湿部化学专业知识省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第二章造纸湿部化学品及其应用第二章造纸湿部化学品及其应用第1页造纸化学药品分类造纸化学药品分类功效性化学药品功效性化学药品施胶剂、干强剂、湿强剂、填料、染料、增白剂、柔软剂等均属施胶剂、干强剂、湿强剂、填料、染料、增白剂、柔软剂等均属于功效性化学药品，其目标是用来改进和提升最终产品使用性于功效性化学药品，其目标是用来改进和提升最终产品使用性能和品质。能和品质。过程性化学药品过程性化学药品助留剂、助滤剂、消泡剂、杀菌剂、防腐剂、树脂控制剂、清洗助留剂、助滤剂、消泡剂、杀菌剂、防腐剂、树脂控制剂、清洗剂等药品均归类于过程性化学药品，其目标是以提升和改进生产剂等药品均归类于过程性化学药品，其目标是以提升和改进生产过程效率，预防生产波动和降低干扰。过程效率，预防生产波动和降低干扰。第2页纸机湿部化学定义纸机湿部化学定义 纸机湿部化学：纸机湿部化学：是指在抄纸过程中，是指在抄纸过程中，浓浆回路及稀浆回路中浓浆回路及稀浆回路中相关水、纤维及其它添相关水、纤维及其它添加剂相互之间反应与作加剂相互之间反应与作用规律，以及影响纸机用规律，以及影响纸机运行情况和纸及纸板质运行情况和纸及纸板质量一门科学。定义为量一门科学。定义为“造纸配料组分胶体化学造纸配料组分胶体化学和表面化学和表面化学”纸机湿部化学包含：纸机湿部化学包含：酸碱度酸碱度温度温度导电度导电度胶体和纤维胶体和纤维/细小纤维电荷细小纤维电荷助留剂、助滤剂以及电荷中和剂助留剂、助滤剂以及电荷中和剂微生物控制剂微生物控制剂/杀菌剂杀菌剂/防腐剂防腐剂沉积物控制剂沉积物控制剂消泡剂消泡剂施胶剂施胶剂淀粉淀粉填料填料染料染料/增白剂增白剂湿强剂及干强剂湿强剂及干强剂第3页纸机湿部系统惯用化学药品纸机湿部系统惯用化学药品施胶剂施胶剂增强剂增强剂淀粉淀粉填料填料染料染料/增白剂增白剂助留助滤剂助留助滤剂消泡剂消泡剂微生物控制剂微生物控制剂/杀菌剂杀菌剂/防腐剂防腐剂沉积物控制剂沉积物控制剂系统清洗剂系统清洗剂第4页纸机湿部化学药品之间相互关系纸机湿部各种化学药品之间相互关系就象一条锁链，相互影响和制约纸机湿部各种化学药品之间相互关系就象一条锁链，相互影响和制约在整个锁链中，助留助滤剂应用起着相当关键作用。在整个锁链中，助留助滤剂应用起着相当关键作用。良好保留良好保留使得使得施胶剂添加量施胶剂添加量施胶效果施胶效果合理施胶剂合理施胶剂（尤其是松香胶）用量（尤其是松香胶）用量系统泡沫系统泡沫消泡剂用量消泡剂用量少泡沫和洁净系统少泡沫和洁净系统沉积物发生机会沉积物发生机会沉积物控制剂用量沉积物控制剂用量良好保留和少系统沉积物良好保留和少系统沉积物细菌繁殖机会细菌繁殖机会杀菌剂用量杀菌剂用量良好系统微生物控制良好系统微生物控制发生断纸和破孔机会发生断纸和破孔机会损纸量损纸量损纸量降低损纸量降低系统电导率稳定系统电导率稳定助留助滤效果助留助滤效果WetStrengthDepositControlStarchAntifoamRetentionAidsCoCa3SizingMBDryStrength第5页6第6页造纸湿部化学发展趋势造纸湿部化学发展趋势11酸性抄纸向碱性抄纸转换及引发湿部助剂改变酸性抄纸向碱性抄纸转换及引发湿部助剂改变22用湿部化学处理二次纤维（废纸）使用中产生问用湿部化学处理二次纤维（废纸）使用中产生问题题33针对不一样纸浆开发各种专用湿部助剂针对不一样纸浆开发各种专用湿部助剂44开发环境保护型新型助剂，提升助剂效率开发环境保护型新型助剂，提升助剂效率55开发高效助留助滤体系，改进纸张匀度开发高效助留助滤体系，改进纸张匀度66建立完善湿部化学测量与控制系统建立完善湿部化学测量与控制系统77酸性抄纸向碱性抄纸转换及由此引发湿部助剂改酸性抄纸向碱性抄纸转换及由此引发湿部助剂改变变第7页用湿部化学处理二次纤维（废纸）使用过程中产用湿部化学处理二次纤维（废纸）使用过程中产生问题生问题 二次纤维因为产生角质化，难以润胀，而且在处理二次纤维因为产生角质化，难以润胀，而且在处理过程中会被脱墨化学品和其它物质和机械作用损伤，过程中会被脱墨化学品和其它物质和机械作用损伤，故强度差；同时，其脱除杂质会增加沉积，形成树故强度差；同时，其脱除杂质会增加沉积，形成树脂障碍，影响纸机正常运行及产品质量。脂障碍，影响纸机正常运行及产品质量。