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1、表面活性剂在造纸工业中的应用摘要：表面活性剂在制浆造纸工业中的使用越来越受到造纸科学工作者的重视。据报道，英国表面活性剂的消费为纸张总产量的0.05%左右。我国每年仅废纸脱墨用表面活性剂就达7000t之多。这说明表面活性剂在改善制浆造纸过程、提高纸张性能方面越来越重要。关 键 词:表面活性剂，制浆，造纸，机理 引言：制浆过程主要是从木材中将木素、半纤维素、树脂、色素以及灰分等尽量地与纤维素分离开可利用表面活性剂的分散作用和洗涤作用来达到分离杂质、除去树脂、分离纤维的效果。在漂白工序中添加的渗透性好的阴离子和非离子表面活性剂(一般用量为纸张产量的0.03%-0.05%)，能获得均一的漂白效果。在
2、纸浆漂洗过程中加入洗涤活性物质烷基苯磺酸钠或壬基酚聚氧乙烯醚，能获得良好的洗涤效果。另外在废纸脱墨、造纸施胶、毛毯洗涤及造纸涂布涂料分散剂等方面，表面活性剂都有广泛的应用。1制浆造纸工业用表面活性剂1.1蒸煮渗透剂(penetrants)表面活性剂可显著改善润湿性能，对于固体表面可通过表面活性剂在表面进行单层吸附使表面拒水、抗黏；通过多层吸附使表面更加亲水。对于液体界面，表面活性剂可通过降低界面张力，增大润湿性，提高渗透作用，一些具有支链结构或多烷基结构的表面活性剂具有好的润湿性能，其HLB为7-9，如快速渗透剂T(磺基琥珀酸双异辛酯单钠盐)、渗透剂JFC等，在制浆过程中利用表面活性剂的润湿作
3、用，加速蒸煮助剂和其他助剂对蒸煮原料的渗透和均匀分散作用。如在蒸煮器中常加入渗透剂如磺化琥珀酸酯盐(渗透剂T)、润湿剂JFC、丁基萘磺酸钠等，由于制浆要在强碱性和较高的温度下进行，所以，较理想的蒸煮渗透剂还应有一定的耐碱性和耐高温性；由德国化学家L.hal提出的高分子表面活性剂-碱法制浆(国内称该高分子表面活性剂为绿氧)有可能成为新一代的蒸煮助剂的代表。【1】国外在该方面都有系列产品供应，如瑞典Belrocell Kemi公司的Berocell.25、Berocell-272等系列产品，均以非离子表面活性剂烷基酚聚氧乙烯醚如壬基酚聚氧乙烯聚氧丙烯醚为主。而国内则多以烷基苯磺酸盐阴离子表面活性剂
4、为主，纸厂的应用也不普遍。我国草类原料多，蒸煮得率低，难洗涤，目前仍然没有针对草浆的表面活性剂型蒸煮助剂1。1.2废纸脱墨剂(deinking agent)表-1脱墨用表面活性剂的性能表面活性剂洗涤力分散力起泡力捕集力烷基苯磺酸盐良良优差硫酸烷基脂优优优差随着环保压力的日益增加，为了缓解制浆原料不足，减少环境污染，节省能源，降低成本，减少森林砍伐，废纸的回收利用越来越引起人们的重视。利用废纸再生浆可生产各种纸和纸板，利用废纸制成的再生浆具有不透明度高、纤维组织均匀、能满足多数纸张的质量要求、不必经过打浆处理即可抄纸等优点，而且用再生浆抄成的纸，绒毛少、平整、适用性广。常用的脱墨剂由表面活性剂与
5、无机药品组成，或是多种表面活性剂的复配物。在脱墨剂配方中常使用钾皂、磺化油、直链烷基苯磺酸钠、脂肪醇硫酸钠、磺基琥珀酸二辛酯钠盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯钠盐等阴离子表面活性剂，以及烷基酚聚氧乙烯醚脂肪醇聚氧乙烯醚、聚醚、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、脂肪酸聚氧乙烯酯等非离子表面活性剂；与采用氢氧化钠或硅酸钠的传统脱墨法相比，采用表面活性剂复配物做脱墨剂具有用量少、效果好的特点，如瑞典的BeroceIl Kemi公司的Berocell-358和Berocell-364脱墨剂，日本的DI-225、DI-600脱墨剂以及国内杭州化工研究所生产的HD-55、HD-7、HD-8脱墨剂，天津轻工业学院的52
6、5脱墨剂，天津化学研究所MT系列脱墨剂等都是由多种表面活性剂复配而成，目前随着油墨技术的发展，废纸的脱墨技术5也有很大发展，最新的浮选法脱墨剂则以非离子表面活性剂为主，而国内则多以洗涤法脱墨剂居多，用于浮选法脱墨的脱墨剂与国外差距较大。1.3纸张柔软剂(softening agents)柔软是对纤维而言，表面活性剂能在纤维表面形成疏水基向外的反向吸附，降低纤维物质的动、静摩擦因素，从而获得平滑柔软的手感。通常总是将表面活性剂和油剂一起混合使用，表面活性剂可有效降低纤维物质的静摩擦因素，油剂则可以降低纤维物质的动摩擦因素。柔软润滑的效果可以用静摩擦因数和动摩擦因数的差值来表示，差值愈小，柔软性愈
