造纸化学品讲课稿-2
制浆造纸工程原理课程第二章 化学法制浆
与残余木素含量之间的关系随原料种类和制浆方法的不同而
有差别，可通过实验确定。
制浆造纸原理与工程
The Kraft Process
Benefits
All wood species can be used as raw material
The process is relatively insensitive to bark
植物纤维的组织结构： ML， P， （ML＋P＝CML）， S1 S2 S3
木素的分布： 密度 ML（胞间层）最大
含量 S2层最大 据有关研究，目前认为脱木素顺序： 硫酸盐法和酸性亚硫酸盐法：S层先于ML层 中性亚硫酸盐法：ML层先于S层
制浆造纸原理与工程
四、蒸煮过程脱木素反应历程
1. 针叶木硫酸盐法脱木素反应历程
7.2% Na2S + H2O
Na2S
+ Sulfidity, 30% NaOH (AA, 24%) 16.8% 20.4% (16.8%+3.6%) NaOH-----------------NaOH (EA)
制浆造纸原理与工程
第二节 蒸煮原理
一、蒸煮液对原料片的浸透作用
主要表现在两个方面：毛细管作用和扩散作用 1. 毛细管作用：主要靠外加的压力和表面张力产生的压力作用浸 透，通过导管-、管胞、纤维的胞腔进行。 影响因素：纹孔的多少及其大小、原料品种、边材与心材（毛 细管浸透速率与毛细管半径的四次方成正比） 水分含量（适宜于较干的原料片，但需排除原料毛细管内的空 气） 压力差（毛细管浸透速率与压力差成正比） 无论碱性或酸性蒸煮液，纤维轴向的毛细管作用总是大于横向的 毛细管作用（约50~200倍，）
制浆造纸原理与工程
精细化学品-造纸化学品讲解
39
40
41
• 增强剂：用于提高纸和纸板物 理强度的化学品。
• 浆内增强剂根据使用效果不同 ，分为增干强剂和增湿强剂两 种。
42
• 增干强剂是指在造纸过程中增 强纤维间的结合，以提高纸张 的物理强度，而不影响湿强度 的化学品。
• 干强剂作用机理： • ①增加纤维间结合的表面积
②提高纤维间的结合强度 ③改进结合键的分布，对纤维 强度没影响。
20
• 制浆造纸工业是一个产量大、 用水多、消耗化学药品多、污 染严重的工业。随着人们环境 意识的增强和废液有害物质的 不断发现，对废液排放标准要 求越来越高。
• 处理废液的最佳方法是厂 内处理，但我国目前还是采取 厂外处理法，所用的处理剂 称为废液治理剂。
21
• 絮凝剂是指能使溶胶变成絮状 沉淀的凝结剂。
• 在纸厂进行乳化。亦可制成乳液。
• 阳离子树脂乳液的乳化增效作用十分明显 。
• 由于细小纤维、填料及其它阴离子性物质 具有较大的比表面积，与纤维相比，更易 于与AKD反应，影响对纤维的施胶效果。 加入阳离子淀粉提高AKD的留着率。
• 加入点一般是加在浓浆处，如纸机浆池处 。优点是纤维先与AKD反应，同时反应时 间较长，避免了细小纤维和填料等物质的 干扰。
常用方法：
1.机械法
2.化学法
碱法 亚硫酸盐法 硫酸盐法 氯碱法
3.其他方法
微生物制浆 有机溶剂法制浆 爆破法制浆
抄纸工序主要是将制浆工序 制备的浆料生产成纸和纸板的过 程，是由悬浮在液体中的纤维在 网上错综交织成均匀的纤维层， 再经过压榨和干燥之后即得成品 纸。
包括打浆 配浆 净化 筛选 抄造等过程
33
• ASA主要使用石油裂解C9以上馏分和 C4～5馏分共聚得到的多聚体，分子 中含有双键，用马来酸酐改性得到 烯基琥珀酸酐。属反应性施胶剂。
(完整版)浅谈如何使用造纸化学品
本文摘自再生资源回收-变宝网（www.bianbao。
net）浅谈如何使用造纸化学品随着造纸技术的发展,使用湿部化学品的重要性已被越来越多的厂家所接受。
针对湿部化学品的不同性质和使用特点，如何正确添加它们也成为摆在各厂家面前的一道难题。
一、纸机湿部化学品可以根据功能的不同分为两大类：1、功能性化学品：如AKD、染料、增白剂、填料等,此类化学品直接影响到纸张的各种物理和光学性能;2、过程控制化学品：如助留剂、湿部淀粉、杀菌剂、涂布损纸控制剂等，此类化学品的主要作用是维持纸机正常运转的需要，对纸张性能也有间接影响。
不同的纸浆经过分别打浆，按比例混合后进入短循环系统中.开始纸浆先被浓白水稀释，然后经除砂、脱气、筛选等阶段后进入流浆箱中.在此系统过程中,各种湿部化学品被加入到纸浆中。
下面就各种化学品分别进行讨论。
AKD和湿部阳离子淀粉AKD是一种纤维反应型中性施胶剂，通过在中性条件下与纤维的羟基反应并铺展在纤维表面而使纸张具有抗水性。
AKD性质不稳定，受温度、杂质等因素的影响，易水解变质,失去施胶效果并且玷污网、毯和设备的表面，给纸机运行带来困难。
由于细小纤维、填料及其它阴离子性物质具有较大的比表面积，与纤维相比,更易于与AKD反应，影响对纤维的施胶效果。
