探析膠原蛋白在造紙中的應(yīng)用

1、探析膠原蛋白在造紙中的應(yīng)用隨著社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的增長，對紙和紙制品的品質(zhì)的要求也越來越高，對其功能的 要求也越來越廣泛，因此對和應(yīng)化學(xué)助劑的要求也越來越嚴(yán)格。為適應(yīng)這些悄況，就需要不 斷開發(fā)新的化學(xué)助劑以適應(yīng)實(shí)際住產(chǎn)，因此也賦了了制漿造紙化學(xué)助劑不斷發(fā)展和創(chuàng)新的強(qiáng) 大生命力.隨著造紙工業(yè)的蓬勃發(fā)展，制漿造紙化學(xué)助劑也必將顯示出越來越廣闊的發(fā)展前 途。一、造紙助劑的分類造紙助劑分為制漿助劑、抄紙助劑、涂布助劑和紙張二次加工用化學(xué)品4大類二、造紙助劑主要種類的研究現(xiàn)狀1、制漿助劑制漿過程是將植物纖維原料分離成纖維，是造紙工業(yè)中三大主要工藝過程之一。在這一 過程中，纖維原料、紙漿都要經(jīng)過化學(xué)藥劑的處

2、理，除了常用的酸、堿等化學(xué)藥品外，其他 用于提高制漿生產(chǎn)效率、減少制漿屮原材料的消耗、提高制漿質(zhì)赧、控制和緩和制漿過程可 能發(fā)牛障礙時(shí)所用的輔助化學(xué)藥品都稱為制漿化學(xué)助劑。制漿助劑主要圍繞如何保護(hù)纖維素和半纖維素以提高制漿得率及加速脫木素速率等方血 進(jìn)行研究開發(fā)制漿過程屮所需的化學(xué)助劑主要包括：纖維原料蒸煮時(shí)川的助劑；紙漿漂口用 的漂門助劑；廢紙制漿用的脫墨劑；消除制漿過程屮泡沫的消泡劑；防止黑液濃縮過程饑餓 購得阻垢劑等。2、蒸煮助劑組成蒸煮過程中所用的助劑，從化學(xué)組成來看主要分為兩大類：無機(jī)蒸羔助劑：在蒸總過程中添加的輔助化學(xué)藥品是無機(jī)物的稱為無機(jī)蒸點(diǎn)助劑。有機(jī)蒸煮助劑：在蒸煮過程中添加的

3、輔助化學(xué)品是有機(jī)物的稱為由機(jī)蒸煮助劑。作用機(jī)理蒸煮過程大致可分為兩個(gè)階段：第一個(gè)結(jié)算為滲透與反應(yīng)階段，即蒸煮液浸入木片或草 片中，并與木素等發(fā)生反應(yīng)；第二階段是溶出階段，即反應(yīng)后的木素進(jìn)入蒸煮液中。當(dāng)然這 兩個(gè)階段也不能截然分開。作為蒸煮助劑在這兩段的作用原理是：加快蒸煮液的浸透，加快 蒸煮反應(yīng)，創(chuàng)造或發(fā)改善有利于溶出非纖維素物質(zhì)條件。冃前廣泛使川的蒸點(diǎn)助劑為恵齪類化合物3.特別在木材資源緊缺、能源緊張的國家, 蔥釀?lì)愔鷦┑氖勾ㄒ严喈?dāng)普及恵醞類化合物作為蒸煮助劑不僅能提高紙漿得率,而且還町減少蒸煮用堿量、縮短蒸煮吋間、降低蒸煮溫度利紙漿碩度，所起的良好作用是有口共睹的.國內(nèi)堿法制漿廠普遍使用恵

