其他造纸助剂

其他造纸助剂第1页/共37页第八章

其他造纸助剂

8.1染料及增白剂8.2阻燃剂8.3防腐剂8.4造纸废水处理剂第2页/共37页8.1染料与增白剂

染色：要求色相，染料增白：荧光增白剂显白：利用与杂色相邻并相反的颜色的染料，消除不希望有的杂色。第3页/共37页

8.2阻燃剂、耐热剂

阻燃剂：使纸张具有阻燃功能的化学药品称为阻燃剂耐热剂：提高绝缘纸耐热性能的化学药品。

第4页/共37页8.2.1阻燃剂(1)阻燃剂及其阻燃机理阻燃的两种途径：

隔离：阻断纸及纸制品与氧气的直接接触；

吸热：加入的阻燃剂受热分解吸收大量的热能，使纸及纸制品即使受热也达不到燃点或热分解温度。

第5页/共37页卤元素阻燃剂常用氯元素和溴元素阻燃剂，有机氯如聚氯乙烯，无机溴如溴酸钙和溴化铵。机理：卤化物受热分解后释放出难燃的卤化氢气体，密度又比空气大，可排除空气，在纸及纸制品表面形成气体保护层，破坏可燃体系中空气与纸及纸制品的直接接触，使纸及纸制品的燃烧速度减缓或熄灭。同时，氯和溴有被氧化成高级氧化物的能力，大大消耗了燃烧过程所需要的氧。

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磷元素阻燃剂

主要是磷的有机化合物：聚磷酰胺、磷酸酯衍生物。机理：磷化物受热分解生成偏磷酸，在较高温度下聚合生成聚偏磷酸而附着在纸及纸制品表面上形成保护层，起到隔绝空气的作用。同时，由于聚偏磷酸的强酸性，易使纸中纤维脱水形成碳化保护层，该层既隔绝了空气，又防止和减少了有机可燃气体(纤维热解产生的甲烷、一氧化碳等)的生成和逸出，从而起到阻燃作用。

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铝元素阻燃剂

氢氧化铝：价格便宜，热稳定性好机理：氢氧化铝在250℃以上就会分解为三氧化二铝，并释放出水分。该分解反应为强吸热反应，能够吸收大量的热能，而生成的三氧化二铝也是一种惰性吸热载体。这样纸制品在吸热时，受热部位的纤维温度低于燃点温度，不起火燃烧。最大优点就是在整个阻燃过程中不产生有害物质，其应用前景十分广泛。氢氧化镁铝：“记忆”功能第8页/共37页

含硼化合物

硼酸锌

机理：硼酸盐在受热分解时生成硼酸酐(B2O3)，在高温下，硼酸酐会形成一层玻璃状的保护层，具有隔热和隔绝空气的作用，与此同时，反应放出的水分在一定程度上也抑制了燃烧反应。

第9页/共37页2.阻燃剂的应用

阻燃剂可以采用浆内添加法浸渍法施胶压榨法涂布法喷洒法等方法把阻燃剂施加在纸中或纸的表面。

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浆内添加法

适用于水不溶性阻燃剂，将阻燃剂与其他填料一起添加到纸浆中，然后抄造成纸。添加位置比较灵活，主要保证其在纸料中分散均匀。优点是适于各种纸的生产，操作简单，阻燃剂在纸中的分布比较均匀，故纸的阻燃功能比较均一。缺点是阻燃剂流失比较大，一般阻燃剂的留着率达到80％就非常不容易了。解决流失问题的最好办法是加入合适的助留剂。该法用于生产防火纸板或高定量纸张时，效果更好。第11页/共37页

浸渍法

该方法适于水溶性阻燃剂。把水溶性阻燃剂配成溶液，浸渍到纸中，经加热干燥后即可制得阻燃纸。该方法制得的阻燃纸耐水性差，吸湿性强，纸的强度下降显著，易发黄变硬。浸渍法要求纸张具有相当高的吸收性和湿强度，最好是浸渍皱纹纸、棉纤维纸、合成纤维纸和无纺布。纸张在槽式表面施胶机上或染纸机上可完成浸渍。第12页/共37页施胶压榨法

在有施胶压榨装置的纸机上使用。采用该法时，因对施胶压榨的附着量有限制，所以不能得到100％的阻燃纸。只要能得到足够的附着量，施胶压榨法就会有如下优点：①可以短时间、小批量生产。②只需纸表面有阻燃性的制品，施胶压榨法用最少量的阻燃剂就可以达到预期的效果。③施胶压榨是在机内进行，与机外处理的浸渍法相比，加工费用低。

