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氮丙啶交联剂在造纸工业上的应用(棕榈地科技)

作者:http://usapalmland.com   来源:棕榈地科技400-805-8805  2012-5-26  

详细介绍
 

氮丙啶交联剂在造纸工业上的应用(棕榈地科技)

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氮丙啶交联剂在造纸工业上的应用是氮丙啶最早也能是最主要的应用领域之一。

 

使用植物纤维生产纸和纸板,通常要经过制浆和抄纸两大程序,有时,为使纸具有某些特殊性质,还需要对纸进行加工,由此制得的纸称为加工纸。

 

在制浆和抄纸过程中,需要加入许多化学品,除了常用的基本化工原料(如烧碱、亚硫酸钠、硫化钠、氯、硫酸铝等)外,还需要加入一些专用化学品(如氮丙啶交联剂、助留剂、助滤剂、增强剂、脱墨剂、消泡剂等)。这些专用化学品一般称为造纸化学品或称造纸助剂。

 

    随着造纸化学品不断开发与应用,目前在纸张生产的各个工序中,几乎都应用各种造纸化学品,这些种类繁多的化学品,其功能归纳起来主要有两个方面。首先,是改善纸张的最终产品或生产的中间产品的某些性质,例如,增强剂是为了提高纸张的强度,施胶剂是为了改善纸张的抗水性能,一些蒸煮助剂是为了加速木素脱除,降低纸浆硬度和提高黏度等。另一方面,助剂的使用是为了改善生产操作条件和过程,如消泡剂是为了消除洗浆过程中的泡沫,加快洗净速度,助滤剂是为了加快纸张成型中的滤水速度,提高抄纸机速度等,一般加入少量即可收到显著效果,而通过改遣设备或工艺流程往往需要对生产线进行较大的改造

和投资。

 

    当前,美国、西欧和日本是造纸化学品研制、生产和应用最集中的国家和地区,所生产的造纸化学品品种齐全(已达76个品种,4500个牌号),质量高,已经形成了专门化和规模化生产,我国造纸化学品的研究和应用起步较晚,1994年成立了“中国造纸化学品工业协会”负责协调本行业的发展。杭州的“造纸化学品技术开发中心”、杭州化工研究所,天津轻工业学院、西北轻工业学院、华南理工大学等几十家单位从事着造纸化学品的研究与开发工作,有很多产品已投人工业生产,但仍存在品种少,产品老,质量差的问题。我国现在已能生产200多个牌号的造纸化学品,实际产量只有约l00t

 

氮丙啶交联剂造纸化学品

氮丙啶交联剂即氮丙啶衍生物(主要是聚乙烯亚胺,PEI),在造纸工业的应用是该类产品生产的主要定位,也是其最早的商业应用之一。

 

氮丙啶交联剂作为造纸化学品的主要应用是用作铜网(部)添加剂,在与纸浆、填料等浆料混合后一起加入造纸机中,由于这种“配料”主要是水,所以,氮丙啶交联剂必须是可以溶于水的或可分散于水中的。20世纪40年代,聚乙烯亚胺已经作为这种添加剂小规模使用,使用它主要是为了增加湿强度,尽管它也可以同时改善生产线上纸料的脱水速度和填充物微细纤维在纸页上的留着率。

 

 

氮丙啶交联剂在纸张湿强度中的应用

    某些纸制品在暴露于水中前后都要保持机械强度和形状。例如,纸巾、纸盘和一些纸板箱就需要做特别处理。这种处理并不是用一种防水物质阻止水进入纸张中,而是借助某种物质保持纤维之间的键合不被水破坏,某些树月旨就是为此目的而使用的,特别是甲醛三聚氰胺和甲醛一尿素类,通过和里层和表面纤维聚合的功能使它们粘接在一起。当然,为了使树脂硫化,纸张必须干燥和加热。事实证明,这些树脂实际上在某种程度上与纤维素共聚了。