4、釀（aq）,但在fi本則大多采用二氫二軽基恵鈉（dda）,這是 因?yàn)閍q的溶解性差，而dda能溶于水，因此，其效果更好4繼aqz后，德國科學(xué)家 l.hat又發(fā)明了環(huán)保型的蒸點(diǎn)助劑綠氧5.綠氧是一種高分了合成材料，在蒸煮過程 小可提供一個(gè)活性氧以氧化碳水化合物的醛糖末端基使z變成糖酸末端基，達(dá)到保護(hù)碳水化 合物提高制漿得率的冃的；綠氧具有很強(qiáng)的潤濕、滲透能力，可便堿液迅速滲透到纖維內(nèi)部, 以縮短蒸煮時(shí)間；綠氧還具冇高分了絡(luò)合功能，能將發(fā)色金屬離了絡(luò)合屏蔽，以提高紙漿白 度采川綠氧代替aq不僅保留了原aq制漿工藝的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)人人改善了制漿的后加工性能（如 可降低漂率，縮短打漿時(shí)間等），而且減少了污

5、染，黑液易于處理.國內(nèi)自1994年開始了綠氧 -堿法、綠氧-亞錢法制漿的研究，并在山東、河南等地的眾多造紙廠進(jìn)行了大生產(chǎn)應(yīng)用，取 得了明顯效果.一種造紙制漿蒸煮助劑市脂肪醇聚氧乙稀瞇、烷基磺酸鈉、丁基蔡磺酸鈉、焦磷酸鈉、 亞甲基雙蔡磺酸鈉、竣甲基纖維素鈉、硫酸鈉、硫酸和去離子水原料所調(diào)配，經(jīng)加溫均勻混 和后即可計(jì)量裝灌。本產(chǎn)品能t時(shí)間耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高溫，在水中冇極好的分散性和滲透性, 且可減少用堿最，還可縮短蒸煮時(shí)間，生產(chǎn)該產(chǎn)品時(shí)無三廢排放，屬于一種清潔型產(chǎn)品。63. 廢紙脫黑劑為提高資源與能源的利用率，世界各國都十分重視提高廢紙（二次纖維）的冋收率.廢紙 脫墨劑隨著廢紙回用率的增長而得到較大

6、的發(fā)展.脫墨劑是市無機(jī)堿、無機(jī)鹽和表面活性劑紐成7 脫墨劑的具體配方因脫墨方法而界. 洗滌法脫墨使用的脫墨劑需具有突出的分散功能，才能使汕墨易于分散形成膠體而脫除，所 用的脫墨劑以烷基苯磺酸鈉、烷基苯基醵、聚乙二醇為主.浮選法脫墨使用的脫墨劑需具有適 度起泡功能和油墨捕集功能.浮選法所用的脫墨劑以非離子表面活性劑和陰離子表面活性劑 為主，如美國的albright8000及dt 600等國內(nèi)冃前洗滌法脫墨劑處于大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)川階段, 浮選法脫墨劑主要有杭州化工所研制的hd-7, hd-8等8脫墨劑產(chǎn)品，根據(jù)脫墨方法的不同以及廢紙中油墨的不同，冇多種不同的配方1.（單 位：質(zhì)量份數(shù)）配方一：硅酸鈉、

7、氫氧化鈉、過氧化氫、硬脂酸聚氧乙烯酯配方二：烷棊酚聚氧乙烯讎、烷棊苯堿酸鈉、皂料（脂肪酸鈉）、硅酸鈉、竣甲基纖維 素。將該脫墨劑28kg溶于1800l水中，投入廢紙漿1000kg,混合脫墨，用水稀釋紙漿至35% 濃度，過濾后得到白度良好的紙漿。配方三：ae0-9、聚氧化乙烯氧化烯、二乙醇胺、0p-10、聚氧化乙烯、h202/25%。配方四：十二烷基苯磺酸三乙醇胺皂、tx-10、聚氧化乙烯氧化內(nèi)烯、naoh、聚乙烯 醇、水。4、漂白助劑漂白化學(xué)助劑主要山無機(jī)漂白劑、有機(jī)漂白劑、牛物漂白劑組成。主要的漂白助劑有：5、二氧化氯c102氧化漂口劑是利用漂口劑的氧化作用除去紙漿小殘留的木索，破壞發(fā)色基團(tuán)

