纸料的流体和造纸湿部化学特性
造纸原理部分问题详解
绪论简述造纸生产流程及任务打浆——添料——纸料前处理和流送——纸的抄造和整理a、打浆：对纸浆纤维进行必要的切短和细纤维化处理，以便取得生产纸或纸板所要求的物理性质和机械强度等性能。
b、添料：添加色料、填料、胶料、助剂等；为了减少墨水对纸的浸渍、改善纸的白度、不透明度和印刷性能、改变纸的颜色或色调以及赋予纸特定的性质（例如提高干、湿强度等），需要在打浆的同时或在打浆后的贮浆池中加入胶料、填料、色料和其它助剂进行添料。
c、纸料前处理和流送：净化、精选、流浆箱中的布浆、整流、上网；打浆、添料后的纸料中难免混入金属或非金属杂质、纤维束或浆团和空气，需要对纸料进行净化、筛选、脱气等前处理，以免影响成品纸的质量和给造纸过程带来困难。
纸料的流体特性，使得纸料很容易输送到各个工段。
d、纸（纸板）的抄造和整理：净化、筛选、脱了气的纸料流送进入流浆箱，均匀分布在造纸机网部脱水，首先抄成湿纸，接着经过压榨→干燥→压光→卷取→切纸→选纸或复卷→打包→入库。
第一章打浆1．什么叫打浆？打浆——利用物理方法处理悬浮于水中的纸浆纤维，使其具有适应纸机生产上要求的特性，并使所生产纸能达到预期的质量。
2．打浆的目的和任务是什么？打浆前后浆料性质有什么变化？打浆的主要任务：（一）改变纤维的形态，使纸浆获得某些特性（如机械强度、物理性能和胶体性质），以保证纸页的抄造质量。
（二）通过打浆调节和控制纸料在网上的滤水性能，以适应造纸机生产的需要，使纸页获得良好的成形，改善纸页的匀度和强度指标。
打浆作用的性质：打浆是物理变化，打浆作用对纸浆产生的纤维结构和胶体性质的变化，都属于物理变化，并不引起纤维的化学变化或产生新的物质。
注：打浆作用会使纤维表面暴露一些新的基团，但这是纤维本身原有的，与化学变化无关。
3．打浆对纤维的作用原理是什么？六种主要作用：（一）细胞壁的位移和变形（二）初生壁和次生壁外层的破除（三）吸水润胀（四）细纤维化（五）横向切断或变形（六）产生碎纤维片4．纤维结合力有哪几种？试用氢键理论解释纸页的强度是如何获得的？纸的强度取决于①成纸中纤维间的结合力②纤维本身的强度③纸中纤维的分布和排列方向，而最终决定纸页强度的，是成纸中纤维间的结合力。
造纸湿部化学概论
5、造纸湿部化学的发展趋势
5.1 酸性抄纸向碱性抄纸转换及引起的湿部助剂的变化 5.2 用湿部化学解决二次纤维（废纸）使用中产生的问题 5.3 针对不同的纸浆开发各种专用湿部助剂 5.4 开发环保型的新型助剂，提高助剂的效率 5.5 开发高效助留助滤体系，改善纸张匀度 5.6 建立完善的湿部化学测量与控制系统
功能助剂：如施胶剂、干强剂、湿强剂、柔软剂、增白剂、染 料等。添加这类助剂的目的是为了满足用户的特殊需要。
4、湿部化学与纸张性能和运转性能的关系
4.1 湿部化学对纸张性能的影响 结构性能
定量、匀度、两面差、平滑度和透气度 机械性能
主要影响纤维间的结合强度，对纤维自身强度影响很小 表观性能
纸料的滤水性能
所采用的助留助滤体系决定着纤维与细小纤维及细小纤维之 间的絮聚体的结构，也就决定了纸料在纸机上的滤水性能。
沉积物和结垢
沉积物和结垢通常是由湿部化学失控引起的，如添加剂过量、 电荷不平衡、化学品不匹配等会导致胶体絮聚、树脂沉积， 结垢等。
泡沫和夹杂的空气
表面活性物质及机械力的存在，导致泡沫的产生，引起纸料 滤水性下降，腐浆增加等。了解泡沫产生的根源，并找出解 决的办法。
5.4 发展环保型的新型助剂，提高助剂的作用 效率
利用可再生资源，经改性或接枝共聚开发环保、高效的湿部 助剂，并探讨其作用机理。
如许多湿部助剂含有对人体健康和环境不利的成分，并且效 率不高。
5.5 开发高效助留助滤体系，改善纸张匀度
为提高纸料滤水性能和留着率，开发具有抗剪切能力或重聚 能力更强的微粒助留助滤体系。
胶体粒径：1~100nm
2、湿部化学的研究内容
纸料是以水为介质、纤维为主体的悬浮液，根据不同纸张的 要求，纸料还可能含有填料、施胶剂、染料、各种助剂和由 生产用水带入的电解质等，因此湿部化学研究中相当重要的 内容是各种造纸化学品。
造纸湿部化学简介
白水系统
白水系统是造成”顺利”与”不顺利”运 转的主因，湿部的问题主要就是白水中物 质浓度的增加，我们为了维持白水的质量 在可接受的程度，白水一直在由新鲜水稀 释也一直在排弃，因此更加重了白水系统 的不确定性，所以在每一次循环周期中详 细的记录白水状况，并且设定合适的白水 平衡状态是调控湿部化学的基础。
胶体粒子
随着水资源的紧缩与排放水要求的提升， 用水密闭化的程度越来越高，用水密闭化 的结果造成溶解和悬浮物质累积在水系统 中，组成了所谓的胶体粒子
胶体粒子若在系统中凝结会造成筛网堵塞、 网毯黏着或者纸面脏污甚至断纸频繁等负 面作用
胶体粒子与电荷
