造紙化學品——第五組2024/3/25造紙化學品——第五組造紙的步驟紙漿來源各類化學品的作用選取所需化學試劑造紙紙漿提取方法造紙化學品——第五組在造紙工業中，造紙化學品的應用對紙張的質量和生產的經濟性起著決定性的作用。它們能賦予紙張各種優異的特殊性能（如抗水性、抗油性、濕強度、平滑性、印刷適性、柔軟性等），能使較差的纖維原料生產出更薄、更白、更牢的紙；它們使生產過程優化、紙機運行速度提高。

應用造紙化學品的重要性造紙化學品——第五組造紙化學品的種類和作用分為功能型添加物質和控制型添加物質兩大類。功能型添加物質是作為紙中的一種成分，以改變紙張性質為目的。①施膠劑和定著劑是為取得防潮抗水性能；②填料或顏料是為了增加紙張不透明度、白度、勻整性以改善印刷適性；③染料或有色顏料是為了使紙張著色生產色紙；④增強劑是為了增加紙張的干強度或濕強度；⑤纖維分散劑或柔軟劑是為了改善紙張勻度或柔軟性；⑥光學改性劑是為了獲得某種光學性能；⑦特殊添加劑是為了使紙張獲得某一特殊性能。造紙化學品——第五組造紙化學品的發展趨勢我國的造紙化學品發展的主要特點是推廣應用的領域及紙種進一步擴大，產品開始出現系列化，新產品不斷出現，產品開發重視經濟效益。各種新型的施膠劑、干(濕)增強劑、助留(濾)劑、殺菌劑、絮凝劑、消泡劑、涂布膠黏劑、柔軟劑、廢紙脫墨劑等投入生產，在紙廠得到了廣泛的應用。造紙化學品——第五組第一節

內部施膠一、施膠的目的、方法及發展情況（一）施膠的目的施膠的目的是使紙或紙板具有抗拒液體(特別是水和水溶液)擴散和滲透的能力，以適宜于書寫或防潮抗濕。（二）施膠方法紙內施膠（漿內施膠）紙面施膠（表面施膠）雙重施膠（漿內和表面均施膠）造紙化學品——第五組二、施膠劑的選用原則選擇施膠劑時應從施膠效果、經濟效益、工藝可行性等方面考慮，選擇的主要原則是：(1)具有較低的表面自由能，液固接觸角較大。(2)成膜性好，或易分散成微細顆粒，分散后的懸浮液穩定性好，不易產生凝聚。(3)施膠環境應接近中性，不產生腐蝕作用。(4)資源豐富，價格便宜。內部施膠造紙化學品——第五組液體在紙頁表面的擴散和滲透機理內部施膠的目的在于改變纖維的表面以便控制含水液體向紙內的滲透。紙或紙板主要由纖維組成，纖維具有親水性。纖維本身有微細管，紙頁上又有許多孔隙，能起毛細管作用，這樣液滴便會在紙面上產生擴散與滲透現象，使紙具有吸液性能。內部施膠造紙化學品——第五組內部施膠液滴在紙面上

三相交界面的受力狀況

sv=sL+Lvcos造紙化學品——第五組內部施膠楊氏方程（T.YoungEquation）

sv=sL+Lvcos

sv－－固、氣兩相間的比表面能；

sL－－固、液兩相間的比表面能；

Lv－－液、氣兩相間的比表面能；－－液、固兩相間的接觸角。造紙化學品——第五組

施膠理論－－Washburn方程：液體在毛細管中的上升速度R

L－－浸透深度（cm）;t－－浸透時間(s)；－－液體比表面能自由能，（N/cm）；－－液體粘度（Pa.s）；r－－毛細管半徑（cm）；－－液、固兩相間接觸角（度）。內部施膠造紙化學品——第五組對于某一紙種及某一液體，毛細管長度L，液體表面張力以及粘度可視為定值，因此液體在紙頁上的滲透速率R只與毛細管半徑r及紙面與液體兩相間接觸角有關。毛細管半徑越小，接觸角越大，則滲透越困難。內部施膠造紙化學品——第五組

接觸角理論

根據T.Young方程Washborn方程，增大液固間的接觸角均有利于紙頁阻抗液體的吸收。

因此，接觸角理論認為，施膠的效果主要是由于松香膠微粒被吸附在紙頁的表面，改變了紙頁表面的性質，即增大了液固間的接觸角，減少了紙面對液體的附著力。施膠效果的產生造紙化學品——第五組松香膠施膠過程理論纖維和松香粒子在水中均帶負電荷，相互不能接近。為了使松香膠粒子與纖維結合，必須消除這一障礙。由膠體電位（電泳淌度、Zeta電位）的研究證實，在pH4－6范圍內，松香膠加入硫酸鋁液后，所生成的沉淀物具有正電性，這一現象與施膠過程有重要的關系。造紙化學品——第五組