能够经过合理改进湿部化学条件二次纤维使用中出能够经过合理改进湿部化学条件二次纤维使用中出现问题处理问题。现问题处理问题。第8页针对不一样纸浆开发各种专用湿部助剂针对不一样纸浆开发各种专用湿部助剂 针对不一样纸浆特点，如化学浆、高得率机械浆、针对不一样纸浆特点，如化学浆、高得率机械浆、脱墨浆等，开发专用湿部化学助剂。脱墨浆等，开发专用湿部化学助剂。比如，高得率机械浆中含大量阴离子垃圾，严重降比如，高得率机械浆中含大量阴离子垃圾，严重降低阳离子助剂使用效果，有针对性开发阴离子垃圾低阳离子助剂使用效果，有针对性开发阴离子垃圾捕捉剂、非离子型助留体系、带电荷中和剂多元助捕捉剂、非离子型助留体系、带电荷中和剂多元助留体系可有效处理问题留体系可有效处理问题。第9页发展环境保护型新型助剂，提升助剂作用效率发展环境保护型新型助剂，提升助剂作用效率利用可再生资源，经改性或接枝共聚开发环境保护、利用可再生资源，经改性或接枝共聚开发环境保护、高效湿部助剂，并探讨其作用机理。高效湿部助剂，并探讨其作用机理。如许多湿部助剂含有对人体健康和环境不利成份，如许多湿部助剂含有对人体健康和环境不利成份，而且效率不高。而且效率不高。第10页纸料各组分湿部化学特征纸料各组分湿部化学特征-纸纤维特征及表面电荷纸纤维特征及表面电荷起源起源纤维与水作用程度主要取决于纤维表面化纤维与水作用程度主要取决于纤维表面化学特征和纤维结构形态。学特征和纤维结构形态。纤维表面电荷影响纤维对各种化学助剂吸附纤维表面电荷影响纤维对各种化学助剂吸附作用，并由此影响各种助剂使用效果，所以纤维表作用，并由此影响各种助剂使用效果，所以纤维表面电荷特征是纤维很主要湿部化学性质之一。纤维面电荷特征是纤维很主要湿部化学性质之一。纤维素纤维表面带有微弱负电荷。素纤维表面带有微弱负电荷。第11页细小纤维比表面积与表面电荷细小纤维比表面积与表面电荷细小纤维尺寸小，比纤维含有更大比表面积，细小纤维尺寸小，比纤维含有更大比表面积，木材造纸纤维中细小纤维木材造纸纤维中细小纤维比表面积是纤维比表面积是纤维5 58 8倍倍，而麦草浆中经过而麦草浆中经过100100目筛组分比表面积是未经过目筛组分比表面积是未经过100100目筛组分近目筛组分近3 3倍。倍。比表面积强烈影响到对助剂吸附，而助剂比表面积强烈影响到对助剂吸附，而助剂只有被吸附才能起作用，所以细小纤维比表面积是只有被吸附才能起作用，所以细小纤维比表面积是决定其湿部化学行为最主要原因。细小纤维在湿部决定其湿部化学行为最主要原因。细小纤维在湿部留着则是各种助剂充分发挥其作用关键。留着则是各种助剂充分发挥其作用关键。像纤维一样，纤维性细小纤维悬浮于水介像纤维一样，纤维性细小纤维悬浮于水介质中时都趋于带有表面负电荷。这些负电荷也主要质中时都趋于带有表面负电荷。这些负电荷也主要来自于表面羧基电离。来自于表面羧基电离。第12页兰色兰色:纤维纤维9.99.9红色红色:细小纤维细小纤维46.846.870%70%阔叶木与阔叶木与3030针叶木混合浆各组分比表面积针叶木混合浆各组分比表面积第13页细小纤维对纸页性质直接影响细小纤维对纸页性质直接影响原生细小纤维：针叶木化学浆中含量极少，对纸页物理性质原生细小纤维：针叶木化学浆中含量极少，对纸页物理性质影响较小；阔叶木浆中，导管分子会引发掉毛问题；草浆中各种影响较小；阔叶木浆中，导管分子会引发掉毛问题；草浆中各种杂细胞，如薄壁细胞、导管、筛管等也易引发掉毛问题，而且含杂细胞，如薄壁细胞、导管、筛管等也易引发掉毛问题，而且含有大量细小纤维还使纸张发脆；有大量细小纤维还使纸张发脆；化学浆二次纤维：化学浆二次纤维：和机械浆细小纤维相同，比表面积大，含游离羟基较多，其和机械浆细小纤维相同，比表面积大，含游离羟基较多，其存在有利于纤维间结合。存在有利于纤维间结合。普通纸浆二次纤维都有利于提升纸页纤维间结合强度。细小纤维普通纸浆二次纤维都有利于提升纸页纤维间结合强度。细小纤维因其比表面积大，单位质量粒子数量多，可增加纸页光散射系数，因其比表面积大，单位质量粒子数量多，可增加纸页光散射系数，因而提升纸页光学性质。因而提升纸页光学性质。第14页助剂选择性吸附对纸页性质影响助剂选择性吸附对纸页性质影响湿部助剂作用主要依赖于对纤维吸附。纸料中细小湿部助剂作用主要依赖于对纤维吸附。纸料中细小纤维组分都含有很大比表面积和表面电荷，对助剂纤维组分都含有很大比表面积和表面电荷，对助剂吸附作用远大于粗大纤维，所以纸料中百分比较小吸附作用远大于粗大纤维，所以纸料中百分比较小细小纤维吸附了大量助剂，尤其是阳离子助剂。