►任何溶解于水中的物质皆假设与水的电荷有 关，电荷的大小决定于从水中吸收的离子， 大部份制纸浆料中的固体是带负电荷，粒子 会因强电荷而稳定并保持分散，当电位降低 时粒子间会互相靠近，如加入添加物使系统 呈强电荷，粒子间会互相排斥并再分散，在 循环系统中，控制小粒子斥力是湿部化学最 适化的重要部份。
湿部化学的控制参数
► 沉淀控制 ► 适当的凝聚 ► 细小组分的留着与分布 ► 胶体粒子的状况 ► 白水系统的掌握
沉淀控制
湿部化学中一个重要部份，是将湿部循环系统内 和纸机上的沉降物减至最低，这需要使用微生物 控制和凝聚技术去维持纸机在最低的洗涤水量。
选择适当的杀菌剂在起源处处理，能避免微生物 在后段造成的伤害。
湿部对造纸有什么影响？
湿部检测项目
pH值检测-最基本的检测项目
电导率检测
电导率检测
白水中淀粉和COD含量
浆料水相的带电量
浆料水相的带电量
浆料固相的电位
浆料固相的电位
胶体滴定法
胶体滴定法
空气含量检测
滤水速度和留着率的测定
造纸湿部化学(复习资料)
绪论及造纸湿部化学制浆造纸助剂：指在制浆造纸过程中为了提高纸浆或纸张的某些特性、降低物料消耗和改善操作条件等，向物料中加入的少量化学物质的总称。
造纸湿部化学：论述了造纸浆料中的各种组分如纤维、水、填料、化学助剂等在造纸机网部滤水、留着、成形以及白水循环过程中产生的相互作用与作用的规律，研究上述因素对纸机运行和纸产品质量的影响机理。
湿部化学助剂的应用主要目的：一是为了获得纸张的各种特殊性能，二是为了提高生产效率和改善纸机的运行性能。
湿部化学对纸张性能和纸机运行性的影响：对纸张性能的影响：结构性能（定量、厚度、匀度、两面性等）；机械性能（抗张强度、撕裂度、耐破度等）；表面性能（色泽、亮度、光泽度、平滑度等）；防护和阻力性能（施胶度、适印性）；耐久性能（耐久性）湿部化学对纸机运行稳定性的影响主要表现在以下几个方面：（1）纸料的滤水性；（2）沉淀和结垢。
（3）泡沫的形成。
造纸湿部化学研究的内容：主要包括造纸湿部化学的基本理论、造纸湿部化学品、湿部化学测量与控制及其应用三大部分。
造纸助剂的分类：（包括按造纸助剂的用途分类及按湿部助剂来分类）。
造纸湿部－造纸生产中从纸浆流送到形成湿纸幅的部分，主要包括上浆系统、纸机网部和压榨部。
胶体及胶体体系的特征：处于分散状态的特殊物质，或指该物质的分散状态。
粒径1~100nm（也有1~1000nm）范围属胶体颗粒（至少有一维尺寸）。
胶体粒子具有较高的比表面积和表面电荷，其分散状态是处于粗大分散状态（悬浮液）和分子分散状态（真溶液）之间的一种分散状态。
类胶体：超过1um当粒子分散度时，也具有胶体性质。
胶体是物质存在的一种特殊状态，不是一种特殊物质。
表面电位与Zeta电位：表面电位是系统静电电荷和粒子表面综合作用的结果，是理论上定性描述湿部化学现象的参数之一，没有实际意义。
Zeta电位双电层理论中滑动面上的电位，其大小利用界面动电现象测定，是湿部化学系统控制的重要控制参数。
《造纸原理与工程》教案
1. 增干强剂的种类 2. 常用增干强剂的性质及应用
四、增干强剂增强作用机理
第七节 助留、助滤和分散剂的应用*#
一、助留、助滤作用与纸页成形
1. 助留和助滤作用 2. 细小组分的留着方式 3. 助留助滤作用与纸页成形状态的关系
第三节 加
一、加填的目的和作用 二、填料质量评价及选择
1. 填料质量评价 2. 填料的选择
三、填料的种类与特性
1．填料的种类和性质 2．常用填料及其主要性质
四、填料液的制备及使用
1. 填料液的制备 2. 填料的加入方法和加入地点 3. 填料加入量
五、填料留着率及填料留着机理
1. 填料留着率 2. 填料留着机理
1. 湿抗张强度 2. 湿抗张强度比 3. 增湿抗张强度比
三、影响湿强度的因素 四、湿强剂种类和特性
1. 聚酰胺聚胺-表氯醇树脂（PAE） 2. 三聚氰胺甲醛树脂（MF） 3. 脲醛树脂（UF） 4. 新型环保型湿强剂
五、湿强剂增湿强作用机理 六、湿强损（废）纸的碎解与回收
第六节 纸张干强度与干强剂*#
27．纸袋纸、工业滤纸应该怎样进行打浆，成浆打浆度一般是多少? 28．卫生纸应该怎样进行打浆，成浆打浆度一般是多少? 29．描图纸、防油纸应该怎样进行打浆，成浆打浆度一般是多少? 30．证券纸、卷烟纸应该怎样进行打浆，成浆打浆度一般是多少? 31．为了获得透明度高的纸张，应该对浆料进行怎样的打浆处理? 32．为了获得吸收性好、透气度高的纸张，应该对浆料进行怎样的打浆处理? 33．为了获得高强度的纸张，应该对浆料进行怎样的打浆处理? 34．叙述典型的文化用纸打浆流程。 35．混合打浆与分别打浆比较，有哪些优缺点? 36．试述结合式打浆方式。 37．目前使用的打浆设备主要有几种，发展趋势如何? 38．试述高浓磨浆机的结构和特点? 39．试述磨盘齿型对打浆质量的影响。 40．试述磨齿夹角大小对磨浆有何影响? 41．试述磨盘运转方向对磨浆有何影响? 42．试述大锥度磨浆机的结构和工作原理。
