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阳离子松香中性施胶剂粘度低、稳定性好,施胶时可减少明矾的用量;可加入CaCO3等填料以降低生产成本;可自行留着在带有负电荷的纸纤维表面;可在接近中性的系统中应用,提高纸张强度和耐久性。阳离子松香中性施胶剂具有反应性施胶剂AKD和ASA的许多优点,同时还克服了它们的不足之处,目前,阳离子松香中性施胶剂的市场日渐扩大,具有广阔的开发与应用前景。本实验以十二叔胺、环氧氯丙烷和松香为原料合成制备了阳离子改性松香乳化剂,并用其对松香进行乳化,采用常压逆转法制得阳离子松香中性施胶剂,并对其在中性条件下的施胶工艺进行了探讨。
1 实验部分
1.1 阳离子改性松香的合成原理
1.2 产品的质量指标
产品外观为白色乳液,固含量30%,阳离子电荷,Zeta电位为34 mV,冷水易溶,30%的乳液可稳
定贮存3个月以上。
1.3 抄片
将草浆在纤维疏解机中疏解后,稀释浆料,实验过程中采用逆向施胶顺序,在搅拌下加入硫酸铝,lmin后加入胶料,搅拌2 min后加入助留剂,混合均匀后,在抄片器上抄纸。草浆打浆度为34-36 oSR,手抄片定量控制在60-70 g/m2。
1.4 纸张质量指标的测定
纸张试样预处理与物理指标的检测均按《造纸工业测试方法标准汇编(1990)》规定的要求进行;其中,施胶度的测定方法采用Stockigt法,按国标GB 5405——1985的规定进行。
2 结果与讨论
2.l 硫酸铝用量对施胶度的影响
在阳离子松香中性施胶系统中,硫酸铝的作用在于消除或减少施胶体系中杂质阴离子的干扰,加快网部滤水和控制pH,以及在干燥部固着胶料提高施胶效果。
在施胶剂用量不变的情况下,未加硫酸铝时,手抄片的施胶度为28s左右;随着硫酸铝用量加入并增加,施胶度也随之增加,在硫酸铝用量为1.5%时,施胶度达到最大值50S左右;其后,再增加硫酸铝用量,施胶度呈下降趋势。这表明阳离子松香中性施胶剂是自我留着型施胶剂,靠其本身所带的阳离子电荷就能自行留着于带负电荷的纤维上,硫酸铝并不起助留作用。当硫酸铝用量达到1.5%时,正是其达到排除浆料中阴离子杂质干扰的转折点,从而使胶料获得最佳的施胶效果;但当硫酸铝用量超过1.5%时,则像循环使用白水那样,若SO42—累积较多时,对施胶是有害的。因此,应用阳离子松香中性施胶剂时,硫酸铝的加入量一般控制在0.5%-1.0%。
2.2 施胶剂用量对施胶度的影响
在实验室无白水回流的条件下,随着施胶剂用量的增加,手抄片的施胶度也随之增加,当施胶剂用量超过1.0%时,再增加施胶剂用量,施胶度的变化不大。这是因为纸张纤维表面对松香粒子的吸附量随着施胶剂用量的增加而增加,施胶度也相应提高,当施胶剂用量增加到一定值时,纤维对松香粒子的吸附量达到了饱和,再增加施胶剂用量,施胶度的变化也就不明显了。
2.3 pH对施胶度的影响
pH在6.5-8.0范围内,施胶剂具有良好的施胶效果,适用于中性施胶的要求;但当施胶剂用量不变,pH增大时,pH对施胶剂的施胶效果则有很大的影响。这是因为纤维素纤维带电的原因之一是-COOH的电离,pH越高,-COOH的电离程度越大,纤维的负电性越强,从而影响到施胶剂在纤维表面的吸附、留着和施胶效果;另外pH增大时,大量松香酸会变为松香酸皂,松香皂没有施胶效果。
2.4 助留剂用量对施胶度的影响
手抄片的施胶度随助留剂用量的增加而增加,当助留剂用量达到 0.7%时,施胶度达到最大值;此后,施胶度随助留剂的增加呈下降趋势。
阳离子聚丙烯酰胺作为助留剂,其作用原理为架桥凝聚作用。当阳离子聚丙烯酰胺用量较少时,其产生的桥联凝聚作用可大大提高细小纤维的留着率,而细小纤维具有较大的比表面积,可以优先吸附施胶剂,从而明显提高了纸张的施胶度;但当阳离子聚丙烯酰胺用量过大时,则会形成絮凝变大现象,造成靠近网面的纸张细微颗粒流失量增大,进而影响纸的表面性能和施胶效果。
2.5 填料用量对施胶度的影响
碳酸钙有较高的白度。较佳的光散射系数、良好的油墨吸收性和可塑性等优点,可赋予纸页各种使用性能,是造纸工业的理想填料;但在传统的酸性施胶系统中,碳酸钙分解产生CO2,形成泡沫,破坏施胶效果,影响纸机的操作,严重影响了它的使用。在应用阳离子松香中性施胶剂时,添加碳酸钙进行中性施胶是完全可行的,在碳酸钙用量达到20%时,仍可获得良好的施胶效果;因此,在阳离子松香中性施胶系统中,采用碳酸钙填料不仅成为可能,并能使浆料PH和总碱度达到需要的最佳值。
3 小结
采用常压逆转乳化法制备的阳离子松香中性施胶剂具有粒径细、质量稳定、施胶效率高、抗阴离子杂质的干扰能力强等特点,可在中性条件下施胶。当其与阳离子聚丙烯酰胺共用时,可用碳酸钙作填料,这有利于提高纸的白度和耐久性。由于硫酸铝需用量低,可增加回收纤维浆配比和填料用量,以降低生产成本;并减轻设备腐蚀和管道结垢,对实现清洁生产、减轻环境污染具有重要的现实意义。
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