细小纤维吸附了大量助剂，尤其是阳离子助剂。占纤维总量占纤维总量3030左右细小纤维可吸附纸料左右细小纤维可吸附纸料中约中约8080左右阳离子助剂。左右阳离子助剂。助剂在纸料细小纤维组分上选择性吸附以三种方式助剂在纸料细小纤维组分上选择性吸附以三种方式影响纸页性质。影响纸页性质。第15页细小纤维携带大部分吸附助剂，所以细小纤细小纤维携带大部分吸附助剂，所以细小纤维留着在很大程度上决定了助剂结合到纸页中量，维留着在很大程度上决定了助剂结合到纸页中量，而细小纤维留着性能普通较差，因而也就降低了各而细小纤维留着性能普通较差，因而也就降低了各种助剂使用效能，故提升细小纤维留着率非常主要。种助剂使用效能，故提升细小纤维留着率非常主要。细小纤维在纸幅细小纤维在纸幅Z Z向分布决定了纸页两面性。向分布决定了纸页两面性。细小纤维单程留着率越低，纸页两面性越大。所以，细小纤维单程留着率越低，纸页两面性越大。所以，提升细小纤维留着率不但可提升湿部助剂使用效率，提升细小纤维留着率不但可提升湿部助剂使用效率，还可改进纸页两面性。还可改进纸页两面性。造纸湿部一些助剂需要留着到长纤维组分上造纸湿部一些助剂需要留着到长纤维组分上才更有效，细小纤维组分对这些助剂吸附直接降低才更有效，细小纤维组分对这些助剂吸附直接降低了其作用效果，如各种施胶剂和干湿强剂。了其作用效果，如各种施胶剂和干湿强剂。第16页干扰物有不一样性能和起源，主要为阴离子可溶性干扰物有不一样性能和起源，主要为阴离子可溶性低聚物或多聚物及非离子型水解胶体物质。低聚物或多聚物及非离子型水解胶体物质。来自纸浆来自纸浆：木素衍生物、半纤维素、脂肪酸、：木素衍生物、半纤维素、脂肪酸、胶粘剂、胶乳、淀粉等胶粘剂、胶乳、淀粉等来自阴离子助剂来自阴离子助剂：淀粉、：淀粉、CMCCMC、有机酸、染料有机酸、染料、杀菌剂等杀菌剂等来自填料分散剂来自填料分散剂：聚磷酸盐、聚丙烯酸盐、：聚磷酸盐、聚丙烯酸盐、杀菌剂等杀菌剂等来自清水来自清水：腐殖酸、表面活性剂、杀菌剂等：腐殖酸、表面活性剂、杀菌剂等其中大部分有害干扰物来自纸浆悬浮液其中大部分有害干扰物来自纸浆悬浮液第17页阴离子干扰物是以两种机理影响抄纸：阴离子干扰物是以两种机理影响抄纸：一是其高阴电性使纸浆阳电荷需要量非常高，加入一是其高阴电性使纸浆阳电荷需要量非常高，加入阳离子助剂，如助留助滤剂、增强剂等，阴离子干阳离子助剂，如助留助滤剂、增强剂等，阴离子干扰物首先与这些聚合物发生电中和反应，消耗大量扰物首先与这些聚合物发生电中和反应，消耗大量阳离子助剂，有可能使阳离子助剂完全失效。其高阳离子助剂，有可能使阳离子助剂完全失效。其高阴电性也影响纸浆中细小纤维聚集性能，从而影响阴电性也影响纸浆中细小纤维聚集性能，从而影响纸浆留着和滤水。阴离子干扰物含量通惯用浆料滤纸浆留着和滤水。阴离子干扰物含量通惯用浆料滤出液阳电荷需要量表示。出液阳电荷需要量表示。第18页二是阴离子干扰物伴随不停积累，与其它物质或本二是阴离子干扰物伴随不停积累，与其它物质或本身结合形成附聚物或配合物从水溶液中沉积出来。身结合形成附聚物或配合物从水溶液中沉积出来。假如沉积在填料、细小纤维和纤维上，会降低纤维假如沉积在填料、细小纤维和纤维上，会降低纤维间氢键结合，降低纤维间结合强度和纸页亮度；假间氢键结合，降低纤维间结合强度和纸页亮度；假如在纸页抄制中留在网部、管道及毛毯中，则会堵如在纸页抄制中留在网部、管道及毛毯中，则会堵塞抄纸网、毛毯，在压榨部引发粘辊，增加纸页断塞抄纸网、毛毯，在压榨部引发粘辊，增加纸页断头次数，并在纸页上出现暗点，同时也会干扰纸页头次数，并在纸页上出现暗点，同时也会干扰纸页施胶、染色等施胶、染色等第19页惯用阴离子垃圾捕捉剂：惯用阴离子垃圾捕捉剂：无机类：酸性抄纸，硫酸铝最有效，但中性抄无机类：酸性抄纸，硫酸铝最有效，但中性抄纸不适合。聚合氯化铝（纸不适合。聚合氯化铝（PACPAC）效果很好，可）效果很好，可优先中和阴离子垃圾，不影响纤维和细小纤维优先中和阴离子垃圾，不影响纤维和细小纤维表面电荷，提升后面加入助剂留着率和使用效表面电荷，提升后面加入助剂留着率和使用效果，但其果，但其pHpH值也较低。值也较低。有机阳离子聚合物：低分子量、高电荷密度阳有机阳离子聚合物：低分子量、高电荷密度阳离子聚合物；如聚二烯炳基二甲基氯化铵离子聚合物；如聚二烯炳基二甲基氯化铵（PDADMACPDADMAC）、聚胺类、聚乙烯亚胺及改性）、聚胺类、聚乙烯亚胺及改性阳离子淀粉。