纸料的流体和造纸
一、纸料的组成
纸料悬浮液体系是由固、液、气三相组成的复杂分 散体系。 固：主要是纤维、细小纤维，其次是胶料、填料、 非纤维添加物 液：主要成分是水，此外还有助留剂、助滤剂等 气：主要是空气
二、组成纸料各组分性质
（一）水 1.水是纸料悬浮液的介质，也是纸料的重要组分 所有的湿法抄造都借助水作为悬浮液介质，水还会 造成抄造环境，如抄造的酸碱性 2.水具有较高的表面张力 水具有比一般液体都高的表面张力，抄造过程中， 湿纸幅形成强度、泡沫的形成与破灭，纸幅内施胶 等造纸现象都受到表面张力的影响 3.水能施纤维产生润涨直接导致纤维间结合力增加
（一）纸料悬浮液流动过程中的湍动 1.湍动的概念 当流体的雷诺数超过一定数值时，流体就处于湍动 状态，这时管道内的每一个流体质点作不规则的、 在速度大小和方向都发生变化的脉动，流体这种不
规则的脉动在工程常称为湍动。 2.湍动的表示方法 湍动尺度和湍动强度 湍动尺度是指在湍动力场中，发生速度波动的平均 距离大小的量，即指湍动规模大小。 湍动强度指在湍动场中，发生速度变化大小的量即 湍动时产生剪切力的大小和湍动时产生的强度。 3.湍动的类型 （1）低强度湍动 不能分散网络 （2）高强大湍动 剪切力不能作用于单根纤维 上，不能分散纤维网络
（三）功能性添加剂 功能性添加剂是企图为变纸页中的一个成分而改变 纸页的性能，如着色剂、施胶剂、湿强剂等 （四）控制性添加剂 用于改变湿部纸料的性能，如助留剂、消泡剂、防 腐剂树、脂控制剂等。
三、纸料的特性
（一）纸料分散体系具有絮集的性质 其絮聚的临界浓度为约为0.05％，在临界浓度以 上，纤维之间由于没有足够的转动空间而容易产生
Байду номын сангаас
（3）高强微湍动 强度很高而且尺度很小的湍 动，强大的剪切力可以作用于每根纤维，从而破坏 纤维絮聚物内在的强度，达到分散目的，所希望的 湍动。 4.湍动的特点 生存期短，具有两重性，即分散纤维又给纤维创造 碰撞交缠的机会。 （二）纸料悬浮液的纤维絮聚 1.纤维絮聚原因 纤维与纤维之间相互发生碰撞产生机械交缠而连接 起来的结果。
造纸湿部化学与造纸助剂第二章 造纸湿部化学
颗粒表面电荷相反的离子之间，
一般会通过静电吸引和范德华力紧 密结合在一起，在该区域内电位很 快下降。流体动力滑移面一般存在 于紧密结合的相反离子和紧临表面 的不动层溶剂分子与溶液其余部分 之间。无秩序体系为扩散层，也称 为“古伊—查普曼”区域，在此区 域内电位的下降速度比不动层电位 下降速度小，电位下降到溶液内部 深处，其电位变为“0”。在不动层 (stern)和古伊－查普曼的分界界 面的电位称为Zeta电位，也称双 电层电位。
古伊－查普曼界面
不动层（stern层） 扩散层(古伊－ 查普曼区域)
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➢ 双电层的重要性 疏水悬浮体系的稳定性依赖于悬浮颗粒间的排斥力和吸 引力的相对大小，以及可能发生的颗粒间的碰撞。 相同化学组成的粒子之间总存在有范德华吸引力；如果 胶粒带有相同电荷时，由于双电层的作用而产生静电排 斥力。相反电荷的双电层则会产生吸引，所以稳定作用 和不稳定作用力受吸附聚合电解质的影响。
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二、胶体稳定性理论 胶体的稳定性就是胶体系统对于条件变化的抵抗力，即 胶体系统从一种状态（如分散状态）变为另一种状态（如 凝胶状态）的难易程度。 DLVO理论（经典）：认为胶体之间存在着相互吸引力， 即范德华力；也存在着互相排斥力，即双电层重叠时的静 电排斥力。这两种相反的作用力就决定了溶胶的稳定性。 当粒子间的吸引力占主导时，溶胶发生聚沉；当静电排斥 占优势，且能阻止粒子因碰撞而聚沉时，溶胶处于稳定状 态。该理论定量地解释了溶胶地凝聚现象。
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➢ 胶体的稳定性与凝聚
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2.3造纸主要组分的湿部化学特性 （1）水－造纸过程中最基本的介质
羧基在水中的离子化：纤维羧基可离子化，影响纤维的 表面电荷，因而对湿部化学非常重要。湿部系统pH影响羧 基的电离平衡，pH增加[COO－]增加而[COOH]减少，系 统pH降低则结果相反。 水的电导率：电导率是空间相距1cm物质的导电能力。 电导率是电阻率的倒数，单位S/m（西门子/米）。 在造纸湿部化学测量中，常用单位为uS（微西门子） /cm或mS（毫西门子）/cm.