加入湿部阳离子淀粉的目的是为了增加AKD的稳定性,提高AKD的留着率.二、根据以上所述AKD的性质特点，其加入点有两种选择：1、加在浓浆处,如纸机浆池处.选此加入点的优点是纤维先与AKD反应，同时反应时间较长,避免了细小纤维和填料等物质的干扰，但这种加入方式由于AKD在系统中的停留时间延长，增加了AKD的水解程度；2、加在稀浆处，如第二冲浆泵之前.此加入点的优点是AKD在系统中的停留时间较短,水解程度低,但细小纤维和填料等物质与纤维同时争夺AKD胶粒，纤维的施胶效果将受到一定程度的损害。
湿部阳离子淀粉应加在AKD之前（如纸机浆池处)或之后不远的地方.三、增白剂(OBA）和染料增白剂和染料均为阴离子型物质,容易与阳离子型物质反应，引起色斑问题。
造纸化学品
造纸化学品第一章造纸化学品的主要功能:1、改善纸张最终产品或生产中间产品的某些性质；2、为了改善生产操作条件和过程，使生产过程优化，提高设备运行效率；3、印刷用纸的轻量化和印刷方式的多样化。
阻碍我国造纸工业发展的主要瓶颈：1、制浆造纸原料不足；2、制浆造纸机械与设备的国产装备水平低，特别是造纸机关键设备的技术水平低；3、清洁生产技术与装备的研发和实施能力不足，对环境的污染还比较严重；4、专用化学品，其质量不高，品种不多，促使我国关键特种纸产品比较低。
造纸化学品的抄纸化学品分类：1、功能性助剂。
提高产品质量赋予产品一定的使用性能。
例如：浆内施胶剂，干强剂，湿强剂，柔软剂，表面施胶剂，表面增强剂；2、过程性助剂。
改善生产过程的操作条件，简化生产过程，节能降耗，保证生产连续化。
例如：助留剂、助滤剂、树脂障碍消除剂、浆内消泡剂、分散剂。
中国制浆造纸工业的发展趋势：1、在生产规模上，技术设备管理理念上应向国际先进水平靠拢；2、中国制浆造纸设备应向大型、宽幅、高速、自动化发展；3、造纸原料由“以草浆为主”逐步转向“以木浆为主”；4、造纸行业应提倡清洁生产。
制浆造纸化学助剂：是指在制浆造纸过程中，为了提高纸浆和纸板的某些特性，降低物料消耗和改善操作条件等向主物料中加入少量的化学物质的总称。
造纸助剂的主要优点：1、提高生产效率；2、减少原材料的消耗；3、改善产品和半成品质量；4、控制和缓和生产中可能发生的障碍；5、使产品具有某些特殊性质和功能。
制浆造纸助剂优点：1、性能稳定性；2、使用过程中不会产生副作用；3、用量小；4、使用方便，作用效果好；5、环保性。
助剂使用方法：1、直接添加法；2、表面涂饰法；3、浸渍法。
助剂发展趋势：（武倩手打组祝大家考试顺利）1、开发高效、低污染和合成聚合物；2、由酸性用助剂向中性用助剂发展；3、大力发展功能性和过程性助剂且由单元组分向多元复配；4、大力发展直面处理和涂布用化学用品；6、根据国情，大力发展适用非木材纤维用的造纸助剂。
造纸化学品PPT课件
功能型化学品
为了使纸张具备一些性能或使纸张性 能更加完善。 包括：填料、染料、阳离子淀粉等
过程型化学品
为了使纸张的操造运行更加顺 畅、提高车速而添加的一类化 学药品。 包括：保留助剂、内部施胶剂、 树脂控制剂、PAC
填料
在纸料的纤维悬浮液中加入不溶于水（或 微溶于水）的白色矿物质微粒，使得成品 纸张具备某些特性的工艺，这些矿物称为 填料，此工艺则称为加填。
施胶----扩散与渗透
纸或纸板主要由纤维组成，纤维具有亲水性。 纤维本身有微细管，纸页上又有许多孔隙，能起 毛细管作用，这样液滴便会在纸面上产生扩散与 渗透现象，使纸具有吸液性能。阻止纸页的吸液 性能，就要防止液体在纸页上的渗透与扩散。
液滴能否在纸面产生扩散并使其润湿，主要 取决于纸面对液滴的附着力和液滴本身的内聚力 之间的平衡关系。
助留助滤剂
助留助滤作用是指通过加入某些化学药品，将 细小纤维和填料经各种结合方式絮集成较大凝聚物， 并将之粘附于纤维表面以使这些物质得以保留，同 时加速网部的脱水速率。
无机物：硫酸铝、PAC、CaCl2 合成有机聚合物：聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、
聚氨基酰胺 阴离子微粒：Silicate、Bentonite
这些物质包括木质素（lignin） ，木素 磺酸。因此，碱性染料对木素的亲和力极大 ，即对未漂浆（unbleached pulp）和机械（ mechanic酸基团的偶氮化合物。
直接染料与纤维的亲和力很强，可直接对纤 维染色，很多情况下可不用媒染剂，但如与 纸浆混合不匀，则部分纤维易优先染色而出 现色斑。
通过改变磨珠的添加量、 进出磨机的流量，磨盘的 转速，可以控制GCC的粒 径大小，以此达到不同的 使用需求。
阳离子淀粉
(1)目的：将原为阴性的天然淀粉予以阳性化， 使其能吸附在阴性的纤维、细小纤维及填料 上，达到改善细小纤维、填料的保留和提高 纸张强度。
造纸原理 化学品 ——【造纸原理】
• 双重施胶：浆内和表面均施胶
（四）施胶剂 sizing agent
• 用于纸内施胶： • 松香胶类：松香胶、强化松香胶、合成胶、分散 松香胶等。 • 合成胶：中性施胶剂AKD、ASA等 • 用于纸面施胶：氧化淀粉、阳离子淀粉、聚乙烯 醇、羟甲基纤维素、动物胶、合成树脂等。
• 书p210
• 总（全程，真实）留着率(overall retention) ：纸页 中固体物质质量与用白水稀释前从调浆箱中流出纸 料中固体物质质量的百分比。 （90～95％）。
• TR=（ms /Q×w ）×WW/WP