8、，使木素分子 氧化溶出。二氧化氯本身是個(gè)口由基，具有優(yōu)良的漂白性能，其漂白能力強(qiáng)，效率到，擺渡 穩(wěn)定。二氧化氯漂白的最大特點(diǎn)是漂白時(shí)能冇選擇地除去木素，對碳水化合物的降解作用小, 漿料的強(qiáng)度好。生產(chǎn)配方（按it 100%二氧化氯計(jì)）r2法制二氧化氯氯酸鈉（299%）1660kg硫酸（298%）4800kg氯化鈉($94.0%)950kgr8法制二氧化氯氯酸鈉(299.0%)1640kg硫酸($98%)1000kg甲醇（工業(yè)一級(jí)品）150kg6、甲讎亞磺酸（fas）還原性漂白，它是用還原性漂白劑有選擇地破壞紙漿中的發(fā)色:基團(tuán)的結(jié)構(gòu)，并不除去漿 中木素。配方：硫豚15g, h2026%, 230m

9、l,乙醇、適量7. 抄紙助劑抄紙助劑包括過程添加劑（如助陽劑、助濾劑等）和功能性添加劑（如增干強(qiáng)劑、增濕 強(qiáng)劑、施膠劑等）抄紙過程添加助劑的目的主要在于改善生產(chǎn)過程、提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量、 減少物料流失.&施膠劑漿內(nèi)施膠劑 我國目前所采用的漿內(nèi)施膠劑人多為酸性施膠劑，其主要品種有松香皂膠、 強(qiáng)化松香膠和分散松香膠等在松香施膠劑方面，國外發(fā)達(dá)國家已淘汰了傳統(tǒng)的皂化松香膠， 而強(qiáng)化松香膠仍有不少廠家使用近年來發(fā)展最快的是乳液松香膠，它是70年代中期由美國 hercules公司開發(fā)的1 . fi前國內(nèi)80%以上紙廠仍使用普通的皂化松香膠，10%紙廠使用強(qiáng) 化松香膠，10%左右紙廠使用分散松香膠

10、，另有極少數(shù)紙廠使用屮性合成施膠劑.隨著中/堿性抄紙的不斷發(fā)展，中/堿性池膠劑的川量將不斷增加中/堿性施膠劑品種主 要有烷基烯酮二聚體（akd）、烯基琥珀酸肝（asa）等.與酸性施膠相比，中性施膠有許多優(yōu) 點(diǎn)，但由于松香沌膠的可靠性及價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，故采用松香就膠的國家仍然很多，如日本 的施膠劑就是以松香系施膠劑為主的.9. 陰離子乳化松香施膠劑作用機(jī)理：陰離子乳化松香施膠劑的最佳施膠ph值為45-5. 5其至更高，此時(shí)游離松香 膠可和溶液屮水合氫氧化鋁離了結(jié)合，生成粒度較小的表而帶正電荷的游離松香酸離了，這 些表面帶正電荷的冇力松香酸離了可以通過靜電引力吸附于帶負(fù)電荷的紙纖維上并均勻分 布。