最新造纸湿部化学概论 8
龙须草
龙舌兰
甘蔗叶
香蕉叶
（三） 其它非木材纤维原料
主要指棉杆，结构介于木材和禾本科原料之间。
棉杆
（四） 回收纤维（废纸）
废新闻纸 (ONP)
纸箱与纸板废纸 OCC
2.3 细小纤维
2.3.1 细小纤维的定义与分类 定义：纸料组分中能通过200目（或相当于直径76m的小孔） 筛的可被光学显微镜看到的所有粒子 (fines)。
原生细小纤维（Primary fines）：与原浆有关的细小纤维，主 要是非纤维细胞，高得率浆还包括在制浆中磨解下来的纤维碎片。
2.3.1 细小纤维的定义与分类
二次细小纤维（Secondary fines）：由纸料制备或打浆和 精浆产生，主要是纤维碎片 三次细小纤维（Tertiary fines）：白水冲稀后的纸料在流 送、上网和成形等过程中由于浆泵、浆池搅拌器的作用产生， 及由于成形网的选分作用使细小纤维通过白水再次进入纸浆系 统而形成
高岭土填料粒子，TiO2填料粒子 和膨润土粒子
淀粉
在0.001mm的尺度内观 察到的纸料组分:
TiO2填料粒子 ，勉强看到 SiO2微粒
在0.0001mm的尺度内观察到 的纸料组分:
膨润土粒子，胶体SiO2微粒
纸料悬浮体系极为复杂 纤维——尺寸较大；细小纤维、填料——尺寸较小； 胶料、表面活性剂、助剂——尺寸更小
正反两方面：
增加滤水性、减少空气进入和消除泡沫，保持纸机清洁，保持白水 中低的固体含量。
失控，纸机运转不正常，纸页产生斑点和气泡，滤水性下降，使纸 机不清洁，从而降低生产效率等。
主要表现在以下几个方面： 1、纸料的滤水性：纸机运行中的重要性能。受纤维与纤维、纤
维与细小纤维、细小纤维与细小纤维间的絮凝状态影响。若形成 的絮聚物大而多孔，具有保水性，纸料粘滞，阻碍水通过，滤水 性降低。 2、沉淀和结垢：湿部化学失控会产生沉淀和结垢，如化学添加
2-纸料的流体和湿部化学-中文
细小组分
细小组分, 细小组分 75µm（200目） （ 目
细小组分对造纸过程的影响
a.脱水 b.留着 c.吸附 d.强度 e.离子交换能力
细小组分的面积 (SSA)比较 比较
组分 纤维碎片 水动力剪切) 细小组分 （水动力剪切 浆 (410 ml CSF) 填料等细小组分 SSA(cm2/g)
(2) 湍动和纤维絮聚之间的关系
低强度湍动 大尺寸湍动 高强度、小尺寸湍动 高强度、小尺寸湍动.
第三节 纸浆的湿部化学特性
1. 纸浆中各组分的胶体化学特性 1.1 纸浆中的组分可以根据其胶体化学特性划分 为亲水胶体和憎水胶体两类
纸浆胶体化学关注的问题
颗粒尺寸 界面 表面电荷 相互之间的吸引力 胶体的稳定性
造纸过程的憎水胶体系统
分散在纸浆中的填料 悬浮在纸浆中的细小组分 松香胶
造纸过程的亲水胶体系统
溶解在纸浆中的淀粉 溶解在纸浆中的胶类物质 溶解在纸浆中的半纤维素物质 纸浆中的表面活性剂、分散剂、 纸浆中的表面活性剂、分散剂、其他可溶 性物质 留着和脱水助剂、 留着和脱水助剂、匀度改善助剂等
1.2 纸浆悬浮液中颗粒（分子）间的 纸浆悬浮液中颗粒（分子） 相互作用力
纸浆的湿部化学特性--物理化学原理 纸浆的湿部化学特性 物理化学原理
物理作用 化学作用 物理化学作用
纸浆的物理化学原理
流体力学---- 浆料的流动 能耗和纸页成形 浆料的流动, 流体力学 纤维和纤维之间、 纤维和纤维之间、纤维和其他化学品之间的 相互作用---留着、脱水、 相互作用 留着、脱水、纸页性质等 留着
1.00 0.57 0.54 0.39
纤维和水之间的相互作用
水----纤维 ----纤维 柔软性 强度
造纸湿部化学原理及其应用
造纸湿部化学原理及其应用本文详细阐述了造纸湿部化学的基本原理及其在现代造纸工业中的应用。
湿部化学涉及纸浆悬浮液中的多种组分在湿状态下的相互作用，对纸张的最终性能有着至关重要的影响。
文章从纤维间的相互作用、添加剂的功能、胶体与界面化学等方面进行了深入探讨，并结合实际应用案例，分析了湿部化学在优化纸张性能、提高生产效率及减少环境污染等方面的作用。
关键词：造纸；湿部化学；纤维相互作用；添加剂；胶体与界面化学一、引言造纸术作为中国古代四大发明之一，对人类文明的发展产生了深远的影响。
随着科技的进步，现代造纸工业已经发展成为一个高度技术化和自动化的产业。
在这个过程中，湿部化学作为造纸科学的核心部分，发挥着不可替代的作用。
湿部化学主要研究纸浆悬浮液中的纤维、填料、添加剂和水在湿状态下的相互作用及其对纸张性能的影响。
二、造纸湿部化学的基本原理（一）纤维间的相互作用在纸浆悬浮液中，纤维是构成纸张的基本单元。
纤维间的相互作用决定了纸张的强度、松厚度和其他物理性能。
纤维间的相互作用力主要包括氢键、范德华力和机械交织力等。
在湿部化学中，通过调节纸浆的pH值、添加助剂等方式，可以改变纤维表面的电荷分布和润湿性，从而影响纤维间的相互作用。
（二）添加剂的功能造纸过程中使用的添加剂种类繁多，包括助留剂、助滤剂、增强剂、施胶剂等。
这些添加剂在湿部化学中起着至关重要的作用。
例如，助留剂可以提高细小纤维和填料的留着率，增强剂可以增加纸张的强度，施胶剂则可以改善纸张的防水性能。
