助留劑顧名思義是改善紙機網(wǎng)部纖維和細料留著的化學品。
別名:助濾劑、一般跟增強劑同時使用。
中文名稱 | 助留劑 | 作用 | 改善紙機網(wǎng)部纖維和細料留著 |
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別稱 | 助濾劑 | 性質(zhì) | 化學品 |
助留劑包括多種系統(tǒng)、組份和產(chǎn)品,但一般都具有以下五個特點:
助留劑僅用于濕部,在紙漿中添加。
助留劑必須產(chǎn)生助留助濾效果,否則就不是助留劑了。
以"絮凝"為作用機理。絮凝又分為"絮聚"和"凝聚",前者是指高分子聚合物利用長鏈在不同顆粒間"橋聯(lián)"形成絮團的過程;后者則是指鋁鹽、定著劑或微粒子依靠電荷作用將不同顆粒集合成為絮團的過程。絮凝將顆粒彼此拉近,與成紙勻度需要纖維彼此分散的要求正好相反,因此助留劑對成紙勻度一般都有負面影響,效果過強時,會使勻度變差。
助留劑系統(tǒng)中起主要作用的是高聚物。如果沒有高聚物產(chǎn)生絮聚,僅靠其它助留化學品很難獲得一般紙機所需要的單程保留率。因此,助留劑系統(tǒng)通常都包括至少一個高聚物產(chǎn)品。其它化學品,如鋁鹽、定著劑和微粒子等稱為助聚劑,主要起輔助作用,配合高聚物的使用。
化學絮凝所產(chǎn)生的絮團,極易受剪切力破壞,因此合適的加入點是助留劑系統(tǒng)發(fā)揮最佳作用的重要保障。紙機上漿系統(tǒng)中產(chǎn)生剪切力最大的設(shè)備是沖漿泵和壓力篩,為了避免強剪切力破壞絮團,使用助留劑時需要把至少一個化學品加在壓力篩之后。一般情況下,不能把所有的助留劑產(chǎn)品加在壓力篩前。
助留劑的類型
2014常用的助留劑主要有以下兩類。
(1) 常規(guī)助留劑 – 包括單元和雙元系統(tǒng)。它們的特征是高聚物加在紙機壓力篩出口。常規(guī)助留劑以高聚物為主,之前可添加明礬、聚合氯化鋁 (PAC) 或定著劑。常用的定著劑為聚胺 (Polyamine)、聚二烯丙基二甲基氯化銨 (Polydadmac) 和聚乙烯亞胺 (Polyethyleneimine)。
(2) 微粒助留劑 – 由陽離子聚丙烯酰胺和微粒子組成。微粒子是最后加入的化學品。常用的微粒子為膨潤土 (Bentonite),膠體硅 (Silica) 和有機微聚物 (micropolymer)。
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介紹了陽離子季銨鹽類復合共聚物助留劑在涂布白紙板生產(chǎn)線的應(yīng)用情況。結(jié)果表明,芯漿、底漿、襯漿流程在助留劑(使用濃度0.05%)流量分別為400L/h、100L/h、60L/h時,流漿箱上網(wǎng)濃度分別下降了13.85%、2.96%、12.47%,打漿度分別下降了10.42%、7.69%、3.57%,網(wǎng)部白水濃度分別下降了25.57%、28.47%、32.65%,而首程保留率(FPR)則分別提高了3.29%、10.45%和11.79%。紙張性能也有所提高,原紙和成紙的粗糙度分別降低了15.73%和11.11%,平滑度則分別提高了20%和15.09%,成紙挺度也提高了13.56%。
造紙生產(chǎn)中,填料是用量最大的輔料,粒度一般都為0.2-10μm ,而紙機所用銅網(wǎng)網(wǎng)目則比較大,為40-100目,相當于150- 250μm。一般在抄造過程中,填料只有50%左右的保留率,其余一半會隨白水流失。助留 劑具有凝結(jié)及絮凝作用,所以用它來提高紙料中細小纖維和填料保留率,降低水中細料固含量。
助留劑的品種很多,按助留劑本身的結(jié)構(gòu)和物性可分為無機物、有機高分子聚合物、表面活性劑,其中有機高分子聚合物的助留劑共有23個種類,主要是以有機胺(銨)鹽的衍生物為主,還有聚氧乙烯(PEO)、淀粉等,其中以聚丙烯酰胺最具代表性。