• Ms－单位时间内纸卷上卷取的纸页的质量， kg/h • WW－纸页进入压榨部的宽度，m • WP－纸页在网上的宽度，m • WW/WP－该比值考虑弥补纸页从网部进入压榨部 时由于宽度不同而造成的损失 • Q－纸料在流浆箱堰口的流量，m3/h • W－流浆箱内纸料的浓度％
⑤加填：阻碍纤维接触
• 研究湿纸强度的意义
提高纸机车速： 不断头 纸机正常运行的条件，车速高，效率高
提高湿纸强度的措施
①配比长纤维多 ②纸料滤水好--提高干度 ③纸的匀度好，没有薄弱环节 ④提高打浆度，加强网部脱水，提高纸的干度 ⑤使用助留、助滤剂
（三）构成干纸强度的基础及其影响因素
1、基础：纤维之间的摩擦力和结合力（为 主）
内部施胶 ⑤添加亲水物质：增加纤维结合，提高干
强，干强剂、淀粉等
（四）影响纸的湿强度的因素
施胶减少水对纸的润湿程度，某种程度提高纸的湿强 度。 湿强剂：与纤维之间产生共价键（PEI）；或在纤维 表面形成交联网络减少纤维吸水润张和移动（PAE， MF）；或在纤维间产生不溶性的胶粘作用（UF， MF）。 湿强剂的用量和性质是决定湿强度的主要因素。 永久性抗水---损纸的处理困难，人民币纸的处理：蒸 煮 非永久性抗水：在抄纸过程有湿强度，目的是抄纸过 程不断头，成纸无湿强度 生活用纸：一定的湿强度
造纸化学品
抄纸用添加剂 功 能 性 添 加 剂 浆内施胶剂：松香胶、强化松香胶、乳液型松香胶、AKD 、 浆内施胶剂：松香胶、强化松香胶、乳液型松香胶、 ASA烯基琥珀酸型石油树脂 烯基琥珀酸型石油树脂 干增强剂：阳离子淀粉、 干增强剂：阳离子淀粉、聚丙烯酰胺 湿增强剂：三聚氰胺 甲醛 聚酰胺表氯醇树脂、 甲醛、 湿增强剂：三聚氰胺-甲醛、聚酰胺表氯醇树脂、聚乙烯亚胺
造 纸 化 学 品
• “用以书写 、 印刷 、 绘画或包装等的片状纤维制 用以书写、 印刷、 用以书写 品。” • 用经过特殊处理的植物纤维悬浮于水中， “ 用经过特殊处理的植物纤维悬浮于水中 ， 根 据使用要求加入适量的胶科、填科、色科等， 据使用要求加入适量的胶科 、 填科 、 色科等 ， 在 网上脱水后纤维错综交织，经过压榨、 网上脱水后纤维错综交织 ， 经过压榨 、 烘干而形 页状纤维物质。 成的 页状纤维物质。” • 纸或纸张 ，(1)多用植物纤维制成。 造纸是我国四 纸或纸张， 多用植物纤维制成 多用植物纤维制成。 大发明之一，起源很早，东汉时蔡伦曾加以改进。 大发明之一， 起源很早， 东汉时蔡伦曾加以改进。 (2) 量词：一纸公文。 量词：一纸公文。 • 国际标准化组织（ 国际标准化组织（ISO）对纸的定义为：连续 ）对纸的定义为： 的片状形式或卷筒薄材形式的一类材料的通称 （ 用于造纸或溶解目的的纸浆析或纸浆卷及无纺 制品除外） 由植物纤维、矿物纤维、动物纤维、 制品除外 ） 。 由植物纤维 、 矿物纤维 、 动物纤维 、 合成纤维或其混合纤维的悬浮液沉淀， 合成纤维或其混合纤维的悬浮液沉淀 ， 加或不加 其他添加物质，在成型机上制成。 其他添加物质，在成型机上制成。
• 造纸工业是以纤维为原料的化学加工工业。 造纸工业是以纤维为原料的化学加工工业。 是以纤维为原料的化学加工工业 新纸的使用，不仅在工业领域， 新纸的使用，不仅在工业领域，而且 随着 社会结构和生活环境的改变在急剧增加， 社会结构和生活环境的改变在急剧增加， 如与电子、 如与电子、信息事业发展配用的各种记录 用纸----热敏记录纸 力感型记录纸、 热敏记录纸、 用纸 热敏记录纸、力感型记录纸、光敏 记录纸、无碳复写纸、静电记录纸， 记录纸、无碳复写纸、静电记录纸，以及 荧光夜航地图纸、特种工业滤纸、 荧光夜航地图纸、特种工业滤纸、真空镀 铝包装纸、防锈纸； 铝包装纸、防锈纸；各种保护性包装纸和 装饰用纸等等。 装饰用纸等等。新型纸制品正在不断地进 入我们日常生活与生产。 入我们日常生活与生产。
第六章造纸化学品
第六章造纸化学品造纸化学品是造纸过程中所使用的化学品，包括各种助剂、制浆剂和漂白剂等，它们的作用是改善纸张品质和机械性能，提高造纸效率和产量。
一、制浆剂制浆剂是造纸过程中不可或缺的重要化学品，它们的作用是将纤维素原料中的木材或废纸等杂质除去，使原料得以转化为高质量、适用于造纸生产的浆料。
主要分为机械制浆、半化学制浆和化学制浆三类。
1、机械制浆剂机械制浆是通过机械作用将原料分离成纤维，其使用的制浆剂一般为磨料，可除去原料中的各种夹杂物。
但机械制浆剂的缺点是易形成毛刺，导致纸张表面不平，影响印刷和书写。
2、半化学制浆剂半化学制浆是通过半化学的方法将原料中的木质素分解，从而得到高质量的纤维素浆料。
半化学制浆剂主要为硫酸、氢氧化钠和硝酸三种，其中硫酸制浆更为常用。
半化学制浆剂在提高纸张品质方面比机械制浆更优异，但其也有一定的环境风险。
3、化学制浆剂化学制浆是利用化学方法通过溶解和排除原料中的木质素和半纤维素等杂质，获得高纯度的纤维素，从而得到高质量的浆料。
主要有磺酸盐、硫酸盐、硝酸盐和氢氧化钠等制浆剂。
化学制浆的优点是纤维纯度高，可得到高品质的纸张，但其过程的环保压力也很大。