它们受阳离子淀粉。它们受pHpH值影响较小，但对阴离值影响较小，但对阴离子干扰物和纤维表面电荷选择性小些。子干扰物和纤维表面电荷选择性小些。第20页处理阴离子干扰物问题路径处理阴离子干扰物问题路径控制机械浆漂白终机械浆漂白终点点pHpH值，并强化漂后浆有效洗涤，如采取双辊挤浆机脱水等。值，并强化漂后浆有效洗涤，如采取双辊挤浆机脱水等。H2O2H2O2漂白后进行酸处理，降解聚半乳糖醛酸，降低阳离子电荷需漂白后进行酸处理，降解聚半乳糖醛酸，降低阳离子电荷需要量。要量。抄造中加入絮凝剂或采取非离子聚氧化乙烯类助留体系，降低阴抄造中加入絮凝剂或采取非离子聚氧化乙烯类助留体系，降低阴离子垃圾干扰。离子垃圾干扰。纸料中加入一些填料，利用填料微孔对阴离子垃圾进行吸附，如纸料中加入一些填料，利用填料微孔对阴离子垃圾进行吸附，如滑石粉、沸石等。滑石粉、沸石等。利用无机吸附剂利用无机吸附剂膨润土去除阴离子垃圾，如惯用膨润土和阴膨润土去除阴离子垃圾，如惯用膨润土和阴离子离子PAMPAM助留体系。助留体系。在纸浆中加入阴离子垃圾捕捉剂（在纸浆中加入阴离子垃圾捕捉剂（ATCATC，电荷中和剂），必须在，电荷中和剂），必须在其它阳离子助剂之前加入。其它阳离子助剂之前加入。第21页干扰物质干扰物质干扰物质有时也称阴离子杂质，是纸料组分中除纤干扰物质有时也称阴离子杂质，是纸料组分中除纤维、纤维性细小纤维、各种功效添加剂和过程助剂维、纤维性细小纤维、各种功效添加剂和过程助剂之外溶解性和胶体性物质（之外溶解性和胶体性物质（dissolvedanddissolvedandcolloidalsubstancescolloidalsubstances，简称，简称DCSDCS）。）。这些物质以各种方式影响纸张抄造。如（这些物质以各种方式影响纸张抄造。如（1 1）影响）影响纸机运转纸机运转，形成胶粘物（树脂、白树脂、黏附物），形成胶粘物（树脂、白树脂、黏附物）降低纸机运转性能，增加断头次数；（降低纸机运转性能，增加断头次数；（2 2）影响助）影响助剂效能剂效能，对施胶剂、干强剂、湿强剂、助留助滤，对施胶剂、干强剂、湿强剂、助留助滤剂、染料等作用效果都有不利影响；（剂、染料等作用效果都有不利影响；（3 3）影响纸）影响纸页质量，降低纸页匀度，降低纸页不透明度和亮度，页质量，降低纸页匀度，降低纸页不透明度和亮度，引发小孔和暗点，降低纸页强度等。引发小孔和暗点，降低纸页强度等。第22页造纸湿部胶体特征造纸湿部胶体特征从胶体化学角度可将造纸湿部中各种纸料组分体系从胶体化学角度可将造纸湿部中各种纸料组分体系分为两大类：分为两大类：疏水性胶体疏水性胶体和和水溶性高分子溶液水溶性高分子溶液。疏水性胶体疏水性胶体为颗粒悬浮体系；溶剂水和颗粒间为颗粒悬浮体系；溶剂水和颗粒间亲和亲和力较小，存在显著界面力较小，存在显著界面；体系不稳定，易于聚集；体系不稳定，易于聚集；粒子与悬浮介质之间界面强烈影响体系性质。粒子与悬浮介质之间界面强烈影响体系性质。亲水性胶体亲水性胶体体系为大分子真溶液或小分子聚集体；体系为大分子真溶液或小分子聚集体；溶剂和微粒间溶剂和微粒间有强烈吸附力有强烈吸附力；溶剂和介质间；溶剂和介质间不存在不存在真正界面真正界面。第23页亲水性喜水性亲水系统亲水系统1.非常大分子或小分子结合而成真溶液非常大分子或小分子结合而成真溶液2.在溶剂和粒子之间形成很强吸引力在溶剂和粒子之间形成很强吸引力3.在粒子和介质之间没有显著界面在粒子和介质之间没有显著界面第24页疏水性憎水疏水体系疏水体系1.悬浮粒子悬浮粒子不是溶解液体不是溶解液体2.在粒子和溶剂中只有少许吸附在粒子和溶剂中只有少许吸附3.含有不稳定形成聚合含有不稳定形成聚合/块状趋势块状趋势4.在粒子和悬浮介质之间形成界面并显著影响系统特征在粒子和悬浮介质之间形成界面并显著影响系统特征第25页26造纸中经典疏水胶体包含造纸中经典疏水胶体包含：分散在水中颜料或填料；分散在水中颜料或填料；分散在水中细小组分；分散在水中皂化松香胶；分分散在水中细小组分；分散在水中皂化松香胶；分散松香胶乳液和其它施胶剂乳液；微粒组分，如二散松香胶乳液和其它施胶剂乳液；微粒组分，如二氧化硅溶胶、膨润土悬浮液。这些疏水胶体经常是氧化硅溶胶、膨润土悬浮液。这些疏水胶体经常是纸料体系中主要组分，也是湿部化学研究纸料体系中主要组分，也是湿部化学研究关键内容关键内容。