助 濾 劑 、分 散 劑 、增 強(qiáng) 劑 、 消 泡 劑 、 防 腐 劑 、 施 膠 劑 、 表 面 施 膠 劑 、樹 脂 障 礙 控制劑和生物酶制劑等 。 這 些助劑在造紙過程中有 的是單獨(dú)起作用 ，有 的 是 幾 種助劑共同起作用 ， 目的是提高紙頁的質(zhì)量 、 填 料 和細(xì)小纖維的留著率 ，提 高 生 產(chǎn) 效 率 ，降 低 成 本 。 常 用的造紙化學(xué)助劑分為過程助 劑和功能助劑兩大 類 ，過程助劑包括助留劑 、助 濾 劑 、消 泡 劑 、防 腐 劑 、 成 形 助 劑 、樹 脂 控 制 劑 、網(wǎng) 毯 清 洗 劑 等 ；功 能 助 劑 包 括 干 強(qiáng) 劑 、濕 強(qiáng) 劑 、 施 膠 劑 、 增 白 劑 、 填 料 、 染 料 、 柔 軟 劑 等

　　對(duì)于造紙過程來說,纖維特別是長(zhǎng) 纖 維 、填 料 和 一些助劑等都是水不溶性的, 它 們 有 在 水 溶 液 中 自 行 聚 集 的 趨 勢(shì), 而且不同物料之間往 往 因 不 相 容 性 而 盡 量 遠(yuǎn) 離,這樣就難以得到性能均勻 、強(qiáng) 度 理 想 的 紙張。 為了解決長(zhǎng)纖維在抄造過程中的這一問題,下 面就造紙過程中使用的分散劑論述如下。

　　分散是將固體微小顆粒盡可能均勻分布在另一 種不相容的物料中 ，也 就是指內(nèi)相為不溶性微粒分 布在外相為液體或半固 體中組成的粗分散體系 ，這 樣的體系也稱作乳液 。 懸浮液至少由三種基本成分 組 成:分 散 相 、連 續(xù) 相 和 分 散 劑 ，常用的分散劑是表 面 活 性 劑. 分散劑可以使懸浮液中的 固 體 分 散 粒 子 被液相充分潤(rùn)濕和均勻分散 ，并使體系的分離 、聚集 和固體微粒的沉降速度 降 至 低 ，以維持懸浮液 大的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性 。

　　對(duì)于造紙過程來說 ，纖維、填料和一些助劑等都 是水不溶性的 ，它們有在水溶液中自行聚集的趨勢(shì) ， 而且不同物料之間往往 因不相容性而盡量遠(yuǎn)離 ，這 樣就難以得到性能均勻 ，強(qiáng)度理想的紙張 。 加 入 分 散劑則可以使固體粒子 表面形成雙分子層結(jié)構(gòu) ，外 層分散劑極性端與水有 較 強(qiáng) 親 合 力 ，增 加 了 固 體 粒 子被水潤(rùn)濕的程度 。 固體顆粒之間因靜電斥力而遠(yuǎn) 離 ，達(dá)到良好分散效果 。 因使用纖維分散劑而影響纖維的原有性能[3]。分散劑作用的機(jī)理可能是漿料中陰離子或非離 子表面活性劑的加入降低了 漿料懸浮液的表面張 力，提高了纖維表面的潤(rùn)濕性能 ，減少了纖維因疏水 性而引起的絮凝 ，其作用機(jī)理可能是 ：①賦予纖維表 面電荷 ，使其幾乎產(chǎn)生斥力 （陰離子表面活性劑 ）；② 覆蓋于纖維表面 ，起到保護(hù)膠體的作用 ；③在纖維周 圍形成黏度狀態(tài) ，防止纖維碰撞聚集 ；④表面活性劑 具有良好的吸附劑懸浮特性 ，吸附在纖維表面 ，形成 水膜，使纖維相互滑過而不致產(chǎn)生纏結(jié) ；⑤纖維表面 潤(rùn)濕性能的改變也減少了纖維間的摩擦力 ， 減少了 纖維間相互黏著的機(jī)會(huì) ； 當(dāng)往懸浮液中添加多聚磷 酸 鹽 ，如 六 偏 磷 酸 鈉 ，焦 磷 酸鉀等多價(jià)電解質(zhì)時(shí) ，其 可能導(dǎo)致纖維分散的機(jī)理是 ： 此類電解質(zhì)的加入改 變了纖維上的動(dòng)電電荷 ，使纖維上的負(fù)電荷增加 ，纖 維相互之間的斥力增大 ， 從而構(gòu)成了穩(wěn)定的帶陰性 電荷的懸浮液 。水溶性高分子作為分散劑的作用機(jī)理是 ： ①它 們的加入使得漿液的黏度增高 ， 相當(dāng)于在纖維表面 附著了一層薄薄的潤(rùn)滑膜 ， 起到水溶性潤(rùn)滑劑的作 用，使纖維相互滑過而不致纏結(jié) ；②漿液黏度的增加 大大限制了纖維在水中的運(yùn)動(dòng)自由度 ， 使纖維不相 互接觸 ，減少了纖維間的絮聚 ，改善了纖維成形交織 的能力 ； ③黏性介質(zhì)對(duì)纖維的黏滯力使得許多纖維 在停止攪拌時(shí) ，還沒有相互接觸就松弛并變成鈍態(tài) ， 從而在減少了內(nèi)應(yīng)力 的懸浮液中形成纖維網(wǎng)絡(luò) ；④ 懸浮液黏度的增加也增加了 纖維在介質(zhì)中的懸浮 性，延長(zhǎng)了纖維沉降的時(shí)間。2 分散劑的分類在造紙工業(yè)中使用的分散劑品種很多 ， 按照用 途來分 ，可分為纖維分散劑 、樹脂分散劑和涂布分散 劑。2.1 纖維分散劑的水溶性和親水性 ， 以及適宜的流變學(xué)特性 。

　　其作用機(jī)理一般分為三大類 ：類為表面活性劑 ，有以下兩種 ：a 非離子型分散劑 ，分散機(jī) 如脂肪醇聚氧 乙 烯 醚 甲 基 硅 烷 （ 分 散 劑 PA －402）， 油酸聚氧乙烯脂 （ 乳 化 劑 A105 1：1）。b 陰離子型分散劑 ， 如脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸 鈉 （乳 化 劑 AES），土 耳 其 紅 油 ，纖 維 素 硫 酸 鈉 ，烷 基 二苯醚磺酸鈉 ，烷基酚聚氧乙烯醚磷酸脂鹽 。更二類為一些電解質(zhì)類無機(jī)鹽 ，包括焦磷酸鉀 ，六偏磷酸鈉等 。更三類為水溶性高分子 ， 又稱水溶性樹脂或水 溶性聚合物 ，是一種親水性的高分子材料 ，在水中能 溶解或溶脹而形成溶液或分散液 。 它是目前在漿料 分散方面用得較多的一類 。 其典型代表為聚氧化乙 烯和聚丙烯酰胺 。 其中在應(yīng)用合成類高分子作為分 散劑時(shí) ， 分子量的選擇是關(guān)鍵 、 如對(duì)聚丙烯酰胺來 講，在低分子量時(shí)是分散材料的有效增稠劑 ，而高分 子量時(shí)則是重要的絮凝劑 。 因此， 選擇合適的分子 量對(duì)漿料分散狀態(tài)的好壞起決定性的影響[4]。分散機(jī)

