造纸化学品(制浆)

三、松香胶施胶
（一）松香胶种类及制备方法
1、松香
COOH
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
应的活性基团和疏水基团构成。
1、烷基烯酮二聚体（AKD）
P81
（1）AKD结构特点 R、R′－14 和 16烷基（疏水基团） 内酯环 －活性基团
（2）AKD的施胶机理 与纤维素形成共价键而固着在纤维上
酮－酯
酮基酯衍生物
AKD的施胶过程
P81
AKD粒子在纤维表面 吸附；
AKD粒子在加热时固 化并转向伸展；
二、液体在纸页的扩散和渗透机理
P66
（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。
（二）表面润湿
纸面对液滴的附着力
γSV = γSL + γLVcosθ
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。
第三节 加 填
P84
一、加填的目的和作用
⑴ 改善纸页的光学性质和印刷适性
⑵ 满足纸张某些特殊性能的要求 ⑶ 节省纤维原料、降低生产成本
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⑷ 能吸附树脂，有助于克服树脂障碍
⑸ 不利影响：会降低纸页的强度和施胶度，掉粉掉毛现象
二、填料质量评价及选择 （一）填料质量评价（性质优良的造纸填料特点） P84 六点
3、高岭土（白土或瓷土 ，Al2O3 • 2SiO2 • 2H2O） 密度2.6～2.8 g/cm3 ，折射率1.56， 粒度0.5～10μm，白度80％～86％
中-碱性造纸——在接近于中性或弱碱性条件下所抄造的纸张。 中-碱性造纸的优缺点： （P80）
（二）中性施胶的类型
P80
1、仍用松香胶，尽量少用硫酸铝或用其他沉淀剂 2、反应型的合成施胶剂
（三）合成施胶剂 合成胶存在反应基，与纤维直接形成共价键，不需沉淀
剂，但反应缓慢，需要一段熟化时间。 主要有：AKD、ASA等，其结构特点是由能与纤维素反
再吸附到带负电荷的纤维表面上。
为什么沉淀剂先与松香胶料粒子作用？ 原因：① 胶料是颗粒很小的分散体，活动性很强，易与水合铝
离子结合，而纤维粒度大，不易与水合铝离子结合； ② 胶料的负电性比纤维低，容易由负电变为正电，而纤
维的负电性较强，要变成带正电需更多的硫酸铝。
近代理论“配位学说”：
P74
提出了松香胶料是通过水合铝离子的络合作用而与纤维结合
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 3+
Al
OH2 Al OH2
OH2
OH2
3、松香胶沉淀物的形成、吸附和定着
P74
“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，
使纸或纸板具有抗拒液体扩散和渗透的能力，以适宜于书写 或防潮抗湿。 （二）施胶的方法
内部施胶、表面施胶 和 双重施胶 （三）施胶剂种类及选用原则
1、种类： 分为 松香型和非松香型两大类
松香型施胶剂主要有：
松香胶 强化松香胶 石蜡松香胶 分散松香胶
P64 松香胶按制胶工艺不同分：
褐色松香胶 白色松香胶 高游离度松香胶
③ 纸页干燥温度：温度高，反应速度快，施胶效果好。第 一烘缸就应提高温度，使水分尽快蒸发（与松香胶相反）。
④ 硫酸铝的存在会破坏AKD的施胶作用。 ⑤ 湿纸水分越大，施胶效果越差。
P83 2、烯基琥珀酸酐（ASA）
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％。
褐色松香胶 白色松香胶 石蜡松香胶
以松香皂为主，松香分散体为辅 故称为皂型松香胶
分散松香胶
主要以松香分散体的形式存在乳液中，
高游离度松香胶 故称高分散体型松香胶
非松香型施胶剂主要有： 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。