Wifinger通过在纸浆或纸张上的应用,首次指出氮丙啶交联剂及其衍生物在改善湿磨擦强度和湿玻裂强度方面的重要性。通常的应用量是纸浆干基的1%1·5%,采用各种不同起始原料和专门条件制备氮丙啶交联剂,已申请专利。将聚乙烯亚胺附着在纸浆纤维中,特别是那些含有半纤维素的纸浆纤维中,与热固性树脂相比,只需要干燥就可容易地提高纸张的湿强度。与胺基树脂比这种树脂具有更强的阳离子性,在纸浆纤维中能快速吸附并且具有惊人的不可逆性。这一过程可以用流动电流监控仪(electrical streaming current detector)跟踪检测。与非阳离子树脂不同,PEI在碱性溶液中很有效,纸浆的最大摄取量发生在pH值为710之间。作为湿强度树脂的PEI通常会被造纸用钒土(硫酸铝)钝化,但是经改性的PEI并不显示这种缺陷。PEI处理纸张时具有很好的湿强度,与在纸张上的作用相比较,对改善棉花或人造纸的湿拉伸强度和干拉伸强度都几乎不起作用,因为棉花或人造纸的初始强度本来就较大,而且经过很好的纯化,提供了很多连接位点。说实在的,PEI还多少会降低纸张的干强度,这是由于在干燥过程中引起的或者是降低了纤维的柔韧性和弹性或者是阻碍了纤维与纤维间的氢键。高湿强度废纸给再生带来了一些困难,特别是那些周热固树脂制造的纸张

和用PEI处理过的纸张可以用次氯酸盐处理。但是刚刚用PEI处理过的废纸要用盐酸或钒土酸化后的水二次调浆才是有效的。

 

所有含氮的湿强度树脂的一个缺点是纸张失去光泽并逐渐变黄的趋势,这也许和用这类树脂制造的耐洗防皱棉织品变黄相类似。也可能归因为纸张中存在可溶性碳水化合物,季铵化的PEI并不引起此类发黄,但它只是一种助留剂而不是湿强度剂。

 

已经有人提出用含有PEI的各种复合物作为湿和干强度树脂,PEI2一甲基氮丙啶的共聚物、脲一甲醛- PEI、脲一甲醛- H3 N+CH2 0SO。一碱、脲一三聚氰胺-HN+CH2 0S03、用聚丙烯酸或卤代醇作为起始原料制备的PEIPEI盐与多聚酸,包括部分水解的聚丙烯酰胺,与尿素或3-12-环氧丙烷交联的PEI以及尿素- EI反应产物与以甲醛为基础的树脂一同使用。然而,由聚酸的加入而引起的PEI留着率的增加并没有引起湿强度按相应比例的增加。增加交联和强度可以通过使用如淀粉之类的多糖、水溶性的热固性氨基塑料树脂、NN-亚甲基双丙烯酰胺或有机聚异氰酸酯之中的任何一种与PEI共同使用来实现。当在造纸过程中使用淀粉、植物胶(特别是爪耳树胶)和聚羧酸(128a)处理来制备氨乙基聚合物时,氮丙啶三嗪1-2-羟乙基)氮丙啶的氮丙啶交联剂被用作专用添加剂。

 

据报道,2-甲基氮丙啶聚合物在造纸道程中不显示活性,适合于制造砂纸的高强度纸是用两种溶液使其饱和,然后加热使其在纸中硫化而制造的。其中一种是含有至少两个酰化的氮丙啶环的化合物,如三一(1-氮丙啶基)氧化膦(APO)的溶液,另一种是每摩尔至少含有两个活性氢原子的化合物,特别是甲苯一34一二硫酚溶液,制造这种高强度纸采用三一(1-氮丙啶基)氧化膦(APO)或其类似物,尤其是亲水纸产品如纸巾(面纸)类的制造,可先用多羟基胶状材料,如聚乙烯醇或甲基纤维素处理纸张,然后再用氮丙啶交联剂处理,也是可行的。