二、助剂助剂对提高造纸生产效率和产品品质具有重要作用，它们主要分为增白剂、填充剂、黏合剂、杀菌剂和润滑剂。
1、增白剂增白剂是造纸过程中用于美白处理的化学品，其作用是增加纸张的反射性，提高白度。
常见增白剂有氧化钙、氧化镁、过氧化氢和碳酸钙等。
2、填充剂填充剂是提高造纸产品质量的重要助剂，其作用是填补纤维之间的空隙，在纸张表面形成平整的光泽度。
常用的填充剂有滑石粉、滑石和白云石等。
3、黏合剂黏合剂是一种可以粘结纸张纤维的化学品，其作用是提高纸张的强度和稳定性。
常用黏合剂有天然胶、合成胶和淀粉等。
4、杀菌剂为了杀灭造纸过程中可能存在的细菌和病毒等微生物，防止纸张发霉等问题，使用杀菌剂很有必要。
常用杀菌剂有三氧化硫、过氧化氢、氯气和二氧化氯等。
造纸化学品
料浆
形成气泡
洗 涤 法 脱 墨 剂 主 要 成 分
分散剂
NaOH 有机试剂 防油墨沉积剂 表面活性剂及其螯合剂
浮 选 法 脱 墨 剂 的 主 要 成 分
捕集剂
各类脱墨化学品的作用
• NaOH 调节废纸浆的 至碱性范围，是油 调节废纸浆的Ph至碱性范围 至碱性范围， 墨中的树脂皂化和水解， 墨中的树脂皂化和水解，使使油墨从纤维 上脱落。 上脱落。 • 分散剂 使废纸碎解过程中产生的油墨及赃 物颗粒在浆料悬浮液中分散的细小一些， 物颗粒在浆料悬浮液中分散的细小一些， 便于洗涤和脱水过程中除去。 便于洗涤和脱水过程中除去。 • 螯合剂 与重金属离子形成水溶性的络合物 ，防止这些重金属离子对双氧水的分解作 用。
PAM还可以作为助滤剂 PAM还可以作为助滤剂
聚丙烯酰胺作为助留助滤剂，合理使用可以获得以下效果： ①提高细小纤维和填料留着率，表现在成纸灰分含量提高，定 量增加； ②降低网下白水浓度，加速白水中细小纤维的沉降速度； ③改善纸料的滤水性能； ④破坏了成纸的匀度，这是使用PAM 的一个负面效果。
1.1.2 聚氧化乙烯（PEO） 聚氧化乙烯（ ）
造纸化学品
本ppt 由化院学生做！！仅供参考！ 注意，不要大篇幅的文字出现。（可以 出现在word中）
造纸的步骤
纸浆提取 方法 纸浆来源 选取所需 化学试剂
造纸
各类化学 品的作用
废纸纸浆的关键是筛选和净化，除去杂质 废纸纸浆的关键是筛选和净化，
天然纤维纸浆
纸 浆 来 源
废旧纤维纸浆
合成纤维纸浆
各类纸浆化学品
水溶性高分子种类：
ห้องสมุดไป่ตู้.1.1 聚丙烯酰胺（PAM） 聚丙烯酰胺（ ）
第四章 造纸化学讲解
制备：碱+SO2法
2Na2CO3 + SO2 + H2O ＝ 2NaHSO3
2Na2HCO3 + SO2 ＝ 2Na2SO3 + CO2 ↑ + H2O
2021/5/4
16
作用：少量 助剂作用
R纤－CHO + SO32- + 3OH- ——3R纤－COO- + S2- + 3H2O 多时可作蒸煮剂、磺化木素 化学工业：显影剂、还原剂、印染、煮炼剂、医药（例如： 生产安乃近）、食品还原剂。
（一）当前在造纸工业： 1. 我国造纸工业发展空间广阔，发展潜力巨大
2001年我国纸和纸板的产量达到3200万吨，首次超过日本 居世界第二位。
2002年我国产量达到3780万吨，总消费量达到4380万吨， 与1978年相比，产量增长了8.1倍, 总消费量增长了8.9倍。
人均33公斤/年人，仅为世界平均消费水平54公斤/年人的 60%，为美国人均消费量324公斤/年人的十分之一。
制备：蒽氧化法、邻苯二甲酸酐法
O
催化剂
O2
O
2021/5/4
20
作用：氧化还原催化作用，使醛基变为羧基。
O
OH
+ R CHO
+ R COOH
O
OH
蒽醌： ① 加速脱木素速率
② 降低蒸煮温度 ③ 缩短蒸煮时间
④ 减少碱用量
⑤ 降低蒸煮液硫化度、浆硬度
⑥ 提高纸浆得率和强度
注意：不同原料不同方法，使用蒽醌效果有所差异。
2.分类：
无机
2021/5/4
①多硫化物（NaSx ）
②亚硫酸钠(Na2SO3 ) ③硼氢化钠(NaBH4) ④连二亚硫酸钠
造纸化学品的制备和作用机理
造纸化学品的制备和作用机理一、造纸化学品的制备1. 造纸化学品是指在纸浆制备和造纸过程中所使用的各种化学品，包括漂白剂、防腐剂、胶凝剂、增强剂等。
2. 漂白剂是造纸过程中常用的一类化学品，用于去除纸浆中的色素和有机杂质，提高纸张的白度。
常用的漂白剂有氯气、次氯酸钠等。
3. 防腐剂是为了防止纸浆和纸张在储存和使用过程中受到微生物的侵蚀而添加的化学品。
常见的防腐剂有硫酸铜、氯化苯酚等。
4. 胶凝剂是为了提高纸浆的稳定性和纸张的强度而添加的化学品。
常用的胶凝剂有淀粉、凝胶体等。
5. 增强剂是为了提高纸张的强度和耐久性而添加的化学品。
常用的增强剂有树脂、纤维素衍生物等。
二、造纸化学品的作用机理1. 漂白剂的作用机理是通过氧化、还原和分解等化学反应，将纸浆中的色素和有机杂质转化为无色或易于去除的物质。
氯气和次氯酸钠可以与色素分子中的双键发生加成反应，破坏色素结构；同时，氯气还可以与纸浆中的酚类物质发生氧化反应，将其转化为可溶性的物质。
2. 防腐剂的作用机理是通过破坏微生物的细胞膜、抑制其代谢活性或阻断其生长繁殖来达到防止微生物侵蚀的效果。