（一）松香膠體系1、松香松香是由稱為樹脂酸的一系列三環酸所組成，是一種復雜的混合體，松香酸是該系列的主要成分，其分子式為C19H29COOH，分子量302.04。松香是一種棕色透明的水不溶固體，其顏色從很淺的琥珀色到深紅褐色不等。第二節

紙內施膠造紙化學品——第五組松香酸和海松酸化學結構式紙內施膠造紙化學品——第五組蒸煮過松香的結構特性程松香的化學反應主要是受酸性基團（羧基）和共軛不飽和雙鍵支配。因此，增加羧基含量和減少共軛不飽和值，均可增加松香膠與纖維素的親和性，減少氧化趨勢，從而提高其施膠效果。另一方面，樹脂酸中大分子量的碳氫化合物又能有效地隔離兩性分子中小分子量的極性羧基，松香分子經過適當的定向排列后，可以構成有效的疏水表面。造紙化學品——第五組松香的質量參數

酸值：中和1克松香所消耗的KOH的毫克數。酸值越大，表明松香中含松香酸量越高，松香純度越好。皂化值：指完全皂化1克松香所消耗的KOH毫克數。皂化值表示松香中包括松香酸在內的樹脂酸和脂類的總含量。該值與酸值之差越大，說明松香中含脂越高，松香純度越差。造紙化學品——第五組松香膠的分類以游離松香含量劃分

褐色膠－－又稱中性膠。不含游離松香，即全部松脂酸都被皂化，膠液呈中性或微堿性，顏色為暗褐色。

白色松香膠－－含有20－40％的游離松香。顏色呈乳白色，呈堿性。

高游離松香膠－－含有70－80％的游離松香。性質不穩定，易凝聚成大顆粒。造紙化學品——第五組影響施膠的主要因素

pH值控制在4－5之間，以求得到較多的六水鋁離子

造紙化學品——第五組特點普通松香膠均為皂型松香膠。而高分散松香膠是100％游離松香的高游離松香分散體。少用或不用硫酸鋁作沉淀劑，可用在pH6－7的條件下施膠。施膠效果是普通松香膠的兩倍左右。分散松香膠造紙化學品——第五組分散松香膠的施膠機理皂化松香膠皂化松香乳液與礬土起“觸發反應”，形成粗大的沉淀。反應生成物主要為松香酸鋁和少量的游離松香。分散松香膠微細游離松香與礬土起“延遲反應”，形成的松香酸鋁僅僅附在游離松香微粒的表面以絡合的形式存在。造紙化學品——第五組分散松香膠的施膠機理皂化松香膠與礬土形成粗大絮塊，在纖維上難以均勻分布。熔點高，流動性差，定向排列的轉向功能較差，因此接觸角只有58o

分散松香膠與礬土反應較慢，松香微粒呈相互分離的小球，易于在紙頁上均勻分布。且膠膜穩定性好。熔點較低，易于流動，定向排列功能好，接觸角可達90o造紙化學品——第五組第三節

合成施膠劑常用的是AKD和ASA，其結構特點是由能與纖維素反應的活性基團和疏水基團構成；反應基團能與纖維素反應生成酮酯，而擁有的長碳鏈具有憎液性官能團，從而起施膠作用造紙化學品——第五組合成施膠劑

AKD的使用AKD不溶于水，制膠時需加入分散劑和乳化劑（如陽離子淀粉）。AKD適用于在pH值為8.2的條件下使用。AKD在水中不穩定，容易水解失效。為了減少AKD發生水解，其加入點應靠近紙機上網處。AKD在65.5℃以上時極易水解生成酮而喪失施膠效果，因此膠液應保持在較低的溫度下。施膠中可使用陽離子型的助留劑。造紙化學品——第五組

的施膠機理

ADK造紙化學品——第五組

的施膠特點AKD是一種纖維素反應型施膠劑，它既能作為漿內施膠劑，也能作為表面施膠劑。AKD的熔點較低，在紙機干燥部的高溫條件下很容易與纖維反應，形成酮基酯衍生物，并定位在纖維上，疏水端面向纖維的表面形成疏水層，具有優異的防水性，是一種高效施膠劑。AKD的施膠作用在紙頁干燥以后尚未完成，卷取后存放24小時僅完成80％，若干天后施膠反應還在繼續進行。AKD造紙化學品——第五組烯基琥珀酸酐性質：ASA是一種同分異構體化合物的液體混合物，帶黃色的油狀產品，不溶于水。乳液在數小時內便會失去活性，使用之前必須在紙廠現場乳化使用：ASA一般在弱堿性條件下使用，也可在較低pH下(5.0)使用，或有硫酸鋁存在的環境中使用，但在堿性條件下ASA熟化速度要快得多。ASA造紙化學品——第五組第四節