添加剂的选择和使用对纸张的最终性能有着直接的影响。
（三）胶体与界面化学胶体与界面化学是湿部化学的重要理论基础。
纸浆悬浮液中的纤维、填料和添加剂都可以看作是胶体粒子。
这些胶体粒子在悬浮液中的稳定性、聚集状态和相互作用都受到胶体化学原理的支配。
界面化学则研究不同相之间的相互作用，如纤维与水、纤维与添加剂、添加剂与水等界面上的吸附、润湿和分散等现象。
三、造纸湿部化学的应用（一）优化纸张性能通过湿部化学的调控，可以优化纸张的多种性能。
制浆造纸原理与工程 纸料制备 华南理工何北海
第一篇纸料制备概述一、纸料的概念纸料---指经过制备系统后由一种或几种造纸用纤维或非纤维物质混合的纤维悬浮液。
Pulp, Furnish 和Stock 的区别Pulp----纸浆，泛指经制浆系统处理后的浆料和经制备系统处理后的纸料Furnish----纸料，即经过制备系统处理后的纸料，但意义着重多种纸浆的配料Stock----纸料，也是指经过制备系统处理后的纸料，但着重经过净化、筛选得到的合格的、可以上网的纸料二、纸料制备（一）纸料制备纸料到达造纸机前所有处理过程的总称。
包括打浆、施胶、染色、加填和添加化学助剂等工序过程。
目的：使抄造的纸和纸板达到预期的质量要求。
（二）纸料制备的工序1、浆板或损纸的疏解对纤维只进行疏解，而没有切断作用。
主要设备：水力碎浆机。
2、浆料的磨浆（打浆）施予浆料一种剪切力以改变纤维的形态，从而获得某种纤维特性，使抄造的纸页满足预期的质量要求。
主要设备：盘磨机、打浆机等。
3、配浆将两种或两种以上浆料按一定的比例混合。
目的：为便于抄造，为了达到某种特殊纸页特性，或为了节省高级纤维资源。
4、非纤维物质的添加目的：为满足抄纸过程和成纸功能的需要。
主要添加物：施胶剂、填料、干强剂、湿强剂、助留剂、助滤剂等。
5、纸料制备的主要流程干浆板、损纸浆料水力碎浆机打浆或磨浆储浆池配浆打浆或磨浆储浆池造纸机流浆箱纸料稀释调浆箱成浆池非纤维添加物白水溢流造纸原理与工程第一章纸料的流体和造纸湿部化学特性第一节纸料的组成和特性一、纸料的组成纸料以纤维悬浮液的形式存在，是一种固、气、液三相共存的特殊体系二、主要成分及其性质（一）水纸料悬浮液的介质，也是重要的组分。
主要作用有：1、润湿浆料，为打浆中的纤维润涨提供基础2、稀释纸料，为纸料输送3、稀释纸料，为纤维分散和纸页成形提供前提条件4、为纤维间的氢键结合起到桥梁的作用(二)纤维与细小纤维纤维----纸料悬浮液的主体，受表面基团影响，带有负电荷“细小纤维”----指通过200目网孔（75μm）的细小组分，包括许多非纤维类物质特点1）粒径小，比表面积大，因此具有胶体的特性2）粒子表面带有负电荷，对湿部化学品有很强的吸附能力纤维和细小纤维均具有离子交换行为纤维的离子交换行为主要来自酸性的半纤维素。
造纸湿部化学测量与控制及应用
造纸湿部化学测量与控制及应用造纸制浆湿部化学的经典之作,对于制浆内部的湿部化学性质以及制浆纤维内成型,结合给出了机理性说明,是一部不可多得的好书,也是本人千辛万苦得来的一部好书。
造纸湿部化学测量与控制及应用张军辉(黑龙江省有色金属地质勘查局702队,牡丹江157021)[摘要] 介绍了造纸湿部化学的基本理论、湿部电荷测量的方法,及如何利用这些方法进行纸机的湿部化学控制。
[关键词] 湿部化学;Zeta电位;胶体滴定随着现代造纸工业的飞速发展,各种新的生产工艺和化学助剂不断涌现,造纸湿部化学也同时得到了迅速的发展。
现在造纸湿部化学的研究也越来越多地引起了人们的重视。
造纸湿部化学主要论述造纸浆料中的各种组分如纤维、水、填料、化学助剂等在造纸机网部滤水、留着、成形以及在白水循环过程中产生的相互间反应与作用的规律,其结果直接影响到纸机的运行是否正常和纸产品的质量。
造纸湿部化学研究的内容主要包括造纸湿部化学理论,造纸湿部化学品,造纸湿部化学测量与控制及应用。
本文主要结合生产现状对造纸湿部化学测量与控制作简单介绍。
1 造纸湿部化学基本理论1.1 造纸湿部纸料配料组分的胶体化学特性造纸湿部纸料悬浮液是一个多相性体系,其配料组成的粒子属于粗分散体系,具有胶体大小的尺寸,另外还有高的比表面积和比表自由能,而且大多数反应都发生在这些粒子之间,这是造纸湿部纸料配料的胶体化学重要特性。
因此湿部化学的所有理论都是基于这一特性进行展开的。
它的基本理论就是运用胶体化学和表面化学的理论来论述造纸配料中的各组分的特性以及作用规律。
从热力学观点来讲,胶体可分为两类:亲液胶体和憎液胶体。
而造纸湿部纸料配料是以水为介质的,因此造纸湿部纸料可分为亲水体系和疏水体系,疏水体系包括分散在水中的填料固体颗粒、细小纤维、松香胶料等,溶解于水中的淀粉、助留剂、助滤剂、干强剂、湿强剂等则属于亲水体系。
亲水体系是大分子溶液,属于亲水[1]的一种稳定体系。
造纸湿部化学品