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涂布法

适用于不溶或难溶的阻燃剂。把阻燃剂均匀分散在胶粘剂中，制成乳状涂料，然后用涂布的方法把此涂料涂在纸的表面，经加热干燥即可得涂布型阻燃纸。优点是阻燃剂大部分集中在纸的表面，对纸的物理性能影响较小，特别是对涂布加工纸，仅需在涂料中加入阻燃剂。为取得良好的阻燃效果，要求阻燃剂粒径小而均匀。缺点是阻燃效果不够理想。

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用量与组合用量：根据纸及纸制品的用途、阻燃剂的使用效果等因素而定。低定量纸阻燃剂的用量一般为20％(对绝干纤维质量)左右；高定量纸阻燃剂的用量为5％～10％。组合：在实际使用中，为了赋予纸张良好的阻燃性能，所用的阻燃剂往往是几种阻燃元素的阻燃剂复合或复配而成的，如，磷—卤体系、锑—卤体系、磷—氮体系等。这些复合或复配的阻燃剂，可发挥协同作用，比单一元素阻燃剂效果好得多。第15页/共37页3.阻燃剂的发展方向

由浆内添加转向涂布研究和应用无毒副作用的阻燃剂

克服阻燃纸阻燃功能不长久的缺点，开发了反应型阻燃剂：磷酸盐单体或卤化单体与纤维中的组分发生接枝反应，从而赋予纸及纸制品长期稳定的阻燃效果。反应型的阻燃剂因为真正成为了纸中纤维的一部分，因此不但效果好，而且对纸的物理性能几乎无不良影响。

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8.2.2耐热剂胺盐：在纸中直接加入三聚氰胺、双氰胺、聚丙烯酰胺等，使绝缘纸的耐热性能进一步获得大幅度改善。吗啉（1,4-氧氮杂环己烷）：在纸中添加吗啉也可以提高绝缘纸的耐热性能。如果加入阳离子淀粉，则比单独加吗啉更能提高纸的耐热性能。

第17页/共37页8.3防腐剂防腐剂可使微生物蛋白质变性，促使其死亡，因此，防腐剂实际上是杀菌剂和抑菌剂。浓度高或作用时间长，可以杀菌；浓度低或作用时间短，只能起抑菌作用第18页/共37页无机防腐剂氧化型杀菌剂：借助于其氧化能力起杀菌作用，杀菌消毒能力强，但化学性质不稳定，易分解，作用不能持久，且有异味，多用于设备、容器等的消毒，如氯制剂和过氧化物：漂白粉。还原型杀菌剂：借助于其还原能力起杀菌作用，如亚硫酸及其盐类。第19页/共37页有机防腐剂表面活性剂：阳离子和两性表面活性剂，一般认为是阳离子基团吸附于微生物的细胞壁，破坏细胞壁内的某种酶，与蛋白质反应，影响微生物的正常代谢，最终导致微生物死亡。尤其是带有卞基的季铵盐具有较强的杀菌性。有机硫杀菌剂：广谱杀菌剂，如苯并异噻唑－3－酮，对人体和其他动物毒害很小。第20页/共37页8.4造纸废水处理剂絮凝剂

絮凝剂是能使溶胶变成絮状沉淀的凝结剂。絮凝剂能使分散相从分散介质中分离出絮状沉淀，其凝结作用称为絮凝作用。用于促进废液中废物沉降、过滤、澄清等过程的普通絮凝剂，包括无机物和有机高分子。两者可单独使用，也可配合使用，但配合使用比单独使用效果更佳。第21页/共37页(1)絮凝原理凝聚（无机絮凝剂）：在废水处理中，水中胶体粒子多数带负电荷，粒子间具有静电斥力，使胶体粒子保持分散状态。絮凝剂多为电解质，电离后形成与胶体粒子带相反电荷的高价离子或大离子，压缩胶体粒子的双电层或对胶体粒子的电荷产生电中和，粒子间斥力随之消失，使粒子间聚集成大颗粒而沉降，水即可澄清。

