表面活性劑是造紙化學品的重要組成部分,廣泛 應用于制漿、造紙濕部、表面施膠、涂布以等過程。近年來,由于世界木材緊缺,廢紙利用率 大大提高,嚴格的環保立法這三方面的因素,加上各 種高新技術的發展,如造紙設備的大型化、高速化, 紙與紙板多樣化、高檔化的影響和需求,各種新穎的 造紙化學品正不斷涌現,它們對提高造紙的產量、改 善質量、降低污染以及提高經濟效益等方面均起著舉 足輕重的作用。因此世界各國都十分注重造紙化學品 的開發和生產,其總體發展速度每年始終保持在3% ~4%的增幅,有些特殊新品種由于技術上的突破增 幅更是高達10%以上[1]。

隨著造紙工業的 規模化、造紙機的大型化、高速化與用水的封閉循 環,造紙行業對造紙化學品需求的增幅每年預計將會 達到5%,中國對造紙化學品的需求將以每年7·5% 的幅度增長,其中增長較快的品種是表面活性劑、助留助濾劑、施 膠劑、分散劑、防腐殺菌劑、消泡劑、廢紙脫墨劑等。

隨著物質生活水平不斷提高,人們 對紙張質量要求越來越高,對紙張的需求量越來越大。 但是 我國的人均消費量仍然較低,低于世界的人均紙張消 費量,與日本、歐美等世界發達國家的差距更大,造 紙業的不斷發展與造紙化學品的發展將會相互促進、 相輔相成,因此中國造紙化學品行業與中國造紙行業 一樣是富有生命力的朝陽行業,表面活性劑在造紙工 業中的應用將越來越廣泛,扮演的角色也更加重要。

1·1　在表面施膠與涂布中的應用

1·1　表面施膠劑中的應用

常用的表面施膠劑含有疏水基和親水基,因此廣 義地說都是表面活性劑。表面施膠劑主要有變性淀 粉、聚乙烯醇(PVA)、羧甲基纖維素(CMC)和聚 丙烯酰胺(PAM)等。可根據不同的需要選擇不同 的表面活性劑,如:提高抗水性,可用AKD、分散 松香、石蠟、硬脂酸氯化鉻、苯乙烯馬來酸酐共聚物 及其他合成樹脂膠乳等;提高抗油性,可加入有機氟 化合物,如全氟烷基丙烯酸酯共聚物,全氟辛酸鉻配 合物,全氟烷基磷酸鹽等;增加防黏性,可加入有機 硅樹脂;改善印刷性能,主要用變性淀粉、CMC、 PVA等;改進干濕強度,可加入PAM變性淀粉 等;提高光澤度,主要用CMC、海藻酸鈉等。為了 提高表面施膠效果,通常采用兩種或幾種表面活性劑 共用的方法。

1·2　涂布加工中的應用

涂布用涂料組成主要包括膠黏劑、顏料和其他助 劑。涂料本身是一種復雜的復配物,且視具體的紙種 要求、配方構成有所不同,表面活性劑在紙張涂料的 調制中起著重要作用。

1·2·1　分散劑

分散劑是涂料中最重要的助劑,其中大多數是表 面活性劑,其作用是:賦予顏料粒子電荷,使其相互 產生斥力;覆蓋于顏料粒子表面,起到保護膠體的作 用;在粒子周圍形成高黏度狀態,防止多個粒子凝 聚。最早使用的分散劑為磷酸鹽、聚硅酸鹽、磷酸氫 二銨、苯磺酸與甲醛的縮合物、干酪素、阿拉伯樹脂 等。六偏磷酸鈉、焦磷酸鈉、四聚磷酸鈉等是低固含 量涂料中常用的分散劑。在高固含量的涂料中,通常 采用高分子有機表面活性劑[21],聚丙烯酸鈉溶液、 聚甲基丙烯酸鈉及其衍生物,二異丁烯與馬來酸酐共 聚物的二鈉鹽溶液,以及烷基酚聚氧乙烯醚和脂肪醇 聚氧乙烯醚等。

1·2·2　其他應用

消泡劑:涂料制備及涂布過程中往往會產生泡 沫,需要添加消泡劑。主要有高級醇類、脂肪酸酯類 及磷酸三丁酯、磷酸三丙酯等。

潤滑劑:為了改進紙張涂料的流動性和潤滑性, 并增進黏合性,賦予紙張涂層平滑度和光澤度,增加 可塑性,防止龜裂,改善涂布紙的印刷適性等,可加 入潤滑劑。目前使用最廣泛的潤滑劑是以硬脂酸鈣為 代表的水溶性金屬皂類表面活性劑,硬脂酸鈉類水溶 性潤滑劑作用也很明顯,石蠟族烴類、脂肪酸胺也可 作為潤滑劑。

防腐劑:某些天然膠黏劑易降解和發霉,故紙張 涂料中要添加防腐劑。季銨鹽類陽離子表面活性劑, 含氟環狀化合物、有機溴及有機硫化合物、N-(2-苯 并咪唑基)-氨基甲酸酯(多菌靈)等都已廣泛用于紙 張涂料中。

抗靜電劑:通過在涂料配方中添加十八烷基三甲 基氟化銨、聚氧乙烯失水山梨醇酯、烷基酚聚氧乙烯 醚磷酸鹽、聚苯乙烯磺酸鹽等可賦予紙張的抗靜電 性能。

合成膠乳:合成膠乳是重要的涂布膠黏劑,在合 成膠乳制備過程中,表面活性劑作為乳化劑、分散 劑、穩定劑等起著重要作用。

表面活性劑在造紙制漿、造紙表面施 膠和涂布加工等過程中都有著極其廣泛的應用。隨 著我國造紙工業的高速發展,造紙化學品作為精細 化工新領域,已列入國家重點發展的高新技術。我 國是一個造紙大國,也必須成為造紙化學品的開發 大國。作為造紙化學品的重要組成部分的表面活性 劑,在造紙工業中必將發揮越來越重要的作用。