P65 2、施胶剂的选用原则：（4点）
第二章 造纸化学品及其应用 P62
第一节 概 述
一、应用化学品的意义 纤维本身的性能是有限的，由纤维及纤维交织集合体的功能
性质所体现的纸张性质也是有限的。
二、造纸化学品的发展趋势 1、造纸化学品企业向大型化、集约化转变； 2、造纸化学品数量和品种随纸种用途的广泛性增加而越来 越多，其性能也将越来越特殊； 3、安全环保的造纸化学品； 4、多功能和特殊功能化学品。
（四）施胶程度及检测方法
重施胶
程度
中等施胶 轻施胶
检测方法
不施胶
墨水划线法 表面吸收重量法 表面吸收速度法 浸没法 液体渗透法等
（五）施胶及施胶剂的发展情况
1807年 20世纪30年代 20世纪40年代 20世纪50年代 20世纪60年代 20世纪70年代
目前
发明松香胶浆内施胶 出现高游离松香胶 出现强化松香胶 出现中性施胶概念——反应性合成胶料 采用阳离子聚合物替代硫酸铝沉淀剂 出现高分散体松香胶 迅速发展合成胶料中性施胶
经过一段时效， AKD 粒子定向排列，形成 疏水表面。
P82 （3）AKD的施胶特点
AKD既能作为内部施胶，又能表面施胶； 高效施胶剂； AKD施胶作用在纸页干燥后尚未完成，卷取后存放24小 时仅完成80％； 最适宜的 pH值：8.2 ； AKD水中不稳定，易水解失效，所以加入点应靠近纸机 上网处； AKD不溶于水，需要乳化，一般阳离子淀粉作为乳化稳 定剂； 重施胶时，纸页打滑； 一般用量：0.1％～0.3％。
（二）常用填料及主要性质
P86
1、滑石粉（3MgO • 4SiO2 • H2O） 密度2.6～2.8 g/cm3 ，折射率1.57， 粒度0.5～5μm，白度90％～96.8％
2、碳酸钙（CaCO3） GCC：密度2.2～2.7 g/cm3 ，白度98％, 粒度0.1～3μm，折射率1.58 PCC：密度2.2～3.0 g/cm3 ，折射率1.56， 粒度0.1～0.4μm，白度98％ PCC与GCC性能比较：表2－5
（二）填料的选择 控制物理强度较高或重施胶的纸种：不加填 原纸或某些特殊纸张：不加填 一般纸张：加填 一般纸种：添加较廉价的滑石粉、碳酸钙等 低定量纸张：添加二氧化钛
三、填料的种类和特性
P86
（一）填料的种类和性质
种类：天然填料：如滑石粉、白土、钛白粉、石膏等 人造填料：如沉淀碳酸钙、硫酸钡、硅铝、硅钙等
7、高分散松香胶 ——100％游离松香的高游离松香分散体。 施胶效果比皂型胶强得多。
关键是乳化剂：一种阴离子表面活性剂
RO(CH2O)nSO3Na
P73 （二）松香胶施胶机理
松香胶是阴离子性的，因此必须借助沉淀剂将松香胶沉淀 定着在纤维表面。
成功施胶的表面化学条件： ① 必须能够形成松香酸铝胶状沉淀物，这些沉淀物有可能 表现出较低的表面自由能和较高的斥水性； ② 这种胶状沉淀物必须尽可能均匀地留着或定着于纤维表 面； ③ 沉淀物必须在纤维表面正确定向； ④ 纤维表面的松香酸铝等沉淀物必须转变为稳定的低自由 能膜，即使液体与这种膜接触时也保持不变。
熬制松香胶时所需的用碱量计算式：
P69
wA
OM2 M1 P 1000
(100
wC
)
示例：设松香的皂化值为165mg（KOH），用纯度为90％
的纯碱进行皂化，以制取含20％游离松香的白松香
胶，所需纯碱量为：
wA
165 53 56.1 0.91000
(100
20)
13.8(%)
3、白色松香胶（含20％～ 40％的游离松香） ——部分松脂酸都被皂化，部分松脂酸则以微粒的形式 均匀分散在已皂化的松脂酸钠溶液中，胶液呈乳白
P75
一般程序：先加胶料到浆中，再加溶解好的硫酸铝 逆向施胶程序：硫酸铝→胶料
条件：生产用水硬度很高或使用高分散松香胶时 施胶时的浆浓：一般 3%～6% 施胶地点：一般胶料加入打浆后的浆池，沉淀剂加入调浆池或
成浆池 胶料加入量：一般0.5%～2.0%
沉淀剂加入量：一般为松香胶用量的2.5～3.5倍 施胶控制条件：松香胶施胶主要控制 pH值 4～5（酸性施胶）