硫酸铜可以与微生物的蛋白质结合，破坏细胞膜的完整性；氯化苯酚可以抑制微生物的酶活性，阻断其代谢途径。
3. 胶凝剂的作用机理是通过与纤维素分子间的氢键或离子键相互作用，形成胶体颗粒，增加纸浆的粘度和黏稠度，从而提高纸张的强度和耐久性。
淀粉分子中的羟基可以与纤维素分子中的羟基形成氢键，形成胶体颗粒；凝胶体中的大分子结构可以通过物理作用与纤维素分子相互交织，形成网状结构。
4. 增强剂的作用机理是通过与纸浆中的纤维素分子相互作用，增加纸张的纤维间的结合力，提高纸张的强度和耐久性。
树脂分子中的官能团可以与纤维素分子中的羟基或酸基相互作用，形成化学键或物理键；纤维素衍生物可以通过与纤维素分子的氢键或离子键相互作用，增加纤维素分子间的结合力。
造纸化学品在纸浆制备和造纸过程中起到了重要的作用。
造纸化学品的制备和作用机理
造纸化学品的制备和作用机理一、造纸化学品的制备造纸化学品是指在造纸过程中所使用的各种化学品，包括漂白剂、填料、胶凝剂、防水剂等。
这些化学品的制备涉及复杂的化学反应和工艺流程。
1. 漂白剂的制备：漂白剂是用于去除纸浆中的色素和杂质的化学品。
常见的漂白剂有氯漂白剂、过氧化物漂白剂和二氧化氯漂白剂等。
其中，氯漂白剂是最常用的漂白剂之一。
氯漂白剂的制备过程包括氯气与水反应生成次氯酸，再与氢氧化钠反应生成次氯酸钠溶液。
2. 填料的制备：填料是用于增加纸张体积和改善纸张质地的化学品。
常见的填料有石灰石粉、滑石粉和陶土等。
填料的制备过程主要包括矿石的采集、破碎、磨细和筛分等步骤。
3. 胶凝剂的制备：胶凝剂是用于增强纸张的黏合性和强度的化学品。
常用的胶凝剂有淀粉、胶原蛋白和聚合物等。
淀粉胶凝剂的制备过程主要包括淀粉的提取、精制和加工等步骤。
4. 防水剂的制备：防水剂是用于增强纸张的防水性能的化学品。
常见的防水剂有脂肪醇酯、硅油和氟碳复合物等。
防水剂的制备过程涉及化学合成和物理混合等多种方法。
二、造纸化学品的作用机理造纸化学品在造纸过程中发挥着重要的作用，主要包括以下几个方面：1. 漂白剂的作用机理：漂白剂通过氧化、还原、分解等化学反应作用于纸浆中的色素和杂质，从而达到去除杂质和提高纸张白度的目的。
漂白剂能够破坏色素分子的结构，使其失去吸收光线的能力，从而使纸张呈现出较高的白度。
2. 填料的作用机理：填料能够填充纸浆中的空隙，增加纸张的体积和厚度。
填料粒子的表面具有较大的比表面积，可以吸附纤维和纤维束，增加纸张的强度和均匀度。
此外，填料还可以改善纸张的光泽度和印刷性能。
3. 胶凝剂的作用机理：胶凝剂通过与纤维表面形成胶状物质，将纤维束黏合在一起，增加纸张的强度和稳定性。
胶凝剂还可以填充纸张中的微孔，提高纸张的密度和平滑度。
此外，胶凝剂还能够改善纸张的耐久性和抗水性能。
4. 防水剂的作用机理：防水剂能够形成一层薄膜覆盖在纸张表面，阻止水分的渗透。
造纸化学品
我国造纸化学品的现状与发展轻工与化学工程学院轻化092——19李菁菁我国造纸化学品的现状与发展李菁菁摘要：介绍了我国造纸化学品的现状和发展。
对我国变性淀粉、施胶剂、水溶性高分子、特种化学品以及填料等主要造纸化学品的现状与发展趋势作了扼要介绍。
造纸化学品是精细化工领域中的重要门类，也是造纸工业发展的重要基础。
21世纪，造纸行业面临的三大主要课题是资源、环境、能源。
我国造纸化学品行业同国外相比还有较大差距，拥有广阔的发展空间。
国内生产企业应结合国情和行业现状，向集约化、专业化发展，引进国外先进技术，开发新型造纸用精细化学品。
关键词：造纸化学品；现状；发展The present situation and perspective of ourcountry’s papermaking chemicalLI JingjingAbstract:This paper deals with the present situation and perspective of our country’s p apermaking chemicals. And so on present state and perspective trend of main paperma king chemical have made the main introduction to our country modified starch, sizing a gent, the water-soluble polymer, the specialty chemical as well as the padding. The pap ermaking chemical is important class in the chemical domain, is the important basis of paper industry development. In the 21st century, three big main topics that paper-mill i ndustry faces are the resources, environment and energy. Our country