探析胶原蛋白在造纸中的应用1

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1、探析胶原蛋白在造纸中的应用 随着社会的进步和经济的增长，对纸和纸制品的品质的要求也越来越高，对其功能的 要求也越来越广泛，因此对相应化学助剂的要求也越来越严格。为适应这些情况，就需要不 断开发新的化学助剂以适应实际生产，因此也赋予了制浆造纸化学助剂不断发展和创新的强 大生命力.随着造纸工业的蓬勃发展，制浆造纸化学助剂也必将显示出越来越广阔的发展前 途。一、 造纸助剂的分类造纸助剂分为制浆助剂、抄纸助剂、涂布助剂和纸张二次加工用化学品 4 大类 二、 造纸助剂主要种类的研究现状 1、制浆助剂制浆过程是将植物纤维原料分离成纤维，是造纸工业中三大主要工艺过程之一。在这一 过程中，纤维原料、纸浆都要经

2、过化学药剂的处理，除了常用的酸、碱等化学药品外，其他 用于提高制浆生产效率、减少制浆中原材料的消耗、提高制浆质量、控制和缓和制浆过程可 能发生障碍时所用的辅助化学药品都称为制浆化学助剂。制浆助剂主要围绕如何保护纤维素和半纤维素以提高制浆得率及加速脱木素速率等方面 进行研究开发.制浆过程中所需的化学助剂主要包括：纤维原料蒸煮时用的助剂；纸浆漂白 用的漂白助剂；废纸制浆用的脱墨剂；消除制浆过程中泡沫的消泡剂；防止黑液浓缩过程饥 饿购得阻垢剂等。2、蒸煮助剂组成 蒸煮过程中所用的助剂，从化学组成来看主要分为两大类：无机蒸煮助剂：在蒸煮过程中添加的辅助化学药品是无机物的称为无机蒸煮助剂。有机蒸煮助剂：

3、在蒸煮过程中添加的辅助化学品是有机物的称为由机蒸煮助剂。作用机理蒸煮过程大致可分为两个阶段：第一个结算为渗透与反应阶段，即蒸煮液浸入木片或 草片中，并与木素等发生反应；第二阶段是溶出阶段，即反应后的木素进入蒸煮液中。当然 这两个阶段也不能截然分开。作为蒸煮助剂在这两段的作用原理是：加快蒸煮液的浸透，加 快蒸煮反应，创造或发改善有利于溶出非纤维素物质条件。目前广泛使用的蒸煮助剂为蒽醌类化合物3.特别在木材资源紧缺、能源紧张的国 家，蒽醌类助剂的使用已相当普及.蒽醌类化合物作为蒸煮助剂不仅能提高纸浆得率，而且还可减少蒸煮用碱量、缩短蒸煮时间、降低蒸煮温度和纸浆硬度，所起的良好作用是有目共 睹的.国

4、内碱法制浆厂普遍使用蒽醌（AQ） ，但在日本则大多采用二氢二羟基蒽钠（DDA） ，这 是因为 AQ 的溶解性差，而 DDA 能溶于水，因此，其效果更好4. 继 AQ 之后，德国科学 家 L.Hat 又发明了环保型的蒸煮助剂绿氧5.绿氧是一种高分子合成材料，在蒸煮过 程中可提供一个活性氧以氧化碳水化合物的醛糖末端基使之变成糖酸末端基，达到保护碳水 化合物提高制浆得率的目的；绿氧具有很强的润湿、渗透能力，可使碱液迅速渗透到纤维内 部，以缩短蒸煮时间；绿氧还具有高分子络合功能，能将发色金属离子络合屏蔽，以提高纸 浆白度.采用绿氧代替 AQ 不仅保留了原 AQ 制浆工艺的优点，同时大大改善了制浆的后加

5、工 性能（如可降低漂率，缩短打浆时间等） ，而且减少了污染，黑液易于处理.国内自 1994 年 开始了绿氧-碱法、绿氧-亚铵法制浆的研究，并在山东、河南等地的众多造纸厂进行了大生 产应用，取得了明显效果.一种造纸制浆蒸煮助剂由脂肪醇聚氧乙稀醚、烷基磺酸钠、丁基萘磺酸钠、焦磷酸钠、 亚甲基双萘磺酸钠、羧甲基纤维素钠、硫酸钠、硫酸和去离子水原料所调配，经加温均匀混 和后即可计量装灌。本产品能长时间耐强酸、强碱、高温，在水中有极好的分散性和渗透性， 且可减少用碱量，还可缩短蒸煮时间，生产该产品时无三废排放，属于一种清洁型产品。 63.废纸脱墨剂为提高资源与能源的利用率，世界各国都十分重视提高废纸（二