造纸湿部化学品一、造纸湿部化学 (2)1、基本原理 (2)2、造纸湿部化学的矛盾与纸张的生产 (2)3、湿部化学与造纸工作者 (2)二、纸张增干强剂 (2)（一）纸页结构 (2)（二）纸页强度性质 (3)（三）增干强剂 (3)1、常用增干强剂 (3)2、增强剂作用机理 (3)3、羧甲基纤维素增干强剂 (4)4、植物胶作为增干强剂 (4)5、PAM增干强剂 (4)6、淀粉增强剂 (5)三、增湿强剂 (6)（一）湿强剂的作用机理 (7)（二）湿强剂具备条件 (7)（三）脲醛树脂（U-F树脂） (7)（四）三聚氰胺甲醛树脂（M-F树脂） (7)（五）三聚氰胺甲醛树脂和脲-醛树脂的比较 (8)（六）聚酰胺环氧氯丙烷树脂（PAE树脂） (8)（七）湿强损纸处理 (9)（八）特殊湿强剂 (9)四铝盐在造纸中的重要作用 (9)五浆内施胶 (9)（一）浆内施胶与表面施胶 (9)（二）施胶剂作用机理 (9)（三）分散松香胶施胶 (10)1、酸性施胶技术 (10)2、中性施胶技术 (10)3、AKD施胶技术 (10)4、ASA施胶 (11)六填料 (11)1、填料作用 (11)2、填料性质 (11)3、填料应用技术 (12)七助留助滤剂 (13)（一）助留剂 (13)（二）助滤剂 (13)（三）助留助滤剂 (14)八造纸用色料 (15)（一）调色、染色剂 (15)（二）荧光增白剂 (16)一、造纸湿部化学造纸湿部化学是造纸配料各组分的表面和胶体化学，其论述造纸配料中各组分在纸机网部滤水、留着、成行以及在白水循环过程中相互作用规律的科学，关系到纸机操作性能和最终产品的质量。
1、基本原理（1）纤维、填料、细小纤维的凝聚；（2）溶解的聚合物在纤维、细小纤维和填料的吸附；（3）树脂和胶体分子之间的凝聚；（4）树脂和胶体在纤维、细小纤维和填料的吸附；（5）悬浮和溶解的阴离子物质负电荷的中和；（6）溶解的无机盐和不溶的离子产物之间的平衡确定；（7）表面活性剂形成胶束的扩展；（8）纤维、细小纤维和淀粉对水的吸附。
造纸湿部化学(1.2章)
过去二十年中造纸湿部化学的发展趋势主要表现： ➢ 酸性抄纸到碱性抄纸的转化及由此引起的湿部助剂的变
化。包括使用CaCO3填料和各种中性施胶剂；季铵型阳 离子助剂的发展；高效助留体系（微粒助留技术）等。 ➢ 湿部化学解决二次纤维用量增加所产生的问题。脱墨化 学品的残留及纤维强度差增加干强剂的用量等。 ➢ 针对不同纸浆开发专用湿部助剂，增加助剂用量和扩大 使用范围。 ➢ 发展环保型的新型助剂，提高助剂作用效率。改性松香 施胶剂等。 ➢ 开发新型湿部化学助剂，如多功能高效助剂。 ➢ 湿部化学过程的测量与控制，如在线监测技术等。
(5)《造纸湿部化学》 刘温霞 邱化玉编著 化学工业出版社 2006
(6)《造纸化学品》胡惠仁 徐立新等编著 化学出版社 2008第二版
2
第一章 绪论
1、概论 2、湿部化学对纸张性能和纸机运行性的影响 3、湿部化学的研究内容 4、湿部化学的发展 5、造纸助剂的分类及主要品种 6、造纸助剂在制浆造纸工业中的作用 7、造纸化学品的使用现状及发展趋势
28
1.6.1节约原料资源和降低能耗方面
➢ 采用高效蒸煮、漂白助剂，提高纸浆和漂白得率和降低 能耗；
➢ 采用新型脱墨剂、增强剂增强二次纤维的回用率和回用 品质；
➢ 采用高加填和提高留着率的方法，减少造纸纤维原料的 用量和细小纤维的流失等。
➢ 节约植物纤维资源、降低造纸生பைடு நூலகம்能耗，纸张的低定量 化和纸机的高速化。
第七章 其它造纸助剂（选讲）
1、增白剂的增白机理及常用的增白剂 2、防腐剂的种类、作用机理及应用 3、柔软剂的种类、作用机理及应用 4、阻燃剂的种类、作用机理及应用
6
平时成绩（30％） 考勤（15％） 作业（15％）
考试成绩（70％） 闭卷
第二章 纸料各组分的湿部化学特性
• 造纸配料包括纤维、细小纤维、功能助剂、过程 助剂，应根据生产各种纸的需要按一定比例混合， 同时各种配料都要悬浮在水中，在抄纸的各阶段 中水直接起作用，即溶解添加剂、水合和润胀纤 维，还提供所有造纸化学反应的介质环境。
• 配料中也含有各种其他“干扰物质”，干扰化学 助剂的作用，这些物质会从浆厂和漂白厂随着废 水和回用纸而带入，也可随生产用水带入。
第二节 细小纤维
• 大部分纸浆中除了完整的纤维组分外还含有尺寸比较小的 细小纤维组分，这些细小组分的突出特点就是比表面积大， 结构形态、化学性质不一，对各种助剂的吸附能力远大于 纤维组分，而其自身由于尺寸较小，在纸机上留着率较低， 因此，对纸机湿部的滤水性能、助剂的使用效果都有很大 影响。
1、细小纤维的定义与分类
• 1.1 化学法制浆改变了纤维的化学组成，也就导致纤维细胞 功能基的变化。在化学制浆和漂白过程中，木素和半纤维 素的溶出及在打浆过程中纤维的细纤维化还改变了纤维内 部对水的可及性。
• 1.2 机械法制浆是利用机械方法磨解纤维原料成浆，机械浆 纤维的化学组分变化很小。机械浆内部纤维细胞壁没有被 破坏，而木素的亲水性较差，因此纤维的润胀性能不好， 打浆只是进一步的纤维间分离，而不是化学浆普通意义上 的打浆。
于纤维间的结合。 • 一般纸浆的二次纤维均有助于提高纸页纤维间的结合强度
• 细小纤维因其比表面积大，单位质量的粒子数量多，可增加纸页的光散 射系数，因而提高纸页的光学性质。
• 4.2 助剂的选择性吸附对纸页性质的影响