papermaking che mical profession compares with the overseas also has the big disparity, has the broad d evelopment space. The domestically produced enterprise should unify the national condit ion and industry status, develops to the intensification and specialization, introduces the overseas vanguard technology, develops the new papermaking to use the fine chemical. Key words:papermaking chemicals;present situation;perspective一、我国造纸化学品的现状20世纪80年代初,我国造纸化学品还几乎是空白。
造纸化学品及其应用
二、造纸化学品的发展趋势
• 我国的造纸化学品发展的主要特点是推广应用 的领域及纸种进一步扩大，产品开始出现系列 化，新产品不断出现，产品开发重视经济效益。
• 各种新型的施胶剂、干(湿)增强剂、助留(滤) 剂、杀菌剂、絮凝剂、消泡剂、涂布胶黏剂、 柔软剂、废纸脱墨剂等投入生产，在纸厂得到 了广泛的应用。
25
三、松香胶施胶过程理论
• 纤维和松香粒子在水中均带负电荷，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。
• 由胶体电位（电泳淌度、Zeta电位）的研 究证实，在pH4－6范围内，松香胶加入硫 酸铝液后，所生成的沉淀物具有正电性， 这一现象与施胶过程有重要的关系。
26
（一）施胶过程中的铝离子化学
30
3、沉淀物的吸附和定着理论
• “界面动电势学说”只说明了吸附过程， 但是没有回答定着机理。
• 早期理论“游离松香学说”可以解释 一些施胶效果的原因，但无法解释松香 与硫酸铝的共聚沉淀物作用。
31
3、沉淀物的吸附和定着理论
• 中期理论“铝离子、胶体氢氧化铝学
说”。解释了共沉淀物的作用，但还未能
10
（三）施胶剂的种类及选用原则
1．施胶剂的种类和性质
• 加进纸或纸板之后能使其具有抗液性能的物 质称之为施胶剂。
松香型施胶剂 （松香胶、强化松香胶、石蜡 松香胶和分散松香胶等） 合成胶（中性施胶剂AKD、ASA等） 非松香型施胶剂 （石蜡乳胶、硬脂酸钠、聚 乙烯醇、羧甲基纤维素、动物胶、干酪素、 淀粉、合成树脂等 ）
28
2、松香胶沉积物的形成
• 在施胶过程中，加入沉淀剂（矾土等） 后会使松香胶粒子与纤维吸附。但究
竟是先使胶料粒子带上正电荷沉淀到
造纸化学品(制浆)
三、松香胶施胶 （一）松香胶种类及制备方法 COOH 1、松香
P68 松香酸分子式： C19H29COOH
2、松香胶的制备方法 将固体松香变成全部或部分能溶于水的皂化物 或 悬浮乳液。 皂化反应： 2 C19H29COOH + Na2CO3 → 2 C19H29COONa + H2O + CO2↑ C19H29COOH + NaOH → C19H29COONa + H2O
2、烯基琥珀酸酐（ASA）
P83
① ASA加乳化剂用量较多（约为AKD的两倍）； ② ASA一般在弱碱性条件下使用； ③ ASA更易水解，最好现场乳化使用； ④ ASA对抗酸碱的侵蚀不如AKD； ⑤ ASA熟化速度比AKD快； ⑥ 用量：约0.12％。 近年来，国内采用ASA施胶的纸厂、纸机台数和纸品 产量快速增长。
P73 1、沉淀剂 硫酸铝、明矾、三氯化铝等 2、硫酸铝在水中的特性 “配位学说”认为：在pH值4～5时，三价铝离子（Al3+） 与六个水分子形成三价的水合铝离子
OH2
OH2 Al OH2 OH2
3+
Al
OH2 OH2
3、松香胶沉淀物的形成、吸附和定着 “界面动电势学说”认为： 沉淀剂先与松香胶料粒子起作用形成带正电荷的共沉淀物， 再吸附到带负电荷的纤维表面上。
二、液体在纸页的扩散和渗透机理 （一）纸页的组成及结构与液体在纸页上的扩散和渗透的关系 纸张具有吸液性能 原因：纤维的微细管、纸张的多孔性→ 液滴扩散、渗透 所以，未施胶的纸张既不适宜书写，吸湿后强度下降又会影 响纸张的使用。
P66
（二）表面润湿
纸面对液滴的附着力
γSV = γSL + γLVcosθ
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第二节：加填⏹一、加填的目的和作用⏹1、改变纸的光学性质⏹通过改变折光率和光散射系数，增加纸页的不透明度和亮度，并防止透印。
⏹2、改善纸页的表面性能和印刷适性⏹加填可以改善纸页的平滑度和匀度，提高纸页的吸收性和吸墨性，并降低纸页的保水性和变形性。
⏹3、赋予纸页某些特殊功能⏹如卷烟纸加碳酸钙，改进透气性，调节燃烧速度。
导电纸加入碳黑，以获得导电性。
⏹4、节省纤维原料，降低生产成本⏹填料的价格是几分钱1kg，而纤维原料的价格是几元钱1kg。
