第四章造紙表面物理化學

第四章造紙表面物理化學第一節(jié)造紙中的表面現(xiàn)象紙料是一種包括固、液、氣的多相體系，界面現(xiàn)象與成紙的質量和紙張的生產(chǎn)過程密切相關。如紙張的施膠度，柔軟性的控制，施膠劑的乳化，纖維和填料的潤濕與分散，各種助劑對紙料組分的吸附，樹脂障礙的產(chǎn)生與控制，抄紙過程中泡沫的形成與消除等都與表面或界面現(xiàn)象相關。因此造紙濕部化學又屬于表面物理化學的范疇。1、氣體與液體的界面作用——泡沫的產(chǎn)生與消除1.1泡沫的產(chǎn)生液體與氣體接觸，且機械攪動提供了形成泡沫所需要的能量。如沖漿泵、調漿箱、漩渦除渣器、漿池等環(huán)節(jié)都存在機械攪動。體系中存在對泡沫起穩(wěn)定作用的物質，吸附于液膜上，降低了界面張力，提高了液膜的強度和彈性，使泡沫穩(wěn)定。對泡沫具有穩(wěn)定作用的物質包括制漿、漂白過程中產(chǎn)生的脂肪酸和樹脂酸的鈉鹽、木素降解產(chǎn)物，高分子聚合物助劑，表面活性劑類，填料等。決定泡沫穩(wěn)定性的關鍵因素是液膜的表面粘度和彈性。1.2泡沫的消除機械法如利用高壓噴水在敞開式流漿箱內進行消泡，在漩渦除渣器后配備脫氣裝置等。化學法通常使用抑泡劑、消泡劑防止泡沫的形成并消除已形成的泡沫。作用原理如下：（1）消泡劑能夠進入泡沫液膜內，降低液膜的局部表面張力，使其變薄直至破裂。（2）降低液膜的表面粘度，削弱液膜的抗擾動能力，加快排液速度，降低泡沫穩(wěn)定性。（3）一些潤濕劑和聚醚型非離子表面活性劑可擴散和吸附在界面上，使液膜失去彈性和修復能力，起抑泡作用。2、表面活性劑對固體表面的改性——抄紙網(wǎng)和毛毯的保潔抄紙網(wǎng)（聚酯）和壓榨輥（橡膠）具有疏水性，表面能較低，不易潤濕；易粘附親酯性樹脂、膠粘物、施膠劑和攜帶親酯性物質的填料，引起抄紙網(wǎng)堵塞和壓榨輥粘輥。在表面涂覆陽離子親水性隔離層，增加親水性，可避免樹脂的沉積。引紙毛毯和壓榨毛毯具有疏水性，易粘附樹脂、膠粘物和細小纖維，造成毛毯阻塞?？稍诰埘ゼ喚€上接枝或交聯(lián)親水性聚合物（HGP），形成親水面，對污物產(chǎn)生排斥作用，減少毛毯的阻塞。機械漿或廢紙漿抄紙時，干燥部的干網(wǎng)、烘缸等易粘附樹脂或膠粘物，也可通過表面改性，降低它們表面對樹脂的親和性，有效防止樹脂或膠粘物的沉積。3、膠束的應用——毛毯清洗利用毛毯清洗劑清洗造紙機毛毯是通過表面化學的方法除去固體表面的污垢。毛毯表面含有油性沉積物和粒狀沉淀物等，這些污物往往與毛毯具有較強的粘附作用。但清洗劑中表面活性劑分子的親油基對油性沉淀物和毛毯表面均具有較強的吸附作用，可朝向毛毯或油污表面的方式吸附，使含有油污的毛毯表面潤濕，并在毛毯的污物與水的固液界面上形成帶電表面。由于毛毯與污物表面所帶電荷相同，從而減少污物對毛毯的粘著力，然后通過機械作用和助溶劑的滲透將污物除去。除去的沉積物微粒懸浮于水中，易被水沖走，達到清洗目的。毛毯纖維、污物在水中一般帶有負電荷，洗滌劑中加入陰離子表面活性劑可以提高污物與毛毯界面的電動勢，從而減弱污物與毛毯之間的粘附力，有利于污物的去除，同時也使分離了的污物不易再沉積到毛毯上。4、降低纖維間的結合力－柔軟劑為了提高紙張的柔軟性能，滿足生活用紙的要求，常需加入柔軟劑。紙張柔軟劑大都含有C16以上疏水基團的表面活性劑，其碳氫鏈較長，在適當?shù)墓に嚄l件下，以親油基向外的方式附著在纖維的表面上，可形成非極性隔離膜。一方面減少纖維之間的氫鍵結合，一方面分子鏈易在應力下發(fā)生相互滑移和運動，從而改善紙頁的柔軟性。柔軟劑通常包括表面活性劑和油脂類物質，表面活性劑可有效降低纖維間的結合力，降低纖維間的靜摩擦系數(shù)；油脂類物質在纖維間起到潤滑作用，降低動摩擦系數(shù)。其中有機硅類效果最好；聚乙烯蠟、氧化聚乙烯蠟、硬脂酸酯、硬脂酸雙酰胺、羊毛酯等也可產(chǎn)生良好的柔軟性。5、提高紙張表面導電性——抗靜電作用干燥的紙張與其他物體產(chǎn)生摩擦、接觸等機械作用、會產(chǎn)生靜電作用，影響產(chǎn)品的使用，如吸附灰塵、夾紙等。紙張表面經(jīng)抗靜電劑水溶液處理后，可產(chǎn)生親水性表面，即疏水基朝向材料表面，親水基伸向空間。使纖維的粒子導電性和吸濕導電性增加，表面電阻下降，防止靜電積累?？轨o電劑