影响胶体稳定性基本作用包含静电作用力、氢键作影响胶体稳定性基本作用包含静电作用力、氢键作用、疏水作用、共价键结协力和范德华力。其中用、疏水作用、共价键结协力和范德华力。其中静静电作用力和氢键作用电作用力和氢键作用是维持胶体体系分散与稳定是维持胶体体系分散与稳定主主要作用力要作用力。第26页造纸湿部亲水性胶体主要包含造纸湿部亲水性胶体主要包含：溶解在水中淀粉、溶解在水中淀粉、树胶、半纤维素等天然水溶性聚合物；溶解在水中树胶、半纤维素等天然水溶性聚合物；溶解在水中消泡剂、分散剂、润湿剂等表面活性剂；溶解在水消泡剂、分散剂、润湿剂等表面活性剂；溶解在水中助留剂、助滤剂、干强剂、湿强剂和匀度助剂等中助留剂、助滤剂、干强剂、湿强剂和匀度助剂等合成水溶性聚合物。合成水溶性聚合物这些亲水性胶体能够分为两类：第一个包含助留、这些亲水性胶体能够分为两类：第一个包含助留、助滤剂和助滤剂和干、湿强剂等水溶性天然和合成聚合物干、湿强剂等水溶性天然和合成聚合物，是高分子聚合物水溶液，其颗粒尺寸虽大，但呈分是高分子聚合物水溶液，其颗粒尺寸虽大，但呈分子状态，与疏水胶体有本质差异；第二类为低分子子状态，与疏水胶体有本质差异；第二类为低分子化合物缔合体，如润湿剂、表面活性剂、消泡剂和化合物缔合体，如润湿剂、表面活性剂、消泡剂和分散剂。分散剂。第27页聚合物在纸浆纤维上吸附聚合物在纸浆纤维上吸附 高分子聚合物分子量高、带电，纤维素纤维含有多高分子聚合物分子量高、带电，纤维素纤维含有多孔性，所以孔性，所以聚合物和纸浆纤维存在相互吸附作用聚合物和纸浆纤维存在相互吸附作用，这是各种高分子助剂起到对应作用前提条件。这是各种高分子助剂起到对应作用前提条件。非离非离子聚合物吸附子聚合物吸附主要来自主要来自氢键作用氢键作用产生；产生；聚电解质吸聚电解质吸附主要靠其与纤维素纤维之间正负电荷静电吸附作附主要靠其与纤维素纤维之间正负电荷静电吸附作用用。第28页阳离子聚电解质在纤维上吸附动态改变阳离子聚电解质在纤维上吸附动态改变 阳离子聚电解质阳离子聚电解质吸附、重构与扩散过程吸附、重构与扩散过程；阳离子聚电解质阳离子聚电解质劈断与转移劈断与转移；另外，纸浆另外，纸浆pHpH值、混合剪切作用、纸浆浓度、温度值、混合剪切作用、纸浆浓度、温度等都会影响阳离子聚电解质在纸浆纤维上吸附。等都会影响阳离子聚电解质在纸浆纤维上吸附。第29页纸浆悬浮体聚集方式纸浆悬浮体聚集方式为了提升纸料各组分留着率，需要使胶体粒为了提升纸料各组分留着率，需要使胶体粒子聚集，利于细小纤维和填料粒子留着。但长纤维子聚集，利于细小纤维和填料粒子留着。但长纤维大量聚集会严重影响纸页匀度和光学性能。所以合大量聚集会严重影响纸页匀度和光学性能。所以合理控制纸料悬浮体聚集过程，使纸料尽可能多而均理控制纸料悬浮体聚集过程，使纸料尽可能多而均匀分布在纸页中非常主要。匀分布在纸页中非常主要。胶体粒子聚集按胶体粒子聚集按聚集机理聚集机理能够分为能够分为凝聚和絮凝聚和絮聚聚两种方式。两种方式。凝聚主要由简单电解质和低分子量聚凝聚主要由简单电解质和低分子量聚合电解质引发，合电解质引发，主要经过主要经过电中和作用电中和作用产生；絮聚主产生；絮聚主要由要由高分子量聚合物高分子量聚合物引发，主要经过引发，主要经过架桥架桥作用产生。作用产生。第30页胶体聚集与稳定方式：胶体聚集与稳定方式：电荷中和作用电荷中和作用电荷补丁模型电荷补丁模型桥联絮聚桥联絮聚空间与空位稳定作用空间与空位稳定作用第31页电荷中和作用电荷中和作用纸料粒子在悬浮液中会形成纸料粒子在悬浮液中会形成双电层结构双电层结构，包含不动吸附层，包含不动吸附层和滑动扩散层，双电层表面带有负电荷（和滑动扩散层，双电层表面带有负电荷（zetazeta电位），经过粒子电位），经过粒子之间排斥力作用，纸料粒子悬浮体处于之间排斥力作用，纸料粒子悬浮体处于稳定状态稳定状态。当反离子物质加入纸料中，因为电荷中和作用，造成当反离子物质加入纸料中，因为电荷中和作用，造成双电层双电层厚度和厚度和zetazeta电位降低电位降低，粒子间排斥力减小，粒子间排斥力减小，胶体稳定性降低胶体稳定性降低，直，直至出现絮聚现象。至出现絮聚现象。这类纸料絮聚体在水力和机械力作用下易破坏，但剪切力这类纸料絮聚体在水力和机械力作用下易破坏，但剪切力消失，可重聚，即消失，可重聚，即含有完全可逆性含有完全可逆性。常称之为。常称之为软絮聚体软絮聚体，结构致，结构致密，有利于纸料脱水和形成均匀纸页。