助留劑2010年1月26日2

1、 助助 留留 助助 濾濾 第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述一、聚一、聚 合合 物物 化化 學(xué)學(xué) 聚合物中的單體 聚合物的電量 分子量 結(jié)構(gòu) 天然的和合成的1、聚合物的電量非離子型 - 不帶電陰離子型 - 負(fù)電陽離子型 - 正電2、聚合物的電荷密度電荷分布的疏密程度可用電荷密度電荷密度來量度。高分子 量的聚合物以Mole的百分比來計(jì)算一個Mole就是一個單體的分子量等于帶電單體所占百分比高分子量聚合物典型的電荷密度: 陽離子 5-40% 陰離子20-30% 低分子量的聚合物電荷密度用滴定的方法確定因?yàn)榈湫偷牡头肿恿烤酆衔飭误w基本都帶電，可以用滴定的方法來確定電荷密度電荷密度以毫克當(dāng)量（Milliequi

2、lalents）/克表示 電荷密度電荷密度+高電荷密度低電荷密度無電荷 = 非離子型聚合物3、分子量 聚合物的分子量由下列決定:a) 單體的分子量b) 單體的數(shù)量一般的分子量分類一般的分子量分類分類分類低低中等中等高高分子量范圍分子量范圍 100,000100,000 x 1,000,0001,000,000下圖描敘了每一種聚合物大致的 平均分子量分配情況 與測量的方法有關(guān) 分子量的分布可能非常廣特別是高分子量的聚合物4、聚合物結(jié)構(gòu) 線狀支鏈型支鏈型交叉連接型交叉連接型受控制的支鏈型受控制的支鏈型聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺/AETAC/AETAC聚合物舉例聚合物舉例 這個例子表示一個帶10% 電荷密

3、度 線性結(jié)構(gòu)聚丙烯酰胺基團(tuán)AETACGroup一種線性聚丙烯酰胺一種線性聚丙烯酰胺(Polyacrylamide)(Polyacrylamide)溶液的結(jié)構(gòu)溶液的結(jié)構(gòu)球狀 High Salt隨機(jī)線圈狀 Moderate Salt常用的合成有機(jī)聚合物常用的合成有機(jī)聚合物合成有機(jī)聚合物舉例Polyamines聚胺PolyDADMACs聚二烯丙基二甲基氯化胺PAE 聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷Polyethyleneimines (PEI)聚乙烯亞胺Polyacrylamides(PAM)聚丙烯酰胺Polyethylene oxide (PEO)聚氧化乙烯5 5、聚合物的形式、聚合物的形式溶液粉末乳液【1

4、1】聚合物的形式】聚合物的形式 - - 溶液溶液典型的分子量小于一百萬的聚合物 (聚胺, 聚二烯丙基二甲基氯化胺,聚乙烯亞胺等)。典型的固含量范圍20-50%。最新的技術(shù)可以將高分子量的聚合物做成溶液型，典型的固含量范圍 2-5%。容易加入，只需在加入點(diǎn)處任意稀釋加入。高分子量的產(chǎn)品必需使用高粘度泵。【2 2】聚合物的形式】聚合物的形式 - - 粉末粉末100% 活性的聚合物顆粒通常是高分子量的聚丙烯酰胺類產(chǎn)品因?yàn)橹圃旃に嚨脑?，粉末型聚合物有分子量的限制。在聚合物的干燥過程中，丙烯酰胺的水解可能導(dǎo)致聚合物的輕微陰電性。因?yàn)樗母吖毯?，它是一種高效低成本的聚合物。需要特制的溶解設(shè)備?！? 3

5、】聚合物的形式】聚合物的形式 - - 乳液乳液高分子量的聚合物微滴懸浮在碳?xì)浠衔锏挠突行纬?乳液這樣可以降低純聚合物的粘度，因?yàn)樵谶@種狀態(tài)下聚合 物沒有被解開產(chǎn)品固含量范圍 25-40%制造工藝允許生產(chǎn)非常高分子量的聚合物需要特制的設(shè)備來轉(zhuǎn)化乳液第二節(jié)第二節(jié) 助留助留/脫水脫水/澄清理論澄清理論【一】凝【一】凝 聚聚通過電荷中和減少細(xì)小纖維和填料之間的排斥力+不相連的細(xì)小纖維和填料凝聚劑通過補(bǔ)丁作用使細(xì)小纖維和填料聚集+ + +電荷補(bǔ)丁通常由凝聚劑產(chǎn)生，兩種類型: 無機(jī)物無機(jī)物w明礬明礬wPolyaluminumhydroxychloride (PAC)Polyaluminumhydrox

