4.1 柔软剂  柔软剂用以增进纸张柔软性的化学品。  一般为具有长链脂肪酸基或含有烯烃类溶剂组分。  降低纤维间的摩擦系数。  早期为石蜡、硬脂酸乳液或季胺型表面活性剂，肪 酸化合物的季胺化(如甲酯季胺化咪唑)，其阳电荷 可吸附在阴电荷的纤维表面，使纸张表面有良好润 滑柔软性。柔软剂经稀释后，可直接加入浆内，使 用方便，同时也不影响成纸强度，主要用于卫生纸 等生活用纸。 第八节 其他添加物质的应用 4 其他添加剂 4.2 抗静电剂  用以消除纸页表面积聚的静电，降低表面电阻 的化学品。适用于静电复印纸、涂塑的照相原 纸等特殊品种。  一般常为离子型有一定吸湿性的表面活性剂， 也有采用氯化钠等无机盐类作为抗静电剂的。 第八节 其他添加物质的应用 4 其他添加剂 4.3阻燃剂（防火剂）  阻燃剂是指能提高纸张的防火阻燃效率(极限氧指 数)，点火后仅碳化而不燃烧的一类化学品。  作用机理是点火后分解释放气体，能抑制燃烧。  阻燃剂要求阻燃处理后，不影响原纸强度，或北， 并有一定水溶液、良好的热稳定性。分有机型和无 机型两类，有机型如有七磷)、有机溴(四溴双酚A) 和氨基磺酸盐(氨基磺酸胍)；无机型如聚磷酸铵和 锑化合物等，用于壁纸、绝缘纸板和建筑纸板等。 第八节 其他添加物质的应用 4 其他添加剂 4.4防水剂  用以使张有高度憎水性的化学品称为防水剂。  常用的如石蜡、有机硅和硬脂酸氯化铬络盐。  作用机理是在纤维间沉淀或吸附憎水性物质粒子(如 加入浆内的蜡乳液)或在纸面形成一层连续憎水性薄 层(如石蜡热熔涂布)；或化学品的活性基与纤维表 面形成共价键，并与之紧密结合，其憎水基则使纸 面产生疏水性。如有机硅中氢基与纤维表面结合生 成硅醚，另一端碳氢键则使之有憎水性，通常以防 水剂处理后成纸，不仅有优越防水性，并有良好的 绝缘性和抗油脂性。 第八节 其他添加物质的应用 4 其他添加剂 4.5絮凝剂  絮凝剂是能使水或水溶液中悬浮的细小颗粒形 成絮状沉淀的化学品。  常用于水处理(包括白水和废水)的絮凝剂主要 有明矾、聚合铝、聚合铁等无机盐类。其用量 较大，性能与成本比有待提高。  近年发展的高分子量的聚丙烯酰胺类有机絮凝 剂，在用量较低时就能获得明显效果。  通常将有机和无机絮凝剂组合使用，以降低处 理废水化学品费用。 第八节 其他添加物质的应用 第7、8节 思考题 1、简述浆料中结合气体和游离气体的来源和危害？ 浆料借助化学添加剂脱气的作用原理？ 2、造纸工业常用除气消泡剂有哪些类型？简述其基 本原理？ 3、助留、助滤的目的？助留、助滤剂在造纸过程中 的加入点？ 4、影响助留、助滤剂使用效果的主要因素有哪些？ 5、简述助留、助留的机理？ 第七节 助留、助滤和分散剂的应用 第七节 助留、助滤和分散剂的应用 第七节 助留、助滤和分散剂的应用 第七节 助留、助滤和分散剂的应用 第七节 助留、助滤和分散剂的应用 第七节 助留、助滤和分散剂的应用 第七节 助留、助滤和分散剂的应用 第七节 助留、助滤和分散剂的应用 第七节 助留、助滤和分散剂的应用 第七节 助留、助滤和分散剂的应用 第七节 助留、助滤和分散剂的应用 第七节 助留、助滤和分散剂的应用 第七节 助留、助滤和分散剂的应用 第七节 助留、助滤和分散剂的应用 第七节 助留、助滤和分散剂的应用 第七节 助留、助滤和分散剂的应用 第七节 助留、助滤和分散剂的应用 第七节 助留、助滤和分散剂的应用 第八节 其他添加物质的应用 第八节 其他添加物质的应用 第八节 其他添加物质的应用 第八节 其他添加物质的应用 第八节 其他添加物质的应用 第八节 其他添加物质的应用 第八节 其他添加物质的应用 第八节 其他添加物质的应用 第八节 其他添加物质的应用 第八节 其他添加物质的应用 第八节 其他添加物质的应用 第八节 其他添加物质的应用 第八节 其他添加物质的应用 第八节 其他添加物质的应用 第八节 其他添加物质的应用 第八节 其他添加物质的应用 第八节 其他添加物质的应用 第八节 其他添加物质的应用 第八节 其他添加物质的应用 第八节 其他添加物质的应用 第八节 其他添加物质的应用 第八节 其他添加物质的应用 第八节 其他添加物质的应用 第八节 其他添加物质的应用 第7、8节 思考题