6、次纤维）的回收率.废 纸脱墨剂随着废纸回用率的增长而得到较大的发展.脱墨剂是由无机碱、无机盐和表面活性剂组成7.脱墨剂的具体配方因脱墨方法而异.洗 涤法脱墨使用的脱墨剂需具有突出的分散功能，才能使油墨易于分散形成胶体而脱除，所用 的脱墨剂以烷基苯磺酸钠、烷基苯基醚、聚乙二醇为主.浮选法脱墨使用的脱墨剂需具有适 度起泡功能和油墨捕集功能.浮选法所用的脱墨剂以非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂 为主，如美国的 Albright8000 及 DI-600 等.国内目前洗涤法脱墨剂处于大规模生产应用阶 段，浮选法脱墨剂主要有杭州化工所研制的 HD-7，HD-8 等8.脱墨剂产品，根据脱墨方法的不同以及

7、废纸中油墨的不同，有多种不同的配方1. （单位：质量份数）配方一：硅酸钠、氢氧化钠、过氧化氢、硬脂酸聚氧乙烯酯 配方二：烷基酚聚氧乙烯醚、烷基苯磺酸钠、皂料（脂肪酸钠） 、硅酸钠 、羧甲基纤维 素 。将该脱墨剂 28kg 溶于 1800L 水中，投入废纸浆 1000kg，混合脱墨，用水稀释纸浆至 35%浓度，过滤后得到白度良好的纸浆。配方三：AEO-9、聚氧化乙烯氧化烯 、二乙醇胺、OP-10 、聚氧化乙烯 、 H2O2/25% 。 配方四： 十二烷基苯磺酸三乙醇胺皂、TX-10 、聚氧化乙烯氧化丙烯、NaOH 、聚乙烯 醇 、水。 4、漂白助剂漂白化学助剂主要由无机漂白剂、有机漂白剂、生物漂

8、白剂组成。主要的漂白助剂有： 5、二氧化氯 ClO2氧化漂白剂是利用漂白剂的氧化作用除去纸浆中残留的木素，破坏发色基团，使木素分 子氧化溶出。二氧化氯本身是个自由基，具有优良的漂白性能，其漂白能力强，效率到，摆 渡稳定。二氧化氯漂白的最大特点是漂白时能有选择地除去木素，对碳水化合物的降解作用 小，浆料的强度好。生产配方（按 1t 100%二氧化氯计）R2 法制二氧化氯 氯酸钠（99%） 1660kg硫酸（98%） 4800kg 氯化钠（94.0%） 950kgR8 法制二氧化氯 氯酸钠（99.0%） 1640kg硫酸（98%） 1000kg甲醇（工业一级品） 150kg6、甲醚亚磺酸(FAS)

9、还原性漂白，它是用还原性漂白剂有选择地破坏纸浆中的发色基团的结构，并不除去浆 中木素。配方：硫脲 15g，H2O2 6%，230ml,乙醇 、 适量7.抄纸助剂抄纸助剂包括过程添加剂（如助留剂、助滤剂等）和功能性添加剂（如增干强剂、增湿 强剂、施胶剂等）.抄纸过程添加助剂的目的主要在于改善生产过程、提高产品质量和产量、 减少物料流失.8.施胶剂浆内施胶剂 我国目前所采用的浆内施胶剂大多为酸性施胶剂，其主要品种有松香皂胶、 强化松香胶和分散松香胶等在松香施胶剂方面，国外发达国家已淘汰了传统的皂化松香胶，而强化松香胶仍有不少厂家使用.近年来发展最快的是乳液松香胶，它是 70 年代中期由美国 Her

10、cules 公司开发的1.目前国内 80%以上纸厂仍使用普通的皂化松香胶，10%纸厂使用 强化松香胶，10%左右纸厂使用分散松香胶，另有极少数纸厂使用中性合成施胶剂.随着中/碱性抄纸的不断发展，中/碱性施胶剂的用量将不断增加.中/碱性施胶剂品种主 要有烷基烯酮二聚体（AKD） 、烯基琥珀酸酐（ASA）等.与酸性施胶相比，中性施胶有许多优 点，但由于松香施胶的可靠性及价格便宜等优点，故采用松香施胶的国家仍然很多，如日本 的施胶剂就是以松香系施胶剂为主的.9. 阴离子乳化松香施胶剂 作用机理：阴离子乳化松香施胶剂的最佳施胶 pH 值为 4.5-5.5 甚至更高，此时游离松 香胶可和溶液中水合氢氧化

11、铝离子结合，生成粒度较小的表面带正电荷的游离松香酸离子， 这些表面带正电荷的有力松香酸离子可以通过静电引力吸附于带负电荷的纸纤维上并均匀分 布。进入纸机干燥部后，由于其烧结温度较低，带有氯离子的有力松香酸与吸附在其表面的 氯离子发生反应生成松香酸铝，进而使亲水基于纸纤维牢固地结合。生产配方：松香（工业一级品） 380-480kg, 马来酸酐（98%，工业级） 25-30kg, 专用松香乳化剂（工业级） 38-50kg 阳离子乳化松香施胶剂 配方： 松香（工业一级品） 39kg, 硬脂酸（工业级） 34kg , 二亚乙基三胺（工业级）15kg,环氧氯丙烷（工业级） 22.1kg.10. 表面施胶