氮丙啶交联剂的助留剂作用

很多水溶性聚合物引起的纸纤维和填料絮凝和沉积的能力已被确认。在造纸机上采用封闭的白水系统已经减少了细粉的留着存在的问题,但还是值得关注的。对于碳酸钙填料来说,用低分子量聚乙烯亚胺(PEI)预处理的碳酸钙是一种非常方便实用的留着助剂。用尿素作为起始原料合成的聚乙烯亚胺、季铵化的PEI,或用环氧氯丙烷交联改性的PEI,或用聚乙烯醇和环氧氯丙烷改性的PEI,或与丙烯酰胺接枝共聚改性的PEI也都被推荐使用,但它们的有效性都在加入到纸浆中70s后减弱。细纤维和填料的留着率可以通过同时使用PEI或另一种类似的碱和多聚酸如聚丙烯酸或植物树胶来加以提高,使填料的留着率处在较高水平。当使用这样一些絮凝剂时,即使填料总留着率没有增加,对于填料产生的不透明度也是更有效的。类似的,染料和颜料的留着率可以通过多烷烯聚烯胺如PEI和氨腈、胍或双胍的缩聚产物来提高。聚丙烯酸和淀粉的二乙胺基醚作为留着剂的性质可以用EI进一步胺化而得到改善。纸浆细末的絮凝可以改善纸浆的排水速率或打浆度;使用PEI由于操作更快和破裂减少而使生产率提高10%15%。用不饱和酸或其衍生物与PEI合成的聚合物特别值得一提,使用PEI作为助滤剂(最高为重量的o5%)对于食品包装是允许的。此外,PEI可用于肉类食品的外套如香肠肠衣的涂膜。

 

在中性介质中造纸,引入和联合使用合成留着剂以减少使用或不用硫酸铝,增加了人们对合成留着剂的需求。聚一(酰胺一胺)树枝状聚合物( poly-amidoaminePAMAM)适合于这种应用。这类化合物是一种由乙二胺所合成的高分子树枝状聚合物,其氮含量可随乙烯亚胺接枝共聚而增加。由于其具有高的正电荷密度,可固定负电荷的树脂颗粒,并且阻碍其他物质,从而使得且口使在闭水循环状态下造纸生产也没问题,其使用一直在增长,这种固定性质也能提高纸的质量。一种容易吸收墨水的喷墨打印纸的生产中用氮丙啶交联剂作添加剂,一种稳定的乳胶也用于这同一目的,此外添加氮丙啶交联剂既可以改善干压又可以改善湿压强度。

 

含乙烯胺和/或氮丙啶单元的粟合物与疏水剂(工)反应所制备的疏水改性聚合物,可用于造纸行业的留着剂。疏水剂(I)分子式为R-A( EOPOBu0)-X,其中,RC4-C2。烷基或C- C26链烯基,A-O--N H-,-COO-EO为氧化乙烯单元,PO为氧化丙烯单元,Bu0为氧化丁烯单元,行为1250X为可共价链接到OH基团上的官能团。含乙烯胺单元的聚合物可理解为氮丙啶交联剂以及所有与氮丙啶接枝的聚合物。氮丙啶交联剂具有最高2.5百万摩尔质量,优选8001750000摩尔质量,如果需要,氮丙啶交联剂通过烷氧基化、烷基化或酰胺化改性。

 