11、進(jìn)入紙機(jī)干燥部后，由于其燒結(jié)溫度較低，帶有氯離子的有力松香酸吸附在其表面的 氯離子發(fā)牛反應(yīng)牛成松香酸鋁，進(jìn)而使親水基于紙纖維牢固地結(jié)合。生產(chǎn)配方：松香（工業(yè)一級(jí)品）380-480kg,馬來酸肝（$98%,工業(yè)級(jí)）25-30kg, 專用松香乳化劑（工業(yè)級(jí)）38-50kg陽離子乳化松香施膠劑 配方：松香（工業(yè)一級(jí)品）39kg,硬脂酸（工業(yè)級(jí)）34kg,二 亞乙基三胺（工業(yè)級(jí)）15k目環(huán)氧氯丙烷（工業(yè)級(jí)）22. 1kg.10. 表面施膠劑 表而施膠劑是指把施膠劑涂敷到紙的表面，使膠料與紙?bào)w粘接，并在 紙而上附著層近于連續(xù)的薄膜表面施膠的留著率高，施膠增強(qiáng)效果好現(xiàn)在常用的表而施 膠劑有改性淀粉類、改性

12、纖維素、聚乙烯醇等.11. 増強(qiáng)劑干增強(qiáng)劑 由于長纖維原料供應(yīng)短缺，闊葉材、非木材纖維及二次纖維使用比例的增加, 所帶來的突出問題就是紙張強(qiáng)度的下降，因此，使用干增強(qiáng)劑就比以往顯得更加重要.目前常用的干增強(qiáng)劑有變性淀粉（如陽離子淀粉、陰離子淀粉）、丙烯酰胺聚合物和聚乙 烯醇等.西歐主要以陽離子淀粉和雙變性淀粉為主，美國以陽離子淀粉為主，其次是聚丙烯酰 胺，日本則以聚內(nèi)烯酰胺為主我國冃前則以改性淀粉和陽離子聚內(nèi)烯酰胺為主.陽離子聚丙烯酰胺干強(qiáng)劑作用機(jī)理是：聚丙烯酰胺具有很強(qiáng)的絮聚作用，可在粒子之間 架橋，并且根據(jù)不同的離子性具有不同的結(jié)合機(jī)理，同一個(gè)分子對以吸附若干個(gè)顆粒引起聚 沉。聚丙烯酰胺上

13、的極性基還可和纖維形成氫鍵和強(qiáng)的靜電結(jié)合。當(dāng)改變其結(jié)構(gòu)時(shí)，產(chǎn)品性 能亦隨z改變。其生產(chǎn)配方如下（按生產(chǎn)每噸固含雖5%產(chǎn)品計(jì)）：丙烯酰胺（工業(yè)級(jí)）50kg次氯酸鈉水溶液（有效氯含量10%）15kg氫氧化鈉（工業(yè)級(jí)）1.5kg亞硫酸氫鈉（工業(yè)級(jí)）適量氮?dú)猓üI(yè)級(jí)）適量12. 濕增強(qiáng)劑濕增強(qiáng)劑常用于毛巾紙、紙袋紙、濕式感光紙等產(chǎn)品的生產(chǎn)上，而書籍用紙和報(bào)紙等一 般紙張很少使用.冃前常用的濕增強(qiáng)劑冇：陽離了型腺醛樹脂（uf樹脂）、三聚孰胺甲醛樹脂 （mf樹脂）、聚胺酰胺樹脂（pae樹脂）、聚乙烯亞胺（pei樹脂）、聚酰胺環(huán)氧氯內(nèi)烷樹脂（ppe 樹脂）等.含甲醛的樹脂使用時(shí)有游離甲醛析出，対人體有害，近

14、年來的應(yīng)用不斷減少.60年 代初由美國大力士公司開發(fā)的可在中/微堿性條件固化、且不含甲醛的pae樹脂，使川方便、 有較好的效果，至今仍廣泛使用.pei樹脂由于可在中性條件同化、不需要髙溫熟化、不會(huì)影 響紙頁的吸水性可增進(jìn)紙頁的柔軟性.所以，通常在生產(chǎn)吸收性紙（如餐i|j紙、衛(wèi)生紙、濾 紙等）時(shí)，添加pet樹脂作濕增強(qiáng)劑.60年代開發(fā)并得到發(fā)展的ppe樹脂是一種可在堿性條 件下熟化的高效濕增強(qiáng)劑，濕強(qiáng)度可高達(dá)t強(qiáng)度的50%；而且在提高濕強(qiáng)度的同時(shí)，并不損 失成紙的柔軟性和吸收性，成紙的白度返黃小、耐熱性也較好因此，ppe是冃前廣泛使用的 濕增強(qiáng)劑，主要用作毛巾紙、液體包裝用紙、照和原紙等紙種的生