密，有利于纸料脱水和形成均匀纸页。主要由简单主要由简单电解质和低分子量聚合电解质电解质和低分子量聚合电解质引发，受电解质价引发，受电解质价态影响最大。引发胶体聚集最低电解质浓度，称为态影响最大。引发胶体聚集最低电解质浓度，称为临界凝聚浓度临界凝聚浓度（C.C.C.C.C.C.）.第32页电荷补丁模型电荷补丁模型低至中等分子量低至中等分子量（1010100100万）万）、高电荷密高电荷密度度（4meq/g,4meq/g,或阳离子化度或阳离子化度40%40%）阳离子电解质与）阳离子电解质与带负电荷纸料混合，纸料颗粒表面对聚电解质强烈带负电荷纸料混合，纸料颗粒表面对聚电解质强烈吸附，聚合物分子完全吸附，聚合物分子完全进去紧密层进去紧密层，吸附在颗粒表，吸附在颗粒表面，使该处表面电荷完全中和并形成阳离子型，称面，使该处表面电荷完全中和并形成阳离子型，称为阳离子补丁，而为阳离子补丁，而颗粒其与部分仍带有负电荷颗粒其与部分仍带有负电荷。阳。阳离子补丁与纸料粒子带负电荷处相互吸引，产生聚离子补丁与纸料粒子带负电荷处相互吸引，产生聚集。集。阳离子补丁形成及带补丁颗粒间阳离子补丁形成及带补丁颗粒间聚集均以聚集均以静电中和为主要作用机理，静电中和为主要作用机理，形成聚集体结构致密。形成聚集体结构致密。聚集体受力时易破坏，但剪切力消失，重新聚集，聚集体受力时易破坏，但剪切力消失，重新聚集，即含有相当可逆性，也属于软絮聚体，有利于脱水即含有相当可逆性，也属于软絮聚体，有利于脱水和形成均匀纸页。和形成均匀纸页。第33页第34页桥联絮聚桥联絮聚高分子量高分子量（100100万）、万）、低电荷密度低电荷密度（阳离子化度（阳离子化度10%10%）阳离子聚合电解质在水溶液中以较为阳离子聚合电解质在水溶液中以较为卷曲、多链圈链尾卷曲、多链圈链尾形式存在。当与带负电荷纸料混合时，这些聚合物就以形式存在。当与带负电荷纸料混合时，这些聚合物就以链圈、链尾链圈、链尾形式形式吸附到带负电荷纸料颗粒表面吸附到带负电荷纸料颗粒表面被吸附。被吸附聚合物链圈、链尾可直接吸附在另一带负电荷纸料颗粒聚合物链圈、链尾可直接吸附在另一带负电荷纸料颗粒表面而引发絮聚，这种絮聚方式被称为桥联絮聚。表面而引发絮聚，这种絮聚方式被称为桥联絮聚。要取得桥联絮聚，聚合物分子量必须要取得桥联絮聚，聚合物分子量必须足够大到能在颗粒足够大到能在颗粒间架桥间架桥；而其；而其电荷密度既不能太高到引发分子链间过分电荷密度既不能太高到引发分子链间过分排斥，不利于链圈链尾形成，又不能太低，影响聚合物排斥，不利于链圈链尾形成，又不能太低，影响聚合物在颗粒表面吸附。在颗粒表面吸附。桥联絮聚体大而疏松，含有一定抗剪切作用，称为硬絮桥联絮聚体大而疏松，含有一定抗剪切作用，称为硬絮聚体。受剪切力破坏后不能重新絮聚，含有不可逆性。聚体。受剪切力破坏后不能重新絮聚，含有不可逆性。桥联絮聚有利于改进纸料留着率和重力脱水能力，但真桥联絮聚有利于改进纸料留着率和重力脱水能力，但真空脱水能力差，所以纸机整体脱水能力降低。空脱水能力差，所以纸机整体脱水能力降低。第35页第36页空间与空位稳定作用空间与空位稳定作用纸料悬浮体除经过静电排斥力保持稳定，还可利用纸料悬浮体除经过静电排斥力保持稳定，还可利用非粒子聚合物对纸料颗粒产生空间或空位稳定作用非粒子聚合物对纸料颗粒产生空间或空位稳定作用保持相对稳定性。保持相对稳定性。非离子型长链聚合物吸附（非离子型长链聚合物吸附（氢键作用氢键作用）到纸料颗粒）到纸料颗粒表面，并在表面形成表面，并在表面形成一层溶剂化链圈与链尾一层溶剂化链圈与链尾，链圈，链圈与链尾与链尾伸出双电层伸出双电层。粒子碰撞时，表面溶剂化链圈。粒子碰撞时，表面溶剂化链圈与链尾相互抵触，预防粒子接触，达不到絮聚所需与链尾相互抵触，预防粒子接触，达不到絮聚所需分子间作用力，起到预防粒子聚集作用，这种稳定分子间作用力，起到预防粒子聚集作用，这种稳定作用称为空间稳定作用。作用称为空间稳定作用。第37页第38页纸料表面电荷测定纸料表面电荷测定纤维和细小纤维表面电荷主要起源于可电离酸性基纤维和细小纤维表面电荷主要起源于可电离酸性基团，纸浆酸性基团能够经过酸碱滴定和测定阳离子团，纸浆酸性基团能够经过酸碱滴定和测定阳离子交换量来确定（酸性基团是纤维表面唯一阳离子结交换量来确定（酸性基团是纤维表面唯一阳离子结合点）。惯用方法有（合点）。惯用方法有（1 1）离子交换量法）离子交换量法镁洗镁洗提法提法（2 2）酸碱滴定法）酸碱滴定法电导滴定法。