　　2.1.1 聚丙烯酰胺 （PAM）PAM 的化學(xué)名稱為聚丙烯酰胺,為 白 色 粉 末,溶于水,不溶于乙醇 、丙酮等有機(jī)溶劑 。水溶液 pH 值在1～10 時(shí),黏度變化很小,pH 值在 10 以上時(shí),黏度顯著 增加。 作為分散劑使用的一般是它的鈉鹽 。 由于分 子鏈中含有羧基, 對(duì)帶負(fù)電的纖維 素纖維有分散效 果,并且在相對(duì)分子 量 為 300 萬 左 右 時(shí),能 提 高 漿 液 黏 度,有利于纖維懸浮,故 是一種長(zhǎng)纖維的高效分散 劑。 它的分子結(jié)構(gòu)如下:～～CH2CH—CH2 CH～～CONH2 COOHPAM 的 分 散 作 用 機(jī) 理 由 于 PAM 分 子 鏈 中 含 有羧 基,具有降低表面張力的 作 用 ,有助于水對(duì)固體的 濕潤(rùn),這對(duì)于纖維 、填料等在水中的分散特別有利,當(dāng) PAM 加入漿料時(shí),可以使纖維 、填料表面形成雙分子 結(jié) 構(gòu),外層分散劑與水 有 較 強(qiáng) 親 和 力 ,增 加 了 纖 維、填料等固體粒子被水潤(rùn)濕的程度 。 纖維、填料等 固體顆粒之間因靜電斥力而遠(yuǎn)離, 達(dá)到良好的分散 效果[2]。 聚丙烯酰胺作為助留助濾劑 ，合理使用可以 獲得以下效果 ：①提高細(xì)小纖維和填料留著率 ，表現(xiàn) 在成紙灰分含量提高 ，定量增加 ；②降低網(wǎng)下白水濃 度，加速白水中細(xì)小纖維的沉降速度 ；③改善紙料的 濾 水 性 能 ；④減少成型網(wǎng)的 磨 損 ，保持毛毯的清潔 ；⑤破壞了成紙的勻度 ，這是使用 PAM 的一個(gè)負(fù)面效 果[1]。2.1.2 聚氧化乙烯 （PEO）聚 氧 化 乙 烯 （Polythylene oxide） 又 稱 聚 環(huán) 氧 乙 烷， 是環(huán)氧乙烷多相催化開環(huán)聚合而成的高分子聚 合 物, 由環(huán)氧乙烷聚合而成不同聚 合度的高分子量 物質(zhì)，具有明顯的晶型結(jié)構(gòu) ，其聚合物的性能主要取 決于平均分子量的大小 ， 當(dāng) 相 對(duì) 分 子 量 為 200～600 時(shí) 成 稠 狀 液 體 ， 相 對(duì) 分 子 量 在 1000 以 上 呈 蠟 狀 固 體 ；100 萬以上時(shí)呈硫質(zhì)或者硬質(zhì) 固 體 ，色 澤 隨 分 子 量、催化劑 、溶劑不同而變化[5]。聚 氧 化 乙 烯 PEO 就是一種抄紙用的紙漿 分 散劑。 它具有黏度高 、水溶性好 、絮凝性好和潤(rùn)滑性好的特點(diǎn) 。 加入少量能顯示良好的分散效果 ， 且不影 響其它助劑的功能 。 聚氧化乙烯還可以縮短打漿時(shí) 間，可以使用叩解度較低的紙漿 ，抄造出勻度良好的 紙張，同時(shí)紙頁柔軟性和強(qiáng)度都較好 。PEO 作 用 機(jī) 理 是 ：以 其 稀 溶液在抄紙機(jī)網(wǎng)前箱 加入， 可吸附在漿料纖維表面形成一層滑而不黏的 水合膜 ， 使?jié){料纖維具有良好的懸浮性而不致過快 沉降，從而使纖維分散和減少絮聚 ，改善網(wǎng)外觀組織 勻度。 ①聚氧化乙烯的水溶液是一種膠體 ， 添加后 纖維沉降速度減慢 ，對(duì)提高紙頁勻度起到一定作用 。②聚氧化乙烯加入后 ，漿料的打漿度急劇下降 ，而隨 加入量的加大又有回升的趨勢(shì) 。 這是因?yàn)樯倭考尤?時(shí)降低了水的阻力 ，濾 水 加 快 ，增 加 用 量 ，由 于 其 自 身黏度很大 ， 其加快濾水的程度超過了降低水阻力 的作用 ， 因此又表現(xiàn)為回升 。 ③加入聚氧化乙烯后 打 漿 度 降 低 ，纖維長(zhǎng)度有所 提 高 ，成紙柔軟度提高 ， 吸水增加 ，紙張起皺均勻 。 ④打漿時(shí)間降低一半 ，節(jié) 約了電能 。 ⑤上網(wǎng)濃度提高 ，白水濃度降低 ，流失減 少，并節(jié)約了清水 。⑥由于供漿充足 ，纖維組織均勻 、 孔眼少 ，紙機(jī)車速提高 ，生產(chǎn)能力提高[6]。2.1.3 樹膠很多樹膠對(duì)纖維素纖維有的分散效果 。 這 些樹膠是纖維的保護(hù)膠體 ， 其負(fù)電荷在纖維上均勻 地分布 ，能阻止纖維的結(jié)合 。 當(dāng)然，它們亦可能提高 懸浮介質(zhì)的黏度 ，使纖維的凝聚作用減少 。2.1.4 海藻酸鈉海藻酸鈉是水溶性高分子 ， 對(duì)纖維有顯著分散 能力，且黏度穩(wěn)定 ，分子鏈在高剪切力下不易發(fā)生降 解。 海藻酸鈉分散纖維的能力特別高 ， 但是價(jià)格較 昂貴，所以應(yīng)用較少 。2.1.5 其它纖維分散劑甲 基 纖 維 素 ，羧 甲 基 纖 維 素 ，羥乙基纖維素等 ,都是典型的高分子表面活性劑 ，可作為纖維分散劑 。2.2.1 無機(jī)分散劑各種無機(jī)極性分散劑可吸附在樹脂表面 ， 形成 具有保護(hù)層的細(xì)小樹脂顆粒 ， 使之懸浮在水中 。 這 些顆粒表面有相同的電位 。分散機(jī) 相互之間盡量遠(yuǎn)離而不 致發(fā)生絮凝和沉聚 。主要無機(jī)極性分散劑有滑石粉 ， 高嶺土 ，硅藻土等 。 滑石粉具有弱憎水性 ，所以可以 將憎水性的樹脂粒子吸附在表面上 ， 減低樹脂的黏 度和黏著性 ， 從而防止相互凝聚 。 石棉具有正的電 位，而硅藻土的比表面積大 ，并且經(jīng)特殊處理可改變 表面電荷 ，它們都有一定的效果 。2.2.2 表面活性劑用作樹脂分散劑的主要是陰離子和非離子的表 面活性劑 ，如加入陰離子表面活性劑 ，可提高樹脂粒 子的負(fù)電荷密度 ，增加其穩(wěn)定性 ，同時(shí)由于分散劑的 定向吸附 ，形成水化膜 ，使樹脂由增水性變?yōu)橛H水性 狀態(tài)，加入非離子表面活性劑可有效地分散樹脂 ，減 少相互凝聚或沉淀地趨勢(shì) 。這一類效果的樹脂分散劑有 ： 脂肪醇聚氧 乙烯醚 ，烷基酚聚氧乙烯醚 ，丁基萘磺酸鈉劑甲醛與 萘 磺 酸 的 縮 合 物 。 使 用 條 件 是 ：漂 白 漿 濃 度 為 6％～7％，pH 值 8.5，操 作 溫 度 35～40℃，其用量為紙漿量 的 0.5％左右。漂白漿在酸處理前或酸處理過程中 ， 添加陰離 子型或非離子型分散劑如脂肪醇聚氧乙烯醚 ， 可以 解決酸處理過程中漂白漿殘留樹脂凝聚的現(xiàn)象 。 但 在洗滌過程中加入分散劑更為合理 ， 效果的分 散劑有 ：脂肪醇聚氧乙烯醚 ，聚氧乙烯木糖醇單硬脂 肪脂，十八烷基三甲基氯化銨 ，十八烷基二甲基芐基 氯化銨 ，油酸鈉等 。2.2.3 高分子分散劑用得多的是聚氧化乙烯, 其他的如甲基纖維 素 ，羧 甲 基 纖 維 素 ，羥 乙 基 纖 維 素 ,聚丙烯酸鈉等都 可以作為樹脂分散劑 。涂料中顏料以固體粒子形態(tài)與樹脂 、 水或溶劑等其他組成混合存在 。 根據(jù)熱力學(xué)的觀點(diǎn) ， 這是一 個(gè)不穩(wěn)定的體系 ，為了獲得穩(wěn)定而均勻分布的涂料 ， 需要使用分散劑 。