• 湿部助剂的作用主要依赖于对纤维的吸附。纸料中的细小纤 维组分都具有很大的比表面积和表面电荷，对助剂的吸附作 用远大于粗大纤维，因此纸料中比例较小的细小纤维吸附了 大量助剂，尤其是阳离子助剂。
造纸湿部化学概论
纸料的滤水性能
所采用的助留助滤体系决定着纤维与细小纤维及细小纤维之 间的絮聚体的结构，也就决定了纸料在纸机上的滤水性能。
沉积物和结垢
沉积物和结垢通常是由湿部化学失控引起的，如添加剂过量、 电荷不平衡、化学品不匹配等会导致胶体絮聚、树脂沉积， 结垢等。
泡沫和夹杂的空气
表面活性物质及机械力的存在，导致泡沫的产生，引起纸料 滤水性下降，腐浆增加等。了解泡沫产生的根源，并找出解 决的办法。
3、湿部化学助剂的分类
3.1 根据用途来分：有施胶剂、助留剂、助滤剂、干强剂、湿 强剂、柔软剂、电荷中和剂、树脂障碍控制剂、消泡剂、杀菌 剂等。
3.2 通常根据两个方面:(1)提高纸机的生产效率、改善纸机的 运转性能；（2）获得纸张的各种特殊性能 将助剂分为两类。
过程助剂：如助留剂、助滤剂、树脂障碍控制剂、消泡剂、杀 菌剂等。添加过程助剂最重要的是保证纸机正常运转，提高纸 机的生产率，提高经济效益。
2.1 纸料各组分之间的相互作用
造纸浆料各组分之间的主要反应如下： 纤维、填料和细小纤维的聚集； 溶解的聚合物分子在纤维、细小纤维和填料上的吸附； 树脂和施胶剂分子的聚集； 树脂和施胶剂分子在纤维、细小纤维和填料上的吸附； 悬浮和溶解性的阴离子物质表面负电荷的中和； 溶解性的无机盐和非溶解性的粒子化合物之间的平衡； 组分中表面活性剂分子胶束的形成和应用； 纤维、细小组分等对水的吸附作用
功能助剂：如施胶剂、干强剂、湿强剂、柔软剂、增白剂、染 料等。添加这类助剂的目的是为了满足用户的特殊需要。
4、湿部化学与纸张性能和运转性能的关系
4.1 湿部化学对纸张性能的影响 结构性能
定量、匀度、两面差、平滑度和透气度 机械性能
主要影响纤维间的结合强度，对纤维自身强度影响很小 表观性能
造纸工艺学：纸料流体和造纸湿部化学特性(精)
《造纸工艺学》 Paper making Principles and Engineering ..第一篇纸料制备 ..纸料的流体和造纸湿部化学特性 ..磨浆 ..非纤维添加物质的应用 ..第二篇纸和纸板抄造 ..供浆系统和白水系统 ..纸的抄造 ..纸板的制造 ..纸和纸板的结构及性质课程介绍课程的基本要求圆角矩形标注: 掌握基本概念掌握基本原理与工艺了解生产方法、工艺及设备的发展了解实际生产掌握基本概念掌握基本原理与工艺了解生产方法、工艺及设备的发展了解实际生产绪论流程图: 资料带: 纸的概念、组成、生产方法造纸工业在国民经济中的地位国内外造纸工业的现状和发展纸和的分类及用途纸和纸板的性能指标纸与印刷纸的概念、组成、生产方法造纸工业在国民经济中的地位国内外造纸工业的现状和发展纸和的分类及用途纸和纸板的性能指标纸与印刷 ..主要介绍的内容绪论纸是什么？ ..（一）纸是一种特殊的材料。
..纸是由纤维和其他固体颗粒物质交织结合而成的多孔性网状结构薄型材料。
（二）纸是由植物纤维为主体的纤维物质构成的。
辅料：胶料、填料、染料等各种助剂。
加工方法：手工、机械（各种造纸机）厚薄均匀：纤维，辅料分布均匀（纸质量核心） .. （三）纸的生产过程 .. 打浆添料净化、筛选上网、抄造一、造纸工业在国民经济中的地位 ..与国民经济发展和人类文明建设相关的重要基础原材料。
–反映国力和文化发展水平。
用于印刷、包装、建材、化工、电子、能源、交通等。
..造纸工业是“朝阳工业”。
－绿色环保材料 ..国际上认为是六大支柱产业之一。
二、国内外造纸工业的现状和发展 ..现状和发展 1、产量大幅提高–1979年全国纸和纸板产量430万吨–1990年全国纸和纸板产量1800万吨–2000年全国纸和纸板产量3000万吨–2003年全国纸和纸板产量4300万吨，人均消费37 公斤–2004年全国纸和纸板产量4950万吨，人均消费42 公斤 ..2、技术装备的现代化 ..3、品种增加和产品高档化 ..存在问题 ..1、原料结构不合理，木浆比例低 ..2、产品结构不合理 ..3、水资源消耗大，污染严重 ..我国吨浆纸的综合能耗为1.55～1.7t标准煤，世界先进水平为0．85t；我国浆纸综合水耗约 100m3，其中吨纸水耗50m3，而世界先进水平吨浆纸综合水耗为35m3，吨纸水耗10m3。
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纸料的流体和造纸湿部化学特性
※<第一节纸料的组成和特性>
一、纸料的组成
一般情况下，纸料悬浮液是由固、液、气三相组成的复杂分散体系。
固相其基本成分是纤维、细小纤维，其次是胶料、填料、颜料非纤维添加物质等，这些次要成分要根据纸张的要求进行选择，不一定每种纸料都存在。
二、组成纸料各组分的性质
1. 水
1）水是纸料悬浮液的介质，也是纸料的重要组成
2）水具有较高的表面张力
3）水能使纤维产生润胀直接导致纤维间结合力增加
2. 纤维与细小纤维
细小纤维：造纸中定义为能够通过200目筛的组分，包括细小纤维和填料。
