- 2019年7月10日-12日,,上海攬境展覽主辦的2019年藍(lán)鯨國(guó)際標(biāo)簽展,、包裝展...[詳情]
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聚氧化乙烯助留體系在造紙中的發(fā)展
2006-05-08 09:39 來(lái)源:造紙助劑網(wǎng) 責(zé)編:中華印刷包裝網(wǎng)
聚氧化乙烯(polyethyleneoxide,,簡(jiǎn)稱PEO)是一種高分子量的非離子性聚合物,是造紙工業(yè)上一種常用的分散劑和助留助濾劑,。PEO對(duì)木素中酚基有較強(qiáng)的親和力,,可以牢固地吸附在機(jī)械木漿上,,是一種很好的機(jī)木漿細(xì)小組分的助留劑,。國(guó)外近期的一些研究表明, 分子量在7 X 10 的PEO,,在白水封閉系統(tǒng)中的助留助濾性能大大優(yōu)于其他陽(yáng)離子助留助濾劑,。
單一的PEO體系對(duì)細(xì)小組分的吸附具有選擇性,因此產(chǎn)生非對(duì)稱的聚合物橋聯(lián),。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),,PEO對(duì)某些未洗滌的新聞紙料的效果顯著,而對(duì)另一些洗滌過(guò)的漿料則不起作用,。這是由于未洗滌的漿料中含有某些高濃度的溶解物質(zhì),,這些物質(zhì)可使PEO活化而起助留作用。為了增加PEO的助留助濾效果,,研究人員在其中加入了一些輔助助劑,,形成了復(fù)式的PEO助留助濾系統(tǒng)。本文將對(duì)目前國(guó)內(nèi)外的PEO助留助濾系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹,。
1 PEO/輔助助劑雙組分助留體系
該體系是目前國(guó)內(nèi)外研究較多的一種PEO助留體系,。輔助助劑一般為酚醛樹(shù)脂(PFR),、萘基磺酸鹽和木素等, 即形成PEO/PFR 助留體系和PEO/~素(或改性木素)助留體系,。
1.1 PE0/PFR助留體系
非離子性的酚醛樹(shù)脂(PFR)與PEO組成的二元體系被稱為Net—Bond體系,,可用于有陽(yáng)離子雜質(zhì)干擾的情況。該系統(tǒng)成功應(yīng)用于配有原生有機(jī)物(抽提物)的機(jī)械漿,,特別適用于新聞紙的抄造,,無(wú)需添加滑石粉等樹(shù)脂控制劑來(lái)消除樹(shù)脂障礙。與單一的高分子聚合物助留劑相比,,
該體系有以下特點(diǎn):① 能在較寬的pH范圍內(nèi)(pH=4~10)有效地發(fā)揮凝聚作用,,PEO/PFR體系有很好的適應(yīng)能力,尤其是在中性條件下,,系統(tǒng)顯示出較高的留著率,;②對(duì)紙頁(yè)勻度的不良影響小,;③ 添加量少而可以獲得高的留著率和良好的濾水性能,;④ 可以通過(guò)改變體系中兩種助劑的添加量來(lái)調(diào)整紙頁(yè)的勻度或提高填料的留著率;⑤ 對(duì)于含陰離子性不純物質(zhì)多的紙料,,例如GP,、TMP等,可有效地利用其含量較多的木素化合物,, 部分地代替PFR的作用,,從而在生產(chǎn)新聞紙、含機(jī)械木漿較多的紙中,,充分發(fā)揮助留助濾功能,。
PEO/PFR助留助濾體系的作用機(jī)理尚不明確,但已有幾種假設(shè):① PEO/PFR組成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),,并包絡(luò)纖維,;② 吸附的PEO和PFR形成氫鍵,使纖維成為網(wǎng)絡(luò)的組成,;③ PFR中和抽提物,,使PEO在纖維間更有效地起橋聯(lián)作用。
1.2 PEO/木素(或改性木素)助留體系
用木素或改性木素作為PEO體系的輔助助劑也越來(lái)越引起人們的注意,。木素或改性木素作為輔助助劑有許多優(yōu)點(diǎn):木素的結(jié)構(gòu)與酚醛樹(shù)脂相類似,,可以起到與酚醛樹(shù)脂相同的作用,可以從制漿黑液中提取,,是一種豐富的可再生資源,。研究發(fā)現(xiàn),純堿木素及其改性物都能提高纖維的留著,,能顯著提高紙張的不透明度,、撕裂指數(shù)和灰分,,而且成本比較低,不過(guò)紙張的白度有所下降,。木素酚醛樹(shù)脂(LPF)與PEO并用,,與PEO/PFR體系對(duì)纖維的助留效果差不多,甚至有超過(guò)的趨勢(shì),。
2 改良的PEO/輔助助劑體系