因此加填可大大节约纤维用量，并大大降低生产成本。
⏹当然，填料的加入量也不能过大，否则会大大降低纸页的强度指标。
二、填料性能指标⏹1、粒度及其分布（小于2 m的百分率）；⏹2、白度（或亮度）、光泽度；⏹3、相对密度、在水中的溶解性；⏹4、折光率、光散射系数；⏹5、化学稳定性；⏹6、价格。
三、常用填料（Fillers）⏹1、滑石粉（Talc）⏹在国内使用最为广泛，白度较高（96.8%），粒子呈鳞片状，有皂滑的手感。
可提高纸页的平滑度和匀度，改善印刷适性。
对施胶的影响较小，价格低廉。
⏹2、瓷土（Clay）⏹又称高岭土。
使用较广泛。
除折光率较低外，其余性能与滑石粉相似。
此外，瓷土加填对纸页的强度指标影响较大。
3、碳酸钙（Calc ium Carbonate）用于造纸加填用的主要有两种：⏹天然碳酸钙－－⏹研磨碳酸钙、白垩（e\）（Grinding limestone, GCC）人造碳酸钙－－沉淀碳酸钙（Precipitated Products Made Synthetically, PCC）沉淀碳酸钙（PCC）⏹1) 针状体（霰石，aragonite PCC）⏹2) 偏三角面体（scalenohedral PCC）⏹3) 菱形六面体（rhombohedral PCC）4、二氧化钛（Titanium Dioxide）⏹二氧化钛又名钛白粉，是一种高级填料，其白度高（>95%），粒度小（0.15-0.3），具有较高的光泽度和光散射系数，覆盖力强，能显著地增加纸页的白度和不透明度。
五、填料留着率⏹填料留着率的影响⏹1、纸张的质量；⏹2、产品的成本；⏹3、抄造工艺；⏹4、系统封闭与白水回用；⏹5、环境保护。
（一）纸张填料留着率⏹纸张填料留着率是指纸张种所含的填料量与加入纸料中的填料量的百分比值。
⏹（1）近似值：⏹ A⏹R = ----- x 100% (2-5)⏹ B⏹式中：⏹R----纸张填料留着率，％⏹A----绝干纸中填料的含量，％⏹B----绝干纸料中填料的含量，％⏹注意：该式中未考虑填料的灼烧量、纤维本身灰分以及纤维的流失量等因素。
其计算结果数值偏高。
⏹（2）精确值：⏹0.94 (A-C) (100-B-D)⏹R = ---------------------------- (2-6)⏹(B-C) (100-A-D)⏹C----纤维本身所含的灰分，％⏹D----填料灼烧减量，％⏹0.94----抄纸后纸浆的得率及纤维原料和胶料中⏹的灰分平均含量的总修正系数。
(二) 填料留着机理⏹1、机械截留说：⏹认为填料是由机械过滤作用，截留在纸浆滤层内的。
因而纸张的定量越大，纤维的滤层越厚，填料的颗粒越大，则留着率也越高。
但无法解释细小颗粒留着率高的原因。
⏹2、胶体吸附说：⏹认为填料粒子在水中带有负电荷，并吸附铝离子转变带正电荷，与带负电荷的纤维吸附并沉积在纤维的表面上。
在等电点附近，胶体易于絮聚，从而利于填料留着。
⏹综上所述：⏹填料留着是机械截留和胶体吸附双重作用的结果。
而在某些情况下，吸附的作用更为重要。
（三）填料留着的影响因素（提高留着率）⏹：⏹纸页定量和厚度增加⏹纸浆打浆度提高⏹施胶中硫酸铝用量的适当增加⏹纤维长度的提高⏹白水用量的增加⏹纸料温度的提高⏹上网浓度的提高⏹在纸料中加入助剂填料留着的影响因素（降低留着率）⏹纸机车速的提高⏹操作真空度提高（真空箱、真空伏辊和⏹真空压榨辊等处）⏹纸机网部振幅与频率的增大⏹纸机成型网网目增大⏹上网浓度降低高加填纸的发展趋势高加填纸也是一个造纸科学研究的热点课题。
如90年代中，国外学者采用纤维胞腔加填法（In Situ Lumen Loading），以提高加填率和降低纸页强度的损失。
五、助留助滤剂●（一）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。
多数情况下助留和助滤是同时进行的。
助留和助滤的目的●1、提高填料和细小纤维的留着率，减少流失，改善白水循环，减少污染。
●2、改善纸页的两面性，提高纸页的印刷性能。
●3、提高网部脱水能力，从而适应纸机车速的提高。
●●细小纤维概念●细小纤维一般指颗料状物料能通过200目筛网的部分。
该定义包覆了很宽范围内造纸配料中的许多物质，如细小纤维、填料等。
●细小纤维会影响纸页的结构、强度和光学性能。
细小纤维留着率低。
相应的会影响纸机的运行性、清洁性和化学品的效率。
留着的定义包含下面两个定义：●(1) 留着：指送到纸机湿部的物料数量与纸机干燥部纸卷的物料数量之比(一般值为90%～95%)。
●(2) 单程留着：指离开流浆箱的物质量与离开伏辊时纸幅中的物料含量之比(一般为20%～90%)。
流浆箱部分的配料留着包括有三种留着，即单程细小纤维留着、纤维留着和灰分留着。
二、纸料组分的主要留着方式●机械截留和胶体聚集●机械截留是指通过纤维沉淀在运动的织物上形成的网络对细小纤维的截留作用.●胶体聚集是细小组分留着的主要机理，包括由纯细小组分形成的絮凝物以及含有纤维的细小组分絮凝物，在后者中，细小纤维吸附在纤维表面上，这些细小组分随着纤维在纸机成形部被固定并结合在成形浆垫中。