12、剂 表面施胶剂是指把施胶剂涂敷到纸的表面，使胶料与纸体粘接，并 在纸面上附着一层近于连续的薄膜.表面施胶的留着率高，施胶增强效果好.现在常用的表面 施胶剂有改性淀粉类、改性纤维素、聚乙烯醇等.11. 增强剂干增强剂 由于长纤维原料供应短缺，阔叶材、非木材纤维及二次纤维使用比例的增加， 所带来的突出问题就是纸张强度的下降，因此，使用干增强剂就比以往显得更加重要.目前常用的干增强剂有变性淀粉（如阳离子淀粉、阴离子淀粉） 、丙烯酰胺聚合物和聚 乙烯醇等.西欧主要以阳离子淀粉和双变性淀粉为主，美国以阳离子淀粉为主，其次是聚丙 烯酰胺，日本则以聚丙烯酰胺为主.我国目前则以改性淀粉和阳离子聚丙烯酰胺为主.

13、阳离子聚丙烯酰胺干强剂作用机理是：聚丙烯酰胺具有很强的絮聚作用，可在粒子之间 架桥，并且根据不同的离子性具有不同的结合机理，同一个分子可以吸附若干个颗粒引起聚 沉。聚丙烯酰胺上的极性基还可和纤维形成氢键和强的静电结合。当改变其结构时，产品性 能亦随之改变。其生产配方如下（按生产每吨固含量 5%产品计）：丙烯酰胺（工业级） 50kg次氯酸钠水溶液（有效氯含量 10%） 15kg氢氧化钠（工业级） 1.5kg盐酸（工业级，30%） 10kg过硫酸铵（工业级） 适量亚硫酸氢钠（工业级） 适量 氮气（工业级） 适量 12.湿增强剂 湿增强剂常用于毛巾纸、纸袋纸、湿式感光纸等产品的生产上，而书籍用纸和报

14、纸等一 般纸张很少使用.目前常用的湿增强剂有：阳离子型脲醛树脂（UF 树脂） 、三聚氰胺甲醛树 脂（MF 树脂） 、聚胺酰胺树脂（PAE 树脂） 、聚乙烯亚胺（PEI 树脂） 、聚酰胺环氧氯丙烷树 脂（PPE 树脂）等.含甲醛的树脂使用时有游离甲醛析出，对人体有害，近年来的应用不断 减少.60 年代初由美国大力士公司开发的可在中/微碱性条件固化、且不含甲醛的 PAE 树脂， 使用方便、有较好的效果，至今仍广泛使用.PEI 树脂由于可在中性条件固化、不需要高温 熟化、不会影响纸页的吸水性且可增进纸页的柔软性.所以，通常在生产吸收性纸（如餐巾 纸、卫生纸、滤纸等）时，添加 PEI 树脂作湿增强剂.

15、60 年代开发并得到发展的 PPE 树脂是 一种可在碱性条件下熟化的高效湿增强剂，湿强度可高达干强度的 50%；而且在提高湿强度 的同时，并不损失成纸的柔软性和吸收性，成纸的白度返黄小、耐热性也较好.因此，PPE 是目前广泛使用的湿增强剂，主要用作毛巾纸、液体包装用纸、照相原纸等纸种的生产.西欧的湿增强剂以 UF，MF，PPE 树脂为主，美国用量最大的湿增强剂为 UF 和 PPE 树脂， 日本也以 PPE 和 PAM 的应用和发展速度最快.国内目前普遍使用的湿增强剂为改性 UF 树脂和 改性 MF 树脂.总之，随着环保和卫生部门对湿增强剂中游离醛含量的要求越来越严格，传统 的 UF 和 MF 树脂将不断减少.13.助留剂和助滤剂在抄纸过程中，填料留着率一般只有 50%左右，即有大量的填料进入白水系统，造成流 失和白水循环困难，最终增加成本和影响纸机运行性.随着纸机向高速化和大型化发展，使 留着率更低，因此，选用合适的助留剂就显得更加迫切.近年来，助留剂的发展比其它任何 助剂的发展都快.常用的助留体系有单阳离子聚合物体系、单阴离子聚合物与铝离子体系、阳离子与阴离 子聚合物二元组分体系、微粒体系及网络体系.助滤剂和助留剂关系密切，一般用作助留剂的所有助剂和电荷中和剂都可作为助滤剂.目前研究比较广泛的助留、助滤剂有：聚丙烯酰胺（PAM）