(PAM的應(yīng)用性很強)
1、在造紙過程中作助留劑,補強劑。
2、水處理中作助凝劑、絮凝劑、污泥脫水劑。
3、石油鉆采中作降水劑,驅(qū)油劑。
4、PAM還廣泛應(yīng)用于增稠、穩(wěn)定膠體、減阻、粘結(jié)、成膜、生物醫(yī)學材料等方面。
抄紙消泡劑
papermaking deformer
首先來看抄紙過程中泡沫的產(chǎn)生和特性。抄紙白水中的泡沫主要來源于打漿過程中向漿池中添加的許多化學助劑,如助濾劑、助留劑、濕強劑、施膠劑等等,它們在打漿和白水封閉循環(huán)過程中很容易產(chǎn)生氣泡。
由于漿料中含有非常細微的纖維和顏料填料等,這些固體物質(zhì)為氣泡的吸附提供了載體,根據(jù)纖維的不同,有的吸附在纖維的表面,有的滲透到纖維的內(nèi)部,同時細小的顏料和填料很容易附聚在氣泡的表面,增強了泡沫的強度。當然不排隊有些細微的氣泡分散于漿料中。當漿料中的氣泡含量很多時,氣泡就容易合并,小的合并成大的,大氣泡由于密度很小很容易浮于液面上,即為我們平常所看到的液面泡沫,比起漿料中的纖維上吸附的細微泡沫,液面上的泡沫是較大的。
液面泡沫的產(chǎn)生還可能是漿料洗不干凈、纖維潤脹不完全、漿料呈瀑布狀落下,漿泵的空氣泄漏等,把大量空氣混入水中產(chǎn)生了泡沫等因素。
因此漿料中空氣存在的幾種形式如下:
一是漂浮在液面上的泡沫;
二是溶解于漿料中的空氣;
三是吸附在纖維表面和纖維內(nèi)部細微的泡沫。
其次來看泡沫的危害。漿料中氣泡含量高不僅影響到網(wǎng)部脫水,造成紙病,降低機速,造成斷紙,而且容易使泵的運行效率下降,增加能耗,使得整個流送系統(tǒng)不穩(wěn)定,甚至引起上漿泵的跳閘、停機。據(jù)研究,一般直徑小于0.8mm的氣泡常使網(wǎng)部成形的濕紙產(chǎn)生氣泡和成紙均勻度不佳,妨礙纖維與纖維間的結(jié)合,紙板容易分層,嚴重時出現(xiàn)全幅離層。一般的研究和生產(chǎn)經(jīng)驗表明,漿料中的含氣量超過0.5~0.6%時就會對紙張的質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響
再看抄紙消泡劑的選擇
目前,抄紙消泡劑不外乎以下幾種類型:
一種是煤油類的、二是油酯類的、三是脂肪醇的、四是聚醚類型的、五是有機硅類的。
煤油類的消泡劑,僅能消除水面泡沫,脫除漿料中氣體能力差,而且還會影響施膠,使成品紙上帶有煤油氣味,只能用于瓦楞紙等低檔紙,目前已被逐步淘汰。
油酯類的消泡劑同樣只能消除表面泡沫,脫氣效果差,而且同樣影響施膠,使用價格較高;有機硅類的消泡劑也同樣只能消除水面泡沫,而且用量大,經(jīng)濟性不好。
聚醚類消泡劑容易受到溫度的影響,白水溫度不同時,其消泡和脫氣效果相差較大。
國產(chǎn)的消泡劑主要以烴類、油脂類和有機硅為主,而脂肪醇類的消泡劑最突出的優(yōu)點是能迅速快捷的脫除漿料中的氣體和消除水面泡沫,對施膠的影響最小,而且使用成本較低,是當今抄紙消泡劑的發(fā)展方向。
脂肪醇類消泡劑的消泡機理
脂肪醇的結(jié)構(gòu)上講是一個類似表面活性劑分子的雙親結(jié)構(gòu),它的一端是親油的長鏈碳氫鏈,另一端是親水的羥基。由于長鏈的碳氫鏈末端的羥基對纖維表面的羥基形成浸潤,長鏈烴基對吸附在纖維表面的氣泡有排擠作用,這樣吸附在纖維上的微小氣泡很容易從纖維上剝離開來,被剝離的游離氣泡在醇類消泡劑的作用下,很快合并,體積逐漸增大,由于浮力的作用,氣泡上升到水面。同樣對于水面的泡沫,脂肪醇分子吸附氣泡的氣液界面上并迅速在泡膜上鋪展,親油的碳氫鏈指向氣泡內(nèi)部,對原先排列在界面上形成的表面活性劑、高分子化合物膜進行排擠從而導致分子膜的張力平衡破壞,造成表面膜變薄,氣泡很快破裂。