液滴的内聚力
附着力>内聚力：液滴扩散 内聚力>附着力：液滴呈珠状
SV － SL
P67
cosθ＝ ——————
LV
理想润湿，浸透性极强
易润湿和扩散，浸透性减弱
有限润湿和扩散，无浸透趋势
无浸透趋势，有收缩倾向
为使表面不润湿，则应使 SV － SL < 0,
其方法有二：
1、降低纸面对液滴的附着力√ 2、增加液滴本身的内聚力 ×
在一起的理论。既提出共沉淀物现象又解释了共沉淀物是如何定
着在纤维上的过程。
带正电荷的水合松香酸铝络合物被带负电荷的纤维所吸附，
与纤维表面的羟基阴离子起络合作用，使松香胶料定着在纤维上，
或先被两个松香酸离子所取代再与纤维络合。
4、施胶效应的最后完成
P75
施胶效应的最后是在纸页干燥过程中完成的。
（三）松香胶施胶过程和加入方法
P82 （4）AKD施胶的影响因素
① 浆料细小纤维含量：由于细小纤维和填料具有较大比表 面积，吸附能力比纤维大得多，其含量大时，易吸附AKD造成 流失，所以必须采用合适的助留系统。
② 施胶时的pH值： pH值＜6时，几乎不产生施胶效果；pH 值在6.5～7.5时，施胶度上升最快； pH值＞ 8.5时，施胶度上升 速度开始减慢；一般控制pH值在7.5～8.5。
（四）影响施胶效果的因素
P77
1、浆料性质：纤维表面暴露的－OH数目多，利于施胶；
浆料中的化学组分（如半纤维素、木素含量）。
2、胶料性质：根本问题是胶料颗粒的大小和稳定性。 3、pH 值：4～5，保证硫酸铝以 [Al(H2O)6]3+ 形式存在。 4、温度：20～25℃，注意夏季施胶困难问题。 5、阳、阴离子：影响施胶效果
钙、镁等阳离子会松香酸结合构成不溶性的盐；
盐酸根、硫酸根等阴离子会优先与水合铝离子络合。
6、加填：随填料量的增加，施胶效果有明显下降。 7、纸页抄造过程：
适当回收白水有利，过多回收不利；
网部脱水过快不利；
干燥初期温度不易过高，升温不易过快。
四、中性施胶与合成施胶剂
P79
（一）中性施胶与中-碱性造纸 中性施胶——在pH值大于6的弱酸性，接近于中性或弱碱性 条件下进行的施胶。
三、造纸化学品的种类和作用
P63
1、功能型化学品 ① 施胶剂 ② 填料或颜料 ③ 染料或有色颜料 ④ 增强剂 ⑤ 分散剂或柔软剂 ⑥ 光学改性剂 ⑦ 特殊添加剂等
2、控制型化学品 ① 助留助滤剂 ② 消泡剂 ③ 防腐杀菌剂 ④ 树脂控制剂 ⑤ 絮凝剂等
第二节 内 部 施 胶
P64
一、施胶的目的、方法及发展情况 （一）施胶的目的
性质：反射率、白度、颗粒形态、粒径及分布、比表面积、 颗粒电荷、pH值、溶解性、磨蚀性和表面能等。
反射率越大，纸张不透明度越高； 白度高，有利于纸张白度提高； 颗粒形态影响光散射方式，不同形状的光散射最佳值不同； 各填料有最佳光散射粒径范围，以最佳粒径为中心的粒径分 布范围越窄时，越有利于增加纸张不透明度； 高比表面积会增加纸页适印性，但会削弱纸页强度，增加施 胶难度； 高磨蚀性会对网部和印刷版造成过多的磨损。
可行方法即降低纸面的 SV 。
（三）渗透
P67
水通过渗透或吸收进入纸页结构有 6 种不同方式。 最重要的是孔隙中的毛细管流（纸页是多孔性物质）。 渗透速度取决于液体性质（表面张力和黏度）和纸页结构 （毛细管半径、长度、纸页紧度、孔隙率）及表面性质。
施胶纸页取得的抗渗透性原因： 施胶后胶料微粒沉着在纤维及纸页表面，覆盖了部分毛细管 或使毛细管半径变小降低渗透速度只是一方面，更重要的是胶料 改变了纸页的表面性质，增大了纸面与液体间的界面接触角。
色。
4 、褐色松香胶 ——全部松脂酸都被皂化成松脂酸钠，没有游离的松香 酸存在，胶料呈褐色。
5、石蜡松香胶
P70
——由松香与石蜡（为松香用量的10％～15％）混合熬胶
并经乳化而成。
6、强化松香胶
——一种改性松香胶，常用马来松香胶。
O
COOH
C
COOH
O
HC
+
O
HC
C
C O
O
C
松香酸
马来酸 酐
马 来松 香 O