國(guó)外一些研究人員發(fā)現(xiàn),,在PEO/輔助助劑雙組分助留體系加入一種有機(jī)陽(yáng)離子性的固著劑,可以顯著提高填料和細(xì)小纖維的留著率,。他們稱這種體系為PEO/輔助助劑/固著劑助留體系,,也稱為改良的PEO/輔助助劑助留體系。與前者相同,,輔助助劑可以為酚醛樹(shù)脂(PFR),、萘基磺酸鹽和木素等;固著劑可以為聚丙烯酰胺(PAM),、聚二烯丙基二甲基氯化銨(pDADMAC),、聚乙烯亞胺(PEI)等,也有研究人員用陽(yáng)離子淀粉衍生物或陽(yáng)離子纖維素衍生物進(jìn)行試驗(yàn),。
pDADMAC/PFR/PEO助留體系的最高留著率為88% ,,而PEO/PFR體系的最高留著率為73% , 提高約20% ,, 助留效果增加得非常明顯,。同時(shí),濾水速度也有很大提高,,pDADMAC/PFR/PEO助留體系的漿料游離度最高值為360mLCSF,而PEO/PFR體系為250mLCSF,。
采用改良的PEO/輔助助劑助留體系,可以獲得很好的助留助濾效果,,填料和細(xì)小纖維的留著率大大提高,,漿耗降低,;網(wǎng)部的白水濃度下降,,有利于白水的封閉循環(huán);紙頁(yè)的濾水性能提高,,干燥速度加快,,有利于紙機(jī)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)。
3 PEO/陽(yáng)離子性高分子聚合物體系
改良的PEO/輔助助劑助留體系的助留效果很好,,不過(guò)也有一些缺點(diǎn):需加的助劑種類比較多,,各種助劑添加的時(shí)間以及順序等都要準(zhǔn)確計(jì)算,故工作量大,,成本也較高,。因此,,研究人員采用陽(yáng)離子性高分子聚合物作為輔助助劑,形成PEO/[gH~ 子性高分子聚合物體系,,這是PEO助留體系的最新發(fā)展,。目前已經(jīng)報(bào)道的這種高分子聚合物主要有兩類:一類是陽(yáng)離子性聚乙烯基苯酚(VBTMAC/VPH),另一類是陽(yáng)離子性改性酚醛樹(shù)脂,。
3.1 PEO/陽(yáng)離子性聚乙烯基苯酚(VBTMAC/VPH)體系
日本的小野裕司等人將對(duì)乙烯基苯甲基三甲基氯化銨(VBTMAC) 與對(duì)乙烯基苯酚(VPH)在一定條件下反應(yīng),,得到了陽(yáng)離子性聚乙烯基苯酚(VBTMAC/VPH),其結(jié)構(gòu)式為:
他們將PEO/陽(yáng)離子性聚乙烯基苯酚(VBTMAC/VPH)和PEO/PFR兩種體系在同種漿料中進(jìn)行了試驗(yàn),,并作了對(duì)比,, 在PEO/PFR體系中,PFR/的用量為0.05% 時(shí)留著率最高,,為52%,;PEO/陽(yáng)離子性聚乙烯基苯酚(VBTMAC/VPH)體系中,VBTMAC/VPH用量為0.1% 時(shí)留著率最高,, 為59% ,, 即可將留著率提高約13% 。這種PEO陽(yáng)離子性聚乙烯基苯酚(VBTMAC/VPH)體系在助留方面有非常好的作用,,而且使用方便,,成本也不高,是今后助留劑研究的一個(gè)熱點(diǎn),。
3.2 PEO陽(yáng)離子性改性酚醛樹(shù)脂體系
陽(yáng)離子性改性酚醛樹(shù)脂可以用含胺基的化合物(如正丙胺,、二丁胺、三乙胺,、二乙基乙醇胺等)將酚醛楞朔旨改性而獲得,。當(dāng)陽(yáng)離子取代度在10%~60%時(shí),助留效果最好,,細(xì)小纖維和填料的留著率比PEO/PFR體系可提高約8% ~10%,。
4 小結(jié)
由于PEO是非離子性的聚合物,毒性很低,,而且適應(yīng)的pH范圍很寬,,可用于中性抄紙,因此它是一種非常有前途的助留助濾劑,。選擇合適的輔助助劑來(lái)增強(qiáng)其助留助濾效果是研究的重點(diǎn),。一般可作輔助助劑的有兩類物質(zhì):① 酚醛樹(shù)脂或與酚醛樹(shù)結(jié)構(gòu)相類似的物質(zhì);② 陽(yáng)離子性的高分子聚合物,,最好含有胺基,。
目前我國(guó)對(duì)PEO助留系統(tǒng)的研究還不太深入, 主要是對(duì)PEO/PFR和PEO/素(或改性木素)助留體系的研究,而對(duì)改良的PEO/輔助助劑體系及PEO/陽(yáng)離子性高分子聚合物體系的研究幾乎還沒(méi)有,,國(guó)外對(duì)這兩種體系的研究已取得了很好的效果,。希望有關(guān)的科研單位和研究人員能重視這方面的工作,開(kāi)發(fā)出新型,、高效的助留助濾劑,。
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