6、ychloride (PAC)聚合氯化鋁聚合氯化鋁 合成物合成物 - - 低分子量，高電荷密度聚合物低分子量，高電荷密度聚合物w聚胺聚胺wpolyDADMAC polyDADMAC 聚二烷基二甲基氯化銨聚二烷基二甲基氯化銨 w聚乙烯亞胺聚乙烯亞胺(PEI)(PEI)形成小的，緊密的絮狀物結(jié)構(gòu)【二】絮【二】絮 聚聚用聚合物使粒子間通過架橋而絮聚高分子量聚合物形成的連接物粒子間通過架橋而絮聚聚合物分子量會強(qiáng)烈影響架橋聚合物的電量也會影響架橋 (程度較低) 產(chǎn)生大的擴(kuò)散的絮狀物 (macro flocs)對剪切敏感；電量越高，結(jié)合越強(qiáng)1、剪切對絮狀物形成的影響、剪切對絮狀物形成的影響重新結(jié)合補(bǔ)丁效應(yīng)

7、補(bǔ)丁效應(yīng)架橋減弱重新分散使分開的力架橋架橋抗剪切能力弱抗剪切能力強(qiáng)2、絮聚、絮聚/絮狀物的類型絮狀物的類型絮狀物可以用下列術(shù)語表示: 微絮狀物Microfloc 與絮狀物尺寸有關(guān) 大的絮狀物Macrofloc 軟絮狀物 與絮狀物強(qiáng)度有關(guān) 硬絮狀物3 3、不同絮狀物類型的特征、不同絮狀物類型的特征 微絮狀物 尺寸微小 細(xì)小粒子的絮聚 影響填料的表現(xiàn) 大的絮狀物 看得見的絮聚 纖維包括在內(nèi) 可以造成紙張基重變化 影響紙頁成型 可以影響填料表現(xiàn)軟絮狀物軟絮狀物 對剪切敏感對剪切敏感 在高剪切系統(tǒng)中會影響保留在高剪切系統(tǒng)中會影響保留 在剪切后會重新絮聚在剪切后會重新絮聚 典型的由典型的由凝聚劑凝聚劑形

8、成形成硬絮狀物硬絮狀物 抗剪切抗剪切 高剪切下好的保留高剪切下好的保留 剪切后不能再形成好的絮狀物剪切后不能再形成好的絮狀物 典型的由典型的由絮凝劑絮凝劑形成形成【三】過【三】過 濾濾過濾是在由纖維形成的濾網(wǎng)上截留粒子的一種機(jī)械過程受下列因素影響:w粒子大小w粒子結(jié)構(gòu)w密度w纖維網(wǎng)的厚度 造紙商的目的造紙商的目的: :始終如一的產(chǎn)品始終如一的產(chǎn)品 ( (成型成型) )高速高速 ( (脫水脫水) )低成本低成本 ( (保留保留) )上述因素互相關(guān)聯(lián)，所以必需平衡以滿足客戶的需要上述因素互相關(guān)聯(lián)，所以必需平衡以滿足客戶的需要1、長網(wǎng)紙機(jī)脫水方式、長網(wǎng)紙機(jī)脫水方式BreastRollFormingB

9、oardFoilsGuide RollTension RollLow Vac UnitsDoubleBoxFlatboxesCouchWire TurningRoll階段 I進(jìn)入混合階段 II成形階段 IIISheet Setting階段 IV過渡階段 V結(jié)合Foil Spacing, Angles,Number or Foils,To Give Good ActivityWider Blade SpacingVacuumAugmented FoilsHigh DifferentialVacuumsSliceJetFormingBoardUnit70% - 75% Water Removal2

10、5% - 30% Water Removal重力脫水真空輔助脫水機(jī)械壓力脫水干燥2 2、脫水的四個階段、脫水的四個階段澄清機(jī)理澄清機(jī)理澄清的三步驟: 凝聚 絮凝 分離 沉降 氣浮 (DAF)沉降 效率由下列決定: 粒子尺寸, 形狀，密度, 時間氣浮 (DAF) 效率由下列決定: 粒子尺寸，形狀, 氣泡尺寸, 氣壓差, 氣量第三節(jié) 系統(tǒng)電荷一、什么是電荷一、什么是電荷 紙機(jī)上使用的大多數(shù)物質(zhì)都具有相反的離子，在水中將離解為紙機(jī)上使用的大多數(shù)物質(zhì)都具有相反的離子，在水中將離解為 帶電的分子帶電的分子例如例如: : 羧基羧基電荷電荷二、紙機(jī)上使用的物質(zhì)帶電情況二、紙機(jī)上使用的物質(zhì)帶電情況陰離子非離子