15、產(chǎn).西歐的濕增強(qiáng)劑以u(píng)f, mf, ppe樹脂為主，美國用量最大的濕增強(qiáng)劑為uf和ppe樹脂, 口本也以ppe和pam的應(yīng)用和發(fā)展速度最快.國內(nèi)目前普遍使用的濕增強(qiáng)劑為改性u(píng)f樹脂和 改性mf樹脂.總之，隨著壞保和衛(wèi)牛部門對濕增強(qiáng)劑中游離醛含量的要求越來越嚴(yán)格，傳統(tǒng) 的uf和mf樹脂將不斷減少.13. 助留劑和助濾劑在抄紙過程屮，填料留著率一般只有50%左右，即有人量的填料進(jìn)入口水系統(tǒng)，造成流 失和口水循環(huán)閑難，最終增加成木和影響紙機(jī)運(yùn)行性隨著紙機(jī)向高速化和人型化發(fā)展，使留 著率更低，因此，選用介適的助留劑就顯得更加迫切.近年來，助留劑的發(fā)展比英它任何助劑 的發(fā)展都快.常用的助葩體系有單陽離子

16、聚合物體系、單陰離子聚合物與鋁離子體系、陽離子與陰離 了聚合物二元組分體系、微粒體系及網(wǎng)絡(luò)體系.助濾劑和助胡劑關(guān)系密切，一般用作助留劑的所侑助劑和電荷屮和劑都可作為助濾劑.冃前研究比較廣泛的助葩、助濾劑有：聚丙烯酰胺（pam）,陽離子淀粉，14. 消泡劑按消泡劑化學(xué)組成分類町分為：高級(jí)醇類，脂肪酸及其鹽類，磷酸酯類，坯油類，聚醯 類，有機(jī)硅聚合物，酰胺類。目前，全世界的造紙化學(xué)品工業(yè)穩(wěn)步發(fā)展。全球毎年紙漿和造紙化學(xué)品的銷售額約為85 億美元，主耍分為兩大類：功能添加劑和丄藝助劑。其中功能添加劑銷售額占72%,工藝助 劑銷售額占20%,紙漿化學(xué)殆和漂白劑各占4%。在年銷售額為61億美元的功能添加

17、劑屮，顏 料黏結(jié)劑占41%,膠料占15%,燃料、顏料和熒光增白劑占14%,干、濕增強(qiáng)劑各占9%；在年 銷售額為17億美元的工藝助劑中,助留劑和疏水劑占39%,消泡劑占22%,去脂-殺蟲劑占 21%,瀝青質(zhì)和結(jié)垢控制劑占18%。1近年來，我國開發(fā)的造紙化學(xué)品項(xiàng)目有近百項(xiàng)通過鑒定，并獲得國家部門、省市科技 進(jìn)步獎(jiǎng)，冇的申請了發(fā)明專利。隨著我國造紙工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大及技術(shù)水平的提高，我國 造紙化學(xué)品行業(yè)的新品種不斷涌現(xiàn)，水平不斷提高，并已出現(xiàn)了一批規(guī)模較大的造紙化學(xué)企 業(yè)。基于能源、資源、環(huán)境等方血的綜合考慮，造紙工業(yè)目前岀現(xiàn)了許多新趨勢。雖然制漿 造紙化學(xué)助劑的川量只占紙張總量的1%-2%,但對造紙的質(zhì)量和成本起著非常重要的作川。 為了進(jìn)一步節(jié)約植物纖維資源和降低造紙牛產(chǎn)能耗，紙張的低定