中性施胶技术、问题及对策研究.pdfVIP

中性施胶技术、问题及对策 胡开堂、李士根 _．-‘-_-J‘ 一刖罱 施胶包括内部施胶和表面施胶。内部施胶指的是在浆料内部添加一些憎水的 化学品以提高纸页的憎液性能。内部施胶施胶根据产品质量的要求，施胶具有不 同的作用：一是赋予纸页憎液性能(主要是憎水性能)和减少液体在纸页表面的 润湿和铺展性能，如印刷书写纸等；二是增加液体纸页表面向内部穿透的抵抗 性，如包装纸等；三是施胶减少纸页表面对液体的吸收性，这类产品包括各类涂 布纸等。 工业化内部施胶1807年用于造纸产业，已经整整两个世纪了。传统的内部施 胶使用松香胶和硫酸铝作为施胶剂和沉淀定着剂。由于硫酸铝是强酸弱碱盐，水 溶液呈较强的酸性，故该系统被称之为酸性施胶。上世纪八十年代烷基烯酮二聚 体(AKD)和烯基琥珀酸酐(ASA)开创了合成施胶剂的时代并迅速占领了全世界 超过一半的内部施胶市场。AKD和ASA是在中性或偏碱性的条件下施胶，故称之为 中碱性施胶，也多通称之为中性施胶。事实上，中性施胶还包括目前正在研发使 用的高分散松香胶、阳离子松香胶等。但由于这些胶料中均含有羧基基团，并且 一般多使用于中性或偏酸性的条件，故这些施胶剂一般不作为典型的中性施胶 剂。每一种施胶剂都有其最佳的施胶pH条件。 作为典型的中性施胶剂，本文将针对目前AKD和ASA应用过程中存在的一些理 论和实践问题，结合本人的一些研究体会，介绍其相关的一些技术问题和必威体育精装版的 研究成果。内容包括施胶剂的分类；施胶的基本作用；中性施胶机理及其争议 等。文章还同时介绍了中性施胶的主要影响因素，包括二次纤维和BCTMP浆的中 性施胶问题。最后重点介绍了中性施胶时的加填技术，特别是中性施胶的施胶逆 转和施胶丧失等问题。 二施胶的基础理论 图l为液滴在固体表面热力学平衡状态下的界面和表面能之间的关系，其关 系以杨氏议程表示。 Y e，或者：COS0=(Y sv=Ysl+Ylv×COS sv—Ys1)／Ylv 其中，Y。。为固一气界面能，y。。为固一液界面能，Y。，为液一气表面能，0 为液体润湿固体表面时的固一液接触角。 图1液滴在纸页表面示意图 图2液体的胶料颗粒在固体表面的扩散 图2为液体在憎液表面的动力学平衡态的照片。我们可以理解如何提高纸页 的憎液性能，并据此直观地观察固体150 表面的憎液性能。 120 早先的理论是施胶剂均匀地完90 全覆盖纸页的表面从而赋予纸页需要60 的憎液性能。图3为使用憎水的胶料30 ” (与水的接触角为120。)对具有与 0 0．2 0．4 0．6 0．8 l 水接触角为20。的基材施胶，通过 Fractionofsizedar@n 图3纸页上的施胶部分面积与 Cassie—Baxter方程计算纸页上施胶 部分的平均面积比与施胶后基材与水 纸页与水的接触角之间的关系 的接触角的关系。结果表明，对于不同的产品，可以选用具有不同表面能的施胶 剂，并选择合适的胶料用量以达到预期的施胶效果。 三关于AKD禾flASA的反应性施胶机理 ．．120．． AKD和ASA研发之初的假设是不使用酸性的硫酸铝作为沉淀定着剂，直接利用 反应活性较强的基团与纤维素反应使之定着在纤维表面实现施胶效果。 事实上，AKD和ASA研发预期的目的达到了，二者可以不用定着剂直接留着在 纸页上实现施胶效果。 二十多年来，研究人员和业界人士一直认为AKD和ASA为反应性施胶剂。认为 反应活性较强的AKO内酯环和反应活性更强的ASA酸酐会与纤维素上的羟基发生常 规的酯化反应，生成烯酮酯或者琥珀酸酯。 假设的ASA和AKD与纤维 素的反应如图4和图5所示。 长期