1. 两者共性
表面带负电荷。
电荷来源：表面游离羟基，所吸附的杂阴离子物质。
2、区别
关键区别：比表面积不同，细小纤维比表面积为纤维5～8倍。
对造纸体系中的物质吸附力不同：细小纤维对水的吸附力为纤维的2～3倍。
对阳离子的吸附能力不同。
对纸张强度影响。
有利：增强
不利：降低强度，增加化学品消耗。
3. 功能性添加剂
功能性添加剂：赋予纸张一定的性能或提高质量。
填料或颜料是为了增加纸张的不透明度、白度和印刷性能；有色染料是为纸张着色；胶料是为了增加纸张的抗液体性能；胶粘剂、淀粉、树脂等是为了增加纸张的强度；湿强树脂为了增加纸张的湿强度等等。
4. 控制性添加剂
控制性（过程）添加剂：保证生产的连续性。
三、纸料的特性
1. 纸料分散体系具有絮集的性质
纸料这种分散体纤维悬浮液，在临界浓度（约为0.05%的浓度称为临界浓度）以下，其性质与水相似，但在临界浓度以上时，纤维之间没有足够的转动空间而容易产生相互碰撞，从而使纤维与纤维之间进行交缠，产生絮聚。
2. 纸料分散体系还具有胶体的特性
3. 纸料的分散体的表面动电现象
分散于水里的纸料胶体颗粒，其颗粒持有离子性及表面层的分子结构如果具有极性的话，由于从悬浮液中选择性地吸附离子，因而表面具有一定的电位便产生了动电行为。
造纸过程中的动电现象是湿部化学的稳定要素。
※<第二节纸料悬浮液的流体力学特性>
一、纸料悬浮液的流动状态和流动特性曲线
浆料一个多相的复杂体系，随着纸料的种类、浓度、打浆度等条件的变化，纸料的流动特性也会随之变化。
对抄纸来说，希望纤维以理想的状态（均匀分布，不会碰到一起）存在于浆料体系中。
临界浓度：纤维与纤维之间无任何交织、缠绕、碰撞现象，此时，浆料的流动特性和水几乎没有区别，我们就把这种状态下浆料的浓度称为临界浓度。
范围：约0.05％（一吨浆含半公斤纤维）。
临界浓度是浆料的一个理想状态，对抄纸时纸张的匀度是有利的，但实际生产不可能在
这个浓度下运行，耗水量大，经济性差。
1. 纸料的流动状态：纸料有三种基本的流动状态：塞流、过渡流（混流）、湍流。
塞流：浆料的流速不大时，纤维相互交织成网络塞体，塞体与管壁之间形成一层很薄的水环，塞体内部纤维之间没有相对运动。
混流：随着流速的增加，管壁剪应力的提高会破坏网络塞体的稳定性，使网络塞体表面的纤维逐渐分散，进入水环流，水环厚度随流速的增加而增大，一直到整个网络分散为止。
湍流：提高浆料的流速达到一定值后，纤维网络就会全部分散进入完全湍流状态，这也是抄纸过程中希望产生的流动状态。
浆料的流动状态受流动速度和浆料浓度的影响。
增加流速，降低浆料浓度，有利于纸料的湍流。
2. 流动特性曲线：纸料的流速Ц（m/s）与流动压头损失值Δh（m/100m长）相互关系的曲线。
二、影响纸料悬浮液流动状态和流动曲线的主要因素
1. 流动速度
2. 纸料浓度
纸料浓度：高（20%以上）、中（8～20%）、低（8%以下）；
纸页成形：低浓成形（1.5%以下），高浓成形（1.5%以上）。
3. 纤维的物理结构和化学性质
纤维长度、纤维表面的粗糙程度、纤维的柔软性。
三、纸料悬浮液的流动特性
1. 纸料悬浮液流动过程的湍动
1）湍动的概念流体微团的不规则脉动（速度变化）在工程上成为湍动。
2）湍动的表示方法：
湍动尺度：湍动规模大小。
湍动强度：所产生剪切力大小。
3）湍动的类型
低强微湍动：尺度小、强度低。
动平衡点纤维聚集，不能分散纤维。
高强大湍动：尺度大、强度高。
不能分散纤维。
高强微湍动：尺度小、强度高。
有效分散纤维。
4）湍动的特点：生存期很短，用毫秒或几分之一毫秒测定。
能分散纤维同时又给纤维碰撞搅缠机会。
2. 纸料悬浮液的纤维絮聚
1）纤维的絮聚
主要是由于纤维的交织带来，特殊条件下可以是由于电荷吸引所至。
2）湍动与絮聚的关系
湍流对浆料中的纤维有两种作用：分散作用（抄纸希望的）和絮聚作用，两种作用是共同存在的，而且保持平衡，浆料的湍流是提供这两种作用的唯一动力。
抄纸过程中，要求浆料湍流的规模要小，强度要大，纤维向分散的方向发展有利于抄纸时纸页的成形。
规模小到一个质点只含有一根纤维；强度大到足以拉开两根纤维。
规模：规模大，意味着一个质点中含有很多根纤维，因质点内部是不受作用力的，所以即使湍动的强度很高，也不可能完全分散纤维。
所以规模要小，理想的状态就是规模小到一个质点只含有一根纤维，但是规模小，又对流浆箱的整流元件的结构提出更高的要求。
强度：强度低，质点之间的相互作用力小，质点中的纤维不可能被分散开来。
强度太大，又会给纸料的消能带来困难。
所以在浆料的流送系统中必须采取一定的措施，严格控制湍动所产生的这两种作用的平衡，使纤维向分散的方向发展，有利于纸页的成形。
※<第三节造纸的纸料湿部化学特性>
一、造纸湿部纸料配料组分的胶体化学特性
1. 多相体系、粒子具有胶体大小的尺寸、有比较大的比表面积。
2. 具有亲水体系和疏水体系。
3. 粒子表面带电、体系中存在大量的离子、pH值具有较大的影响性。
二、湿部化学特性与抄纸的关系
1. 细小组分的保留
2. 纸料的滤水
3. 造纸白水的封闭循环。