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    造纸用干强剂的研究进展与应用

    阅读次数:     发布时间:2024-03-15 14:52:02
     随着高强类包装纸原料的进一步紧缺(外废限制),国内废纸经过多次循环后强度下降越发明显,当前包装纸原料市场已经由过去外废+国废的简单原料结构转变为低质国废为主,少量外废、未漂木浆、草浆、机械浆及半化学浆等多种复合浆料相结合的现状,而且随着外废限制逐年收紧,劣质浆料比例将继续提升。在这种大环境下如何确保包装纸强度不下降,便成为每一家包装纸厂最关切的事项,也使得干强剂这种化学品成为近期关注的焦点。
    干强剂定义
    常见造纸用干强剂可定义为可与纤维表面形成羟基结合的水溶性高聚物,最常见的干强剂包括淀粉改性类、聚丙烯酰胺类、乙二醛聚丙烯酰胺类、聚乙烯醇类等,一般的加入量根据强度需求和纸种不同,通常介于10-35kg/T。
    (纸张结合强度主要由氢键结合、范德华力、离子键、共价键、物理交织等组成,由于氢键是其中数量最多,总结合强度占比最大的一类,因此干强剂的选择上均倾向为提供更多氢键结合的化学品)
    为何选用干强剂
    常规改善纸张强度的方向可以归为以下几类:纤维种类选型、填料总量控制、纤维打浆优化、化学药品使用。由于当前纸张纤维强度下降明显(特别是包装纸),短期内可替代浆料尚不成气候,回用纤维比例增加导致额外的灰分进入系统,同时废纸纤维经多次回用降低了打浆增强潜能,目前能够达到较好的效果只剩下化学品的使用,其中干强剂由于使用效果良好、质量提升稳定,被很多注重质量的包装纸厂所使用。
    常见干强剂种类
    1. 淀粉类:
    淀粉类干强剂主要分为阴离子型、阳离子型、两性淀粉、接枝共聚类、非离子型等,淀粉类干强剂由于其资源丰富可再生、价格便宜、可改性、易讲解等优势被大量使用。鉴于其中当前最常用的则为阳离子型淀粉,由于其离子性能可直接与纤维结合,使用方便,同时阳离子淀粉除改善纸张干强度外,还拥有提升浆内施胶剂保留率、改善网部脱水等效果,这里需要注意的是淀粉类干强剂的使用对于耐折强度提升并不明显,另外淀粉类增强效果有限,对于需要大幅提升纸张物理强度的需求恐怕难以适用。
    2.   聚丙烯酰胺类:
    聚丙烯酰胺类主要分为非离子型、阴离子型、阳离子型和两性型等,由于制造工艺简单,价格相对较低,使用条件简单,阳离子聚丙烯酰胺当前被大量使用;另外两性聚丙烯酰胺增强效果则更好,其中阳离子基团能够直接与纤维反应,阴离子部分则借助白水系统中铝盐与纤维形成间接接枝。
    这里需要注意的是PAM作为干强剂使用通常选择分子量较低的类型,例如CPAM分子量在40万左右时,适用于瓦楞纸环压强度提升,但用量较高往往不具备经济性(40-60kg/t);CPAM分子量在50-70万左右,羧基含量10%左右时,是纸张抗张、耐破、耐折等强度提升的峰值。
    干强剂常见添加位置
    干强剂的使用通常在高浓部位,这样可以最大限度促进干强剂与浆料的结合,避免白水系统中阴离子垃圾物质及细小组分和灰分对干强剂的抢夺。
    干强剂使用的副作用
    干强剂作为有效的纸张强度提升化学品,也存在其自身的问题,如成本大幅上升本身就是导致干强剂无法大规模推开使用的限制因素之一,同时干强剂使用还有以下几个缺点:
    1. 淀粉类干强剂存在夏季高温易腐败;
    2. 大量使用干强剂导致纸张压缩性下降;
    3. 大量使用干强剂导致纸张柔软度变差;
    4. 个别种类干强剂造成纸张撕裂度下降。
    另外还需注意的是干强剂还对系统阴离子垃圾、白水硬度、浆料保水值、细小纤维及填料含量等环境因素非常敏感,为最大化发挥其使用效果,应当提前对以上系统参数进行参数优化。
    来源:纸圈)