染色和調色一、染色和調色的目的和作用1、為了生產顏色紙需進行染色。2、生產白紙需對紙頁進行調色，以使得每批產品的色調趨于一致。3、對某些紙種，需要提高白度，因此需加入增白劑增白。染色：指在紙漿或紙張中加入某些色料使紙能有選擇性地吸收可見光中的大部分光譜，不吸收并反射出所需要色澤的光譜。造紙化學品——第五組色料的分類和性質色料分為：

顏料－－有色的填料，不溶于水，與纖維無親和能力，著色的質量主要取決于其粒度及其在紙頁上的分散。分為無機顏料和人造顏料兩種。染料－－溶于水，著色質量好。分為天然染料與人造染料兩種。造紙工業中主要使用人造染料。造紙化學品——第五組人造染料1、堿性染料具有氨基堿性基團的有機化合物。可溶于水，著色力極強，容易使纖維上色，色彩鮮艷，價格低廉。在造紙生產上應用廣泛。但耐光、耐熱性極差，對酸、堿、氯根的抵抗力也弱。故產品容易褪色。造紙化學品——第五組人造染料2、酸性材料具有苯羥基或磺酸基的酸性有機化合物，呈酸性。其染色離子時酸根與鈉、鉀和銨等陽離子結合而成，極易溶于水，水的硬度和漿溫對染色影響不顯著。酸性染料的著色能力和色度的鮮明性較堿性染料差一些，而耐光、耐熱性比堿性染料強，但耐酸、耐堿和抗氯性能極差，抗潮解性也較弱。造紙化學品——第五組染色方法（一）染色方法

漿內染色（間歇染色、連續染色）紙面染色（浸漬法、壓光法和涂布法）造紙化學品——第五組染料濕部染色的物化過程造紙染料的染色過程可分為三個階段：(1)染料被纖維吸附：染料加入紙料后，紙料液中水相的染料移向纖維表面，纖維上的染料濃度逐漸升高，而水相里的染料濃度相應降低。(2)染料向纖維內部擴散：吸附在纖維表面的染料不斷地向纖維的無定形區擴散，直至纖維內外孔隙全被染透。(3)染料在纖維中固著：進入纖維孔隙的染料相互聚集，并與纖維大分子形成離子鍵(相反電荷)、氫鍵和范德華力(分子間結合力)或沉積(無機或有機顏料)結合。造紙化學品——第五組第五節

紙張濕強度與濕強劑一、濕紙強度、濕強度的概念濕紙強度是指紙頁抄造過程未經干燥的濕紙頁的強度，一般是指進入烘缸前干度為20％～50％時的濕紙頁強度，或稱初始濕強度。紙頁的濕強度是指經干燥后的紙張再被水潤濕完全飽和后所具有的強度，或稱再濕強度。一般紙張被水完全潤濕后只保留原來強度的3％～8％，濕強紙可保留15％～40％或更高。造紙化學品——第五組紙頁之所以具有強度是由于組成紙頁的纖維之間存在摩擦力和結合力。構成濕紙強度的基礎是纖維之間的摩擦力，摩擦力越大，濕紙強度也越大。構成干紙強度的基礎除與纖維之間摩擦力大小有關外，主要決定于纖維之間的結合力，結合力越大，干紙強度也越大由于纖維之間的結合力比摩擦力大得多，因此紙頁的干紙強度比濕紙強度大得多造紙化學品——第五組影響濕強度的因素決定濕強度大小的因素主要是防止紙頁再潤濕和氫鍵被破壞的程度。濕強劑的性質和用量是決定紙張濕強度的主要因素。造紙化學品——第五組濕強劑種類和特性1、酸熟化熱固性濕強樹脂（脲醛樹脂UF、三聚氰胺甲醛、樹脂MF、聚乙烯亞胺PEI等）2、堿熟化熱固性濕強樹脂

（聚酰環氧樹脂PAE）3、其他濕增強劑

(聚胺樹脂PA、合成膠乳PEL等)造紙化學品——第五組濕強劑增濕強作用機理

紙頁強度的喪失濕紙幅經脫水干燥后，產生了大量的內部纖維鍵合。由于氫鍵在內部纖維鍵合中起著重要的作用，紙幅也因此獲得最大的強度。當紙頁與水接觸以及纖維－纖維間結合被水－纖維間鍵合取代后，紙頁將失去其結合強度。造紙化學品——第五組第六節紙張干強度與干強劑一、紙張干強度及影響干強度的因素干強度是指風干紙的強度性質。影響紙張干強度的因素有：纖維間的結合力、纖維形態與性質、紙張中應力分布和添加物質等，而纖維間結合力是決定性因素。造紙化學品——第五組使用增干強劑的目的和作用①可以配用闊葉木、枝椏材、草類原料等短纖維原料甚至配用廢紙原料來生產對強度要求較高的高檔紙張。②可以在保持原有使用質量要求的前提下，降低紙頁定量節約原料。③可以提高產品檔次。④在取得相同紙張強度的情況下，可縮短打漿時間，節約電耗和干燥用蒸汽；降低了紙料打漿度，濾水性能改善，可提高車速，增加產量。造紙