絮聚（有机絮凝剂，PAM)：架桥第22页/共37页（2）絮凝过程絮凝过程主要包括4个阶段：①向废水中添加絮凝剂；②絮凝剂在液体中扩散；③为了使絮凝剂和悬浮物粒子接触而进行快速搅拌；④为了使接触后的粒子成为大而重的颗粒而进行的慢速搅拌。实际上这些阶段有的也很难分开。

第23页/共37页（3）絮凝剂的种类1）无机絮凝剂凡是使用的絮凝剂是无机物的都称为无机絮凝剂。第24页/共37页硫酸铝

硫酸铝的絮凝机理：溶液中硫酸铝与水中碱反应生成氢氧化铝：A12(SO4)3+6NaOH——2Al(OH)3↓＋3Na2SO4

氢氧化铝胶体带正电，可吸附于废液中的胶体粒子上，中和胶体粒子的负电荷被而产生絮凝，或对胶体粒子产生夹裹作用而引起胶体粒子的沉降。

第25页/共37页聚合氯化铝

处理造纸业废水常用液体PAC，通式为[Al2(OH)nCl6-n]。或A1n(OH)mCl3n-m，为从氯化铝碱性水解至氢氧化铝的中间产是物。常用碱化度来表示其碱性水解的程度。碱化度(B)％＝[OH-]/3[Al3+]×100%一般碱化度要求在40％～60％。第26页/共37页PAC作为絮凝剂的特点

铝离子水溶液中离解为单核配合离子[Al(OH)]2+、[A1(OH)2]+、[A1(OH)5]2-等并在水解中发生羟联反应，形成多核铝离子[A17(OH)18]3+、[Al8(OH)20]4+、[A113(OH)34]5+等。这些多核离子絮凝能力很强，而PAC在水中直接提供这些高效能的多核配合离子，避免出现那些效率较低的离子，因此能得到较好絮凝效果。第27页/共37页铁盐主要是硫酸亚铁、氯化铁和氯化亚铁，处理废水。一般要和石灰配用，形成氢氧化物沉淀，靠夹裹吸附去除废水中的物质。和铝盐相比，铁盐絮凝颗粒比硫酸铝重而易沉淀，价格也便宜。但其最适宜絮凝pH值较高，如亚铁是pH9.5—11.0，故适用于原水pH值高及高浊度的废水。第28页/共37页石灰

早期主要作为絮凝剂的碱助剂

石灰法：石灰与含有羧基的和木素结构相似的一类化合物生成不溶性钙盐而产生絮凝。在有色废水中要加较多的石灰，0.5-1%，带有污泥的絮凝沉淀石灰可在转炉中燃烧而重复使用，成本较低，杂质去除率高，脱色也好。但因易引起泡沫，絮凝沉淀设备负荷大，现多用当量石灰法，即石灰限量在与废水负荷成平衡的范围，一般在0.3%以下，脱色率稍有下降，但污泥的脱水性改善。第29页/共37页海水一石灰法

海水中含有约0.12％的Mg2+，与石灰浆混合时生成Mg(OH)2沉淀可以与有机胶体物质絮凝。第30页/共37页活性硅絮凝剂

活性硅是在硅酸钠的稀溶液中加入稀酸等制成的胶体状聚合硅酸。它在净化水厂中，作为低浊度水的絮凝剂使用，也广泛用于工业用水和废水处理，与硫酸铝共用，则有促进沉淀的作用。

第31页/共37页2）有机絮凝剂

有机絮凝剂是指起絮凝作用的物质是有机物。

PAM占80％。第32页/共37页高分子絮凝剂的作用原理

①降低胶体颗粒表面的Zeta，让颗粒彼此失去斥力而絮凝；②在悬浮粒子间桥联聚集，形成大颗粒絮凝而沉淀；③与水溶液中溶解或水合的一些离子型有机物形成复合物（离聚物）而使之沉淀出来。

第33页/共37页聚丙烯酰胺絮凝剂

主要是非离子型、弱阴离子型和阳离子型聚丙烯酰胺。非离子PAM以水合状态溶于水中，此时高分子链不是呈伸展状态，而是呈卷曲状态，其絮凝作用是通过酰胺基与粒子表面的氢形成氢键结合而产生吸附。为了在被吸附粒子间产生桥联作用而形成坚实的絮聚体，聚丙烯酰胺的分子量应尽可能高。

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弱阴离子型聚丙烯酰胺:与非离子型PAM相比，絮凝沉淀性强，所以工业上应用广泛。悬浮胶体粒子与絮凝剂间靠氢键结合。