氮丙啶交联剂纸张内部施胶施胶( Sizing)中的应用

纸张内部施胶以降低其透水性和改善其性质受到制浆助剂的影响。如果还要添加阳离子聚合物(PEI)或阳离子淀粉,通常用疏水试剂黏附纤维会更好一些。这些疏水试剂可以是长链酸或胺类、长链烷基氯烷基砜类、松香皂类、有机聚硅氧烷类,以及热塑性树脂乳胶类和热固性树脂类。用14个~22个碳原子的脂肪酸部分酰化的聚乙烯亚胺(PEI)也能起到这种作用。疏水基团和氮丙啶环可以在同一分子中,如N-十八烷基-1-氮丙啶甲酰胺、N-C.,HsNHCO-Az。它们可以单独使周也可以和淀粉一起使用。一种酸性聚酯活化的氮丙啶分散剂作为打浆添加剂,使得纸张有更好的强度和透明度。聚乙烯亚胺( PEI)可和全氟辛酸、多氟烷基磷酸盐或其他全氟烷基化合物一起发挥助留剂的功能,并可用季铵盐作为防腐剂,或用无机阴离子,特别是磷酸盐作为阻燃剂。各种氮丙啶磷化合物及其聚合物已被建议作为阻燃剂、聚乙烯亚胺( PEI)磺化木质素(11)或聚乙烯亚胺(PEI)与三—(1-氮丙啶基)膦氧化物(APO)联合使用能有效地使纸,特别是纸板增强( stiffening)。由酸性和无氧化剂纸浆抄纸和含有PEI的金属腐蚀抑制剂涂履或浸泡可生产出一种特殊的包装纸。

 

    PEI作为纸张表面施胶报道较少,但有两篇专利提到聚乙烯亚胺(PEI)在这工序中的应用。绝缘纸是可用1-2-氰乙基)—氮丙啶醚化的纤维素溶液涂覆在纸的表面而制得。当用对苯二酰基双—(1-氮丙啶)的三氯甲烷溶液来浸渍纸张,然后用含游离酸性基团的聚酯进行硫化,可以改善纸张的稳定性。相似地,Cy Hs NHCOAz(CH)(NHCOAz):,在含有合成纤维的纸上上浆,用共聚多酰亚胺硫化,也可以提高纸张稳定性。用APO和聚亚油酸浸渍然后硫化可以提高纸张的机械性质,特别是憎水性。

 

氮丙啶交联剂在纸张涂布( coating)中的应用

纸张涂布的要求之一就是要有好的胶粘性。聚乙烯亚胺(PEI)并不直接掺合在涂布混合物中,而是一种使黏土在阳离子胶乳中的有效分散的分散剂,阳离子淀粉在纸张涂层中是很重要的,但使用起来似乎太贵;阳寓子淀粉有利的是用各种试剂包括PEI和聚(2-甲基氮丙啶)处理前都是不溶的。有人提到氮丙啶单体和脲或硫脲经加热所制得的氮丙啶交联剂可用于纸张涂布。用EI或其1-烷基衍生物改性的蛋白质,特别是酪蛋白,对于涂布也可能是有用的。

 

淀粉中的不溶颗粒与C,,H。;NHCOAz共热被推荐作为纸张和皮革的颜料助剂针对不同类型的颜料,先用长链烷基脲,包括n-C,,H3NHCOAz处理,在这种情况下酞菁染料是稳定的。借助各种反应,氨基蒽醌颜料本身能被制成含有氮丙啶交联剂基团。

 

很显然,印染墨水与纺织印染浆料和纸张的涂布二者都有关系,快凝印刷墨水能由氮丙啶交联剂如乙烯亚胺或三—(1-氮丙啶基)膦氧化物和聚酸如松香或改性松香组成的粘接剂来制备,书写墨水可以用聚乙烯亚胺和酸性染料或直接染料制得。

 

 

棕榈地科技氮丙啶交联剂FK系列

     棕榈地科技【氮丙啶交联剂FK系列】广泛应用于纺织印花涂料领域,大大提高织物涂层的耐水洗,砂洗,皂洗,耐化学品等性能,保持良好的水洗弹力,还有一定的固色作用,使织物颜色更鲜艳。

 

氮丙啶交联剂FK系列】优点一:产品环保,更低气味,有利于操作员的健康;

氮丙啶交联剂FK系列】优点二:和胶浆配伍稳定性好,防止胶浆过快硬化;

氮丙啶交联剂FK系