11、陽離子漿料酯H+木質(zhì)素Ethylene Bis-StearamideCa2+制漿/漂白殘留物非離子表面活性劑Mg2+瓷土填料脂肪Abietic酸的不溶鹽Al3+, Al2+, Al+Bentonite 合成施膠劑滑石粉油濕強(qiáng)劑二氧化鈦DeTac 保留/脫水助劑松香膠陰離子淀粉分散施膠劑陽離子樹脂分散劑鋁酸鈉 (above pH 8.0)一些染料大多數(shù)的染料碳酸鈣保留/脫水助劑低固含量的 PCC陰離子強(qiáng)度添加劑陰離子樹脂分散劑CMC (Carboxymethyl Cellulose)普通的玉米淀粉消泡劑蠟乳化液脂肪酸和Abietic酸的溶解鹽硫酸鹽氯化物GuarPolyphosphates高固含

12、量的 CaCO2 懸浮液三、影響系統(tǒng)電荷的化學(xué)因素三、影響系統(tǒng)電荷的化學(xué)因素pH導(dǎo)電度導(dǎo)電度時間時間 【1】pH當(dāng)當(dāng) pH pH 向堿性條件發(fā)展，漿料纖維變得更加陰性。向堿性條件發(fā)展，漿料纖維變得更加陰性。瓷土、膨潤土、鈦白粉和滑石粉隨著瓷土、膨潤土、鈦白粉和滑石粉隨著pHpH減小，表面負(fù)電性減弱。當(dāng)減小，表面負(fù)電性減弱。當(dāng) pH 4pH 4時時, ,電荷可能發(fā)生逆轉(zhuǎn)，由陰性變成陽性。電荷可能發(fā)生逆轉(zhuǎn)，由陰性變成陽性。【2】電導(dǎo)率】電導(dǎo)率電導(dǎo)率高，系統(tǒng)中離子濃度高，粒子表面的雙電層被壓縮，排斥力下降，可作用點(diǎn)減少。電導(dǎo)率高，聚合物不能以舒展的方式存在，影響了聚合物的功效。三、系統(tǒng)電荷測量三、系

13、統(tǒng)電荷測量 Zeta Potential-zeta電位電位 Charge Titration-電荷滴定電荷滴定 PCD第四節(jié)第四節(jié) 配料組分配料組分一、配料成分一、配料成分纖維 Hardwood (chemical pulp) Softwood (chemical pulp) Mechanical Pulp Broke Recycle填料 Clay TiO2 CaCO3 Extenders添加劑 Alum PAC Sodium Aluminate Starch Size Dyes Retention Aids1 1、硬木纖維、硬木纖維 ( (硫酸鹽制漿工藝硫酸鹽制漿工藝) )特性 與軟木漿相比

14、，纖維較短 典型的纖維長度: 1.5-2.5mm 典型的纖維直徑: 15-20 um 與軟木漿相比，細(xì)小纖維含量較高對保留，脫水和紙頁特性的影響 更難以保留 纖維較短而且細(xì)小纖維較多，容易堵塞纖維間孔隙，從而妨礙脫水 提供更平滑的表面和更好的成形 在紙頁強(qiáng)度貢獻(xiàn)方面不如長纖維的軟木漿 硬木漿中的細(xì)小纖維可以填充長的軟木纖維間的孔隙，從而可以提供更光滑的印刷表面2 2、軟木纖維、軟木纖維 ( (硫酸鹽制漿工藝硫酸鹽制漿工藝) ) 特性 與硬木相比，纖維較長 完整纖維的平均尺寸: 長度 - 3-5 mm 直徑 - 30-45 um 對保留，脫水和紙頁特性的影響 軟木纖維易于保留. 長纖維賦予紙頁高

15、強(qiáng)度 漿料中軟木纖維高含量容易形成粗糙表面，而且易于過度絮聚 (不良成形)Common Species: Pine (Many Varieties), Spruce, Cedar, Fir3 3、機(jī)械漿纖維、機(jī)械漿纖維特性 細(xì)小纖維含量高 高的可抽提物含量 低白度 高得率 成本低 對保留，脫水和紙頁特性的影響 纖維強(qiáng)度和制漿工藝有關(guān) 高的比表面積和木素含量，高陽離子需求 陽離子需求量高 高細(xì)小纖維含量造成低保留 提高不透明度 高細(xì)小纖維含量影響脫水 紙張易褪色Common Species: Can be HW or SW Species 4 4、未涂布損紙、未涂布損紙 特性化學(xué)特性，與原始原料