7、强。不同类型的柔软剂适用于不同类型的纤维表面。纸纤维表面带负电荷，用阳离子或两性离子表面活性剂的效果要好得多。柔软剂、平滑剂的配方中除了表面活性剂外，一般要加入有机硅高分子或羊毛脂这样的脂类，以充分降低纤维表面能。在柔软剂中以有机硅表面活性剂和有机硅高分子的效果最佳，但原料价格较高，往往要和其他柔软性组分配合使用以降低成本。国外产品有英国ICI公司的Velan商品属于脂肪酚胺类阳离子表面活性剂，美国杜邦化学公司的Zelan商品也属于阳离子型表面活性剂，同时有机硅高分子表面活性剂具有很好的柔软作用，也开始在造纸工业中逐步应用。国内目前主要品种有烷基咪唑啉季铵盐、有机硅、聚氧化乙烯等，其中除聚氧化
8、乙烯外其余基本都是用纺织品柔软剂作为代用品使用。1.4分散剂(dispersing agents)在纸的加工过程中分散问题很多，如涂布时涂料配方中颜料分散不均匀，导致涂布层过厚且不均匀；乳液松香胶又称为高分散松香胶，胶料的分散问题是非常关键的。要选择合适的乳化剂和分散剂才能得到颗粒细腻且高度分散的胶料，分散均匀则可使其最大限度地发挥作用。因此，表面活性剂常作为分散剂或悬浮剂来使用4。表-2分散剂及其适用对象分散力适用颜料非离子表面活性剂聚丙烯酸钠木素磺酸钠萘磺酸甲醛缩合物聚磷酸盐干酪素、大豆蛋白羧甲基纤维素羧甲基淀粉氧化淀粉苛性钠阿拉伯塑胶缎白、滑石粉及一般无机颜料白土、缎白及一般无机颜料碳酸
9、钙白土碳酸钙、钛白及一般合成颜料碳酸钙、缎白及合成颜料碳酸钙缎白缎白对阳离子稳定的瓷土、钛白缎白对于造纸过程来说，纤维、填料和一些助剂等都是水不溶性的，它们有在水溶液中自行聚集的趋势；而且不同物料之间往往因不相容性而尽量远离。这样就难以得到性能均匀、强度理想的纸张。加入表面活性剂、分散剂则可以使固体粒子表面形成双分子层或双电层结构，外层分散剂极性端与水有较强亲合力，增加了固体粒子被水润湿的程度。固体颗粒之间因静电斥力而彼此远离，达到良好的分散效果。表面活性剂可以使悬浮液中的固体分散粒子被液相载体充分润湿和均匀分散，并使体系的分离、聚集和固体微粒的沉降速度降至最低，以维持悬浮液最大的动力学稳定性
10、。表面活性剂之所以能起分散作用，主要因为它具有以下作用：首先可以通过静电作用在亲水粒子表面形成反向吸附层，增大油溶性，或是通过疏水作用在亲油粒子表面形成正向吸附，增大水溶性；其次，单分子膜造成空间阻碍，阻止了分散微粒重新靠近和合并；第三，加大离子型表面活性剂浓度，在反向吸附层上形成的第二层带电吸附层会使分散粒子因电性排斥而得到分散。今后应大力开发高分子表面活性剂型分散剂。1.5树脂控制剂(pitch control agent)造纸原料中除纤维素、木质素和半纤维素这三种主要成分外，在某些木材原料中还含有少量的树脂3。树脂中不仅含有可皂化物如树脂酸、脂肪酸及其酯，还含有非皂化物如萜烯、高碳醇等。
11、我国造纸原料中草浆比重大，杂质多，尘埃多，黏度大，难洗涤，这些物质淤积于浆内会严重影响纸页抄造和成品质量，故在制浆过程中应尽量脱除。在抄纸过程中常遇到树脂障碍问题，即树脂自纤维中游离出来，凝聚成颗粒，粘附在纸机各部件上，堵塞铜网，污染毛毯，有时会在纸和纸板上留下黑点，使质量降低。造纸中利用表面活性剂的乳化、分散、絮凝等作用来达到消除树脂沉淀。国外用作树脂控制剂的表面活性剂有烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚醚等，如瑞典Berocell Kemi公司的Berocell-25、Berocell-72、英国ICI公司的Lissapol N、Lubrol W都是很好表面活性剂型树脂控制剂。国内还没有这方面的专门产品供应厂家。参考文献1 刘程.表面活性剂应用手册M.北京:化学工业出版社,1995,4434612 秦梦华.纸浆中树脂及其障碍控制M.北京:中国轻工业出版,1998,2082203 武兆圆.分散松香胶原料技术应用及发展C.北京:中国化工信息中心,1997,3083544 陆伟.废纸脱墨技术的现状与进展J.造纸化学品,1999,21215 姚献平,郑丽萍.淀粉衍生物及其在造纸中的应用技术M.北京:中国轻工业出版社 1999,145166