电导滴定法。但纸浆表面酸性基团在水中电离后，形成表面负电但纸浆表面酸性基团在水中电离后，形成表面负电荷，吸附异性离子后，形成表面双电层结构，屏蔽荷，吸附异性离子后，形成表面双电层结构，屏蔽了颗粒表面部分电荷。所以，了颗粒表面部分电荷。所以，颗粒表面实际电荷是颗粒表面实际电荷是不能测。不能测。通常测定是颗粒双电层滑移面上电位通常测定是颗粒双电层滑移面上电位ZetaZeta电位电位,Zeta,Zeta电位大小反应了颗粒表面电荷大小。相关电位大小反应了颗粒表面电荷大小。相关ZetaZeta电位后面介绍电位后面介绍。第39页溶解电荷溶解电荷纸料体系中，除带电颗粒组分外，还有一些可溶性纸料体系中，除带电颗粒组分外，还有一些可溶性带电荷物质，大部分来自制浆和漂白过程中产生木带电荷物质，大部分来自制浆和漂白过程中产生木素衍生物、半纤维素、脂肪酸及填料分散剂、染料素衍生物、半纤维素、脂肪酸及填料分散剂、染料等。等。溶解电荷测定溶解电荷测定 溶解物质即使经电离后带有静电荷，但其与周围介溶解物质即使经电离后带有静电荷，但其与周围介质之间没有界面，也就没有双电层，没有质之间没有界面，也就没有双电层，没有ZetaZeta电位电位之说。更不能利用之说。更不能利用ZetaZeta来测量。来测量。溶解电荷能够经过与异性聚电解质之间电中和反应溶解电荷能够经过与异性聚电解质之间电中和反应来测定，即测定给定聚电解质溶液或其它可溶性物来测定，即测定给定聚电解质溶液或其它可溶性物质溶液中带电基团量。质溶液中带电基团量。如胶体滴定法如胶体滴定法。第40页纸料纸料ZetaZeta电位测定电位测定纸料悬浮液纸料悬浮液ZetaZeta电位可用三种电势滴定法测量：微电位可用三种电势滴定法测量：微电泳法、流动电势法和流动电流法。每种方法都有电泳法、流动电势法和流动电流法。每种方法都有各自特点和适用性。各自特点和适用性。微电泳法尤其适合用于测定粒度较小填料粒子微电泳法尤其适合用于测定粒度较小填料粒子ZetaZeta电位；流动电势法利用纤维和细小纤维易交织成塞电位；流动电势法利用纤维和细小纤维易交织成塞特点，主要用于测定纤维和细小纤维特点，主要用于测定纤维和细小纤维ZetaZeta电位；流电位；流动电流法主要用于判断溶解电荷滴定终点。动电流法主要用于判断溶解电荷滴定终点。第41页双聚合物助留机理双聚合物助留机理三种常见双聚合物助留体系：三种常见双聚合物助留体系：低分子量、高电荷密度阳离子低分子量、高电荷密度阳离子聚合物和聚合物和高分子量、高分子量、低电荷密度阴离子聚合物低电荷密度阴离子聚合物组成，两聚合物分别加到组成，两聚合物分别加到纸料中，以补丁桥联机理引发纸料絮聚；纸料中，以补丁桥联机理引发纸料絮聚；高分子量、低电荷密度阳离子聚合物和带有分支结高分子量、低电荷密度阳离子聚合物和带有分支结构阴离子聚合物组成构阴离子聚合物组成双聚合物助留体系则与阴离子双聚合物助留体系则与阴离子微粒助留体系相同，以桥联电中和机理引发纸料微粒助留体系相同，以桥联电中和机理引发纸料微絮聚微絮聚;近年出现另一个双聚合物助留体系是将近年出现另一个双聚合物助留体系是将阴阳两种聚阴阳两种聚合物预先混合形成阴阳离子复合物后再加到纸料中，合物预先混合形成阴阳离子复合物后再加到纸料中，以桥联机理絮聚纸料。以桥联机理絮聚纸料。第42页补丁桥联机理补丁桥联机理 先加到纸料中中低分子量、高电荷密度阳离子聚合先加到纸料中中低分子量、高电荷密度阳离子聚合物物首先吸附在纸料组分表面，中和其表面局部负电首先吸附在纸料组分表面，中和其表面局部负电荷，形成阳电荷补丁；荷，形成阳电荷补丁；随即加入高分子量阴离子聚随即加入高分子量阴离子聚合物合物在不一样颗粒阳电荷补丁之间桥联，引发纸料在不一样颗粒阳电荷补丁之间桥联，引发纸料组分絮聚。组分絮聚。阳离子聚合物普通为聚胺、聚乙烯亚胺、阳离子聚合物普通为聚胺、聚乙烯亚胺、PDADMACPDADMAC、或阳离子淀粉；阴离子聚合物普通为阴离子或阳离子淀粉；阴离子聚合物普通为阴离子PAMPAM。阳离子聚合物先加到纸料中，引发细小纤维聚集，阳离子聚合物先加到纸料中，引发细小纤维聚集，经过剪切作用，絮聚体重新分散，再加入阴离子聚经过剪切作用，絮聚体重新分散，再加入阴离子聚合物以桥联机理在阳离子絮聚体碎块中重新絮聚，合物以桥联机理在阳离子絮聚体碎块中重新絮聚，取得高效絮聚作用。取得高效絮聚作用。第43页形成絮聚体大而涣散，含有一定抗剪切能力，对纸形成絮聚体大而涣散，含有一定抗剪切能力，对纸料絮聚作用非常强，是高效助留体系。