16、相似因?yàn)閾p紙已經(jīng)經(jīng)過工藝處理，所以纖維結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，變化程度與打漿程度有關(guān)與原始原料相比，細(xì)小纖維含量增加纖維中的負(fù)電大部分被中和。電量接近. 對保留，脫水和紙頁特性的影響細(xì)小纖維含量的增加影響保留和脫水損紙中的灰分會影響系統(tǒng)中等填料含量與原始配料相比，反應(yīng)活性降低5 5、涂布損紙、涂布損紙 特性損紙中的涂料包括顏料 (CaCO3, Clay, TiO2)和膠乳或淀粉膠粘劑涂料會增加漿料負(fù)電性 對保留，脫水和紙頁特性的影響涂料顏料的細(xì)小粒子尺寸使得保留變得困難強(qiáng)的負(fù)電性使得陽離子助留劑用量增加與未涂布損紙相比，對保留的負(fù)面影響更大 6 6、填、填 料料 無機(jī)填料用于:改善紙頁特性： 不透明度

17、 白度 平滑度 成形 尺寸穩(wěn)定性用填料替代纖維從而降低原料成本11、填料種類、填料種類 瓷土 (Kaolin)填料級 (hydrous含水的)鍛燒級填料級 二氧化鈦 碳酸鈣研磨碳酸鈣沉淀碳酸鈣特性 白度 中等 (82-90) 粒徑:大 (65% 2u) 形狀:小平板狀 電荷:陰離子 供貨方式: 泥漿 (65-76%), 干粉 相對成本: 低 優(yōu)點(diǎn): 低成本 高固含量降低運(yùn)輸成本 因?yàn)榱酱?，所以易于保?缺點(diǎn): 低白度，低不透明度 降低紙頁強(qiáng)度瓷土瓷土 - 填料級填料級 (含水的含水的)瓷土瓷土 - 煅燒級煅燒級 特性 白度: 高 (90-95) 粒徑: 中等 (85% 2u) 形狀:小平板狀

18、 電荷:陰離子 供貨方式: 泥漿 (50%), 干粉 相應(yīng)成本: 高 優(yōu)點(diǎn): 與填料級瓷土相比，白度較高 好的不透明度 缺點(diǎn): 成本高二氧化鈦二氧化鈦 特性 (Anatase銳鈦礦) 白度: 非常高 (98-100) 粒徑: 非常小 (.2-.4 u) 形狀:球形 電荷:陰離子 供貨方式: 高固含量泥漿, 干粉 相應(yīng)成本 : 非常高 優(yōu)點(diǎn): 非常好的白度和不透明度 High solids shipping 缺點(diǎn): 非常高的成本 因?yàn)榱较?，所以難以保留碳酸鈣碳酸鈣 - 研磨級研磨級 特性: 白度: 高 (95-99) 粒徑: 大 (40-60% 2 u) 形狀:不規(guī)則 (大塊) 電荷陰離子 供

19、貨方式: 泥漿 (70%), 干粉 相應(yīng)成本: 低 優(yōu)點(diǎn): 好的脫水 容易保留 與研磨碳酸鈣相比，對紙頁強(qiáng)度影響小 缺點(diǎn): 與研磨碳酸鈣相比，不透明度和白度相對較低 粒徑大，相應(yīng)磨損高 與研磨碳酸鈣相比，低松厚度碳酸鈣碳酸鈣 - 沉淀級沉淀級 (PCC) 兩種類型的沉淀碳酸鈣特性 形狀:偏三角面體形(玫瑰花形)菱形 白度: (95-100)(95-100) 粒徑: .6-2.2.6-2.6 電荷:陽離子 (20% 固含量)陽離子 (20% 固含量) 供貨方式:20-40%泥漿, 干粉15-60% 泥漿 相應(yīng)成本:低低 優(yōu)點(diǎn): 高不透明度, 高白度,和高松厚度(偏三角面體形) 可以提供控制產(chǎn)品的粒徑從而獲得需要得特性 缺點(diǎn): 偏三角面體形:與研磨碳酸鈣相比，脫水慢影響紙頁強(qiáng)度高多孔性 菱形 低不透明度,低松厚度二氧化鈦衍生物二氧化鈦衍生物 二氧化鈦衍生物主要用于提高白度和不透明度，所以可以部分替代二氧化鈦從而降低綜合成本.一些常用得二氧化鈦衍生物:煅燒瓷土 - 通常產(chǎn)品名稱: Ansilex硅酸鹽 (鋁矽酸鈉) 特