分散劑是紙張涂料中重要的助劑 ， 其中大多 是表面活性劑 ， 其作用為 ： ①賦予各個(gè)顏料粒子電 荷 ，使其相互產(chǎn)生斥力 ；②覆蓋各個(gè)顏料粒子表面 ， 起到保護(hù)性膠體的作用 ； ③在粒子周圍形成高黏度 狀態(tài)，防止各個(gè)粒子凝集 。涂 布 時(shí) 涂 料 中一般要加入顏料分散劑 ，否 則涂布層過厚且不均勻 。 分散劑總的作用是保證涂 料中顏料不發(fā)生絮凝和沉降現(xiàn)象 ， 并使涂料的黏度 盡可能低 ，具有良好的流動(dòng)性和涂布適應(yīng)性 ，提高膠 黏劑與顏料的混合性 ， 以達(dá)到提高涂布紙表面強(qiáng)度 和印刷適應(yīng)性的效果 。 使用時(shí) ， 先將分散劑溶在水 中，然后再加入顏料 。早使用的分散劑為磷酸鹽 ，聚硅酸鹽 ，磷酸氫 二 氨 ，萘 磺酸與甲醛的縮合物 （分 散 劑 PA-403），干 酪 素 ，阿 拉 伯 樹 膠 等 。 六 偏 磷 酸 鈉 ，焦 磷 酸 鈉 ，四 聚 磷酸鈉等是低含固量 涂料中經(jīng)常使用的分散劑 ，他 們?cè)陬伭媳砻嬉噪x子電荷結(jié)合 ， 使粒子周圍形成陽 電荷，相互排斥 ，起到分散的作用 。 這類分散劑通常 單獨(dú)使用 ， 但漿料在放置一段時(shí)間以后往往會(huì)增稠 而影響使用 ，如果聚磷酸鹽與氫氧化鈉復(fù)配使用 ，將 漿料調(diào)至堿性 ， 其流動(dòng)性和穩(wěn)定性得到改進(jìn) 。 該類 分散劑用量為顏 料 絕 干 量 的 0.1%～3.0%，以0.25%～1.2%為 ，過多或過少均會(huì)增黏 。隨 著 高 濃 度 涂布機(jī)的使用和銅版紙的發(fā)展 ，對(duì) 分散劑的要求越來越高 。 為了提高車速和節(jié)能 ，需 使用高固含量的涂料 ，通常采用高分子有機(jī)分散劑 ， 如聚丙烯酸鈉及其衍生物 ， 或二異丁烯與馬來酸酐 共聚物的二鈉鹽溶液 ，以及烷基酚聚氧乙烯醚 ，脂肪 醇聚氧乙烯醚等 ，聚丙烯酸鈉作為 涂布用的分散劑 ， 與大多數(shù)顏料可得到低 黏 度 和 高 固含量的涂料 ， 能提高顏料的細(xì)度 ， 分散 體 系 的 穩(wěn) 定 ，提高紙張的柔軟性 ，強(qiáng) 度 ，白 度 ，保 水 性 等 ，且 具 有 可 溶 于 水 ，不 易 水 解 ，不 易 燃 ，無 毒 ，無 腐 蝕 等 特 點(diǎn)。 一般宜選用較高 HLB 值（10～20）的表面活性劑 ， 他們的用量通常在 0.1%～3.0%。涂布所用的顏料分散劑和涂料應(yīng)具有 良 好 的 穩(wěn) 定性和較低的黏度 ， 對(duì)高濃度紙張涂料的 制 尤 為 重要。由顏料 ，淀粉，聚苯乙烯 ，丁基乙烯乳液組成的 紙 張 涂 料 ， 添 加 聚 氧乙烯醚型非離子表面活性劑 2%～5%（按 涂 料 固 形 物 量 計(jì) ）， 能起到穩(wěn)定作用 ，并 可顯著降低涂料的黏度 。 在制高濃度的 紙 張 涂 料 時(shí) ，添加非離子表面活性劑如分散劑 PA-401，勻 染 劑 O 或 OP， 也能明顯降低涂料的 黏度和提高涂料 的穩(wěn)定性 。
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