但纤维间过料絮聚作用非常强，是高效助留体系。但纤维间过分絮聚会引发纸页匀度恶化，应仔细控制使用量。分絮聚会引发纸页匀度恶化，应仔细控制使用量。第44页桥联微絮聚机理桥联微絮聚机理由由高分子量阳离子聚合物和带有分支阴离子聚合物高分子量阳离子聚合物和带有分支阴离子聚合物组成双聚合物组成双聚合物助留体系与微粒助留体系相同，助留体系与微粒助留体系相同，线性线性或略带分支高分子量、低电荷密度阳离子絮聚剂首或略带分支高分子量、低电荷密度阳离子絮聚剂首先加入先加入纸料中，引发纸料大规模絮聚，絮聚纸料经纸料中，引发纸料大规模絮聚，絮聚纸料经历机械剪切作用后，破碎成小絮块，最终在历机械剪切作用后，破碎成小絮块，最终在纸料上纸料上网之前加入可溶性带有分支阴离子聚合物网之前加入可溶性带有分支阴离子聚合物，重新将，重新将小絮块联接起来，形成小而致密絮聚体，从而在改小絮块联接起来，形成小而致密絮聚体，从而在改进纸料留着率同时，也改进了纸料滤水性能和成纸进纸料留着率同时，也改进了纸料滤水性能和成纸匀度。匀度。第45页高分子量阳离子聚合物与改性木素（主要是木素磺高分子量阳离子聚合物与改性木素（主要是木素磺酸钠）也可组成以桥联微絮聚为作用机理助留体酸钠）也可组成以桥联微絮聚为作用机理助留体系，主要应用于含有大量机械浆、半漂硫酸盐浆、系，主要应用于含有大量机械浆、半漂硫酸盐浆、未漂硫酸盐浆和未漂亚硫酸盐浆抄纸体系。其惯用未漂硫酸盐浆和未漂亚硫酸盐浆抄纸体系。其惯用阳离子聚合物为分子量大于阳离子聚合物为分子量大于200200万阳离子万阳离子PAMPAM类共聚类共聚物。物。第46页阴阳离子复合物桥联助留机理阴阳离子复合物桥联助留机理 预先将特定阴离子聚合物和阳离子聚合物混合预先将特定阴离子聚合物和阳离子聚合物混合，形，形成成庞大阴阳离子复合物庞大阴阳离子复合物，再加到纸料中，阴阳离子，再加到纸料中，阴阳离子复合物在纸料颗粒间产生强烈架桥作用，引发纸料复合物在纸料颗粒间产生强烈架桥作用，引发纸料絮聚而提升纸料留着率。颇似絮聚随聚合物分子量絮聚而提升纸料留着率。颇似絮聚随聚合物分子量提升时情况。提升时情况。因为阴阳离子复合物强烈架桥作用，易引发细小组因为阴阳离子复合物强烈架桥作用，易引发细小组分和纤维产生强烈絮凝而破坏纸页匀度，所以加入分和纤维产生强烈絮凝而破坏纸页匀度，所以加入地点设在纸浆和白水混合后地点设在纸浆和白水混合后冲浆泵和压力筛入口处冲浆泵和压力筛入口处较为适宜较为适宜。第47页增强剂可分为湿强剂和干强剂两大类：增强剂可分为湿强剂和干强剂两大类：湿强剂：湿强剂：湿强剂是指在加入某种增强剂以后成品纸，在完全湿润条件湿强剂是指在加入某种增强剂以后成品纸，在完全湿润条件下，该纸张仍含有它原来强度下，该纸张仍含有它原来强度10%-15%10%-15%湿强剂并不能改变在干燥以前湿纸页强度。湿强剂并不能改变在干燥以前湿纸页强度。湿强剂又可分为用久性和非永久性两类。非用久性湿强剂惯湿强剂又可分为用久性和非永久性两类。非用久性湿强剂惯用于面巾纸系列，而永久性湿强剂则应用于包装纸系列等产用于面巾纸系列，而永久性湿强剂则应用于包装纸系列等产品。品。非永久性湿强剂含有可逆转性能，而永久性湿强剂则含有自非永久性湿强剂含有可逆转性能，而永久性湿强剂则含有自我相互连接和热硬化功效。我相互连接和热硬化功效。增强剂增强剂 湿强剂湿强剂第48页干强剂：干强剂：干强剂加入可使成品纸及纸板部分物理性指标得到提升，干强剂加入可使成品纸及纸板部分物理性指标得到提升，如改进纸及纸板挺度，撕裂度，耐破度、环压强度等。如改进纸及纸板挺度，撕裂度，耐破度、环压强度等。干强剂增强原理：干强剂增强原理：增加纤维与纤维结合区域之间结合点数量增加纤维与纤维结合区域之间结合点数量w相对于机械方法，加入干强剂不会降低单根纤维相对于机械方法，加入干强剂不会降低单根纤维强度强度改良纸页成型并使得纤维与纤维之间结合与分布愈改良纸页成型并使得纤维与纤维之间结合与分布愈加均匀加均匀改进纤维交织，提升了纤维保留和纸页脱水改进纤维交织，提升了纤维保留和纸页脱水w在压榨部改进纤维与纤维之间接触在压榨部改进纤维与纤维之间接触增强剂增强剂 干强剂干强剂第49页干增强剂作用机理干增强剂作用机理 一个机理认为纤维间结协力是影响纸页强度最主一个机理认为纤维间结协力是影响纸页强度最主要原因，纤维间结协力很多，但主要是要原因，纤维间结协力很多，但主要是氢键氢键结