(一)细小纤维的机械截留或过滤作用●机械截留是指通过纤维沉淀在运动的织物上形成的网络对细小纤维的截留作用.●在大量的细小纤维机械截留之前，纤维要形成一定厚度的浆垫，当纤维形成浆垫后，更多的细小纤维就会在更密的浆垫上被截留。
这一过程将会导致纸幅在网子的一面粗糙，而在毛毯一边形成平滑、致密的结构。
一般可通过控制定量来改变留着，良好的成形可通过均匀的浆垫来过滤细小纤维，促进细小纤维有更好的留着。
同样如果通过胶体机理形成的絮团越大，细小纤维的留着率就越大。
(二) 细小组分的胶体聚集●胶体聚集是细小组分留着的主要机理，包括由纯细小组分形成的絮凝物以及含有纤维的细小组分絮凝物，在后者中，细小纤维吸附在纤维表面上，这些细小组分随着纤维在纸机成形部被固定并结合在成形浆垫中。
助留、助滤剂的应用常用助留、助滤剂的种类● 1. 无机盐类●主要有硫酸铝、聚合氯化铝和氯化钙，其中硫酸铝是用量最大。
在造纸逐步转向中性抄造的现阶段，硫酸铝的消费量虽然正在逐年减少，但仍不失为一种主要的助留剂。
● 2. 天然有机聚合物类●主要有阳离子淀粉、阳离子瓜豆胶和壳聚糖等，其中阳离子淀粉是用量较大的一种，它对促进全程留着率和细小组分留着率均有重要的作用。
● 3. 高分子聚合物类●可分为非离子型、阳离子型、阴离子型和两性型等四类。
其代表是聚丙烯酰胺类聚合物。
由于聚丙烯酰胺（PAM）价格低廉及其改性产品的研制，使其成为有机高分子电解质的主要品种。
●此外，还有聚胺(PA)、聚乙烯亚胺(PEI)、聚酰胺(PPE)和聚环氧乙烷(PEO)等。
合成聚合物特性如下：●主键结构：聚丙烯酰胺、聚胺、聚乙烯亚胺、聚酰胺、聚氧化乙烯。
●平均相对分子质量：低相对分子质量：1～10万；中相对分子质量：10万～100万；高相对分子质量：100～500万；特高相对分子质量：500万以上。
●电荷类型：非离子型、阳离子型、阴离子型、两性型。
●电荷密度：低电荷密度1%～10%，中电荷密度10%～40%，高电荷密度40%～80%，特高电荷密度80%～100%。
●高分子量、低电荷密度的絮凝剂，常常用在高剪切力和湍流条件下细小粒子的留着上。
而低分子量、高电荷密度的阳离子产品则在低剪切力的造纸系统中用于电荷改性和留着方面。
1. 聚丙烯酰胺(PAM) 类●非离子型聚丙烯酰胺通过自由基链反应制备，由于聚丙烯酰胺聚合物是非离子型的，对纤维的亲合力小，故不是很好的助留剂。
为了增加有效性，必须在分子中引入离子基团。
一般有两种方法：(1) 丙烯酰胺与其他阴离子或阳离子的乙烯基单体共聚：用在共聚中的阳离子乙烯基单体通常是三甲胺甲基丙烯酸酯，如图所示，阳离子PAM在整个pH值范围内都有正电性。
(2) 非离子型聚丙烯酰胺的改性：通过改性使非离子聚丙烯酰胺分子上结合一个阳离子基团，通常应用Mannich反应来实现，如图所示。
这样形成的叔胺在酸性造纸系统中是阳离子化的。
●阳离子PAM应用在造纸时，通常含有20%～70%的阳离子基团，高分子量、低电荷量。
●阴离子PAM的生产可通过丙烯酸和丙烯酰胺共聚或通过PAM中氨基的水解，得到的产物是含有丙烯酰胺和丙烯酸基的一个混合物，由于丙烯酸的羧基是一个弱酸，一般在酸性条件下带电荷比在碱性条件下少。
在pH=2.8时，它将变为零电荷状态。
●PAM通常以乳液或以粉末状供应，使用之前要经过两步：第一，溶液或粉末在高剪切力清水作用下稀释到1%～2%固含量的溶液。
第二，一旦聚合物颗粒完全溶解，溶液就可稀释到非常低的浓度后再加入到浆中，必须在24h内制备以减小聚合物的降解，暴露在高剪切力下时会降解更快。
2. 聚胺( polyamine )●聚胺可通过二甲胺和环氧氯丙烷反应制得,带电荷的氮原子存在于分子主链中。
该产品具有低中等分子量和高电荷密度，通常不作为单组分留着系统而使用，与阴离子PAM一起用在二元助留体系中，聚胺通常以40%～50%的水溶液供应。
3. 聚酰胺多胺环氧氯丙烷●经过己二酸和二乙烯三胺缩聚，然后再与少量的环氧氯丙烷反应可生成阳离子聚酰胺—环氧氯丙烷树脂，其分子量较高，可作为助留剂，产品具有高电荷密度，也可作为湿强树脂使用，通常以20%～30%的溶液供应。
4. 聚二烯丙基二甲基氯化胺(poly-DADMAC)●聚二烯丙基二甲基氯化胺是一个中等相对分子质量(10万～100万) 的阳离子聚合电解质，其合成是通过二烯丙基二甲基氯化胺（DADMAC）聚合而成，具有高电荷密度。
聚合物通常以30%～50%的水溶液，最初用作电荷中和剂与干扰物反应，也可作为二元助留体系中的阳离子组分。
5. 聚氧化乙烯（PEO）●聚氧化乙烯对木素中酚基有较强的亲合力，因而会很强地吸附在机械木浆上，是一种很好的机木浆细小组分的助留剂。
它的合成是通过有催化剂的氧化乙烯聚合而成，如图7-6所示，PEO助留剂的相对分子质量大约为400万，其阴离子电荷度很低。
6. 聚乙烯亚胺（PEI）聚乙烯亚胺是通过乙烯亚胺在酸性催化剂、聚合物添加剂下开环聚合而成。
如图所示。
在支链结构中含有伯、仲、叔氨基，电荷密度随pH而变化，在酸性条件下，聚合物有很高的电荷密度，分子量分布范围较宽，PEI产品以15%～20%的碱性溶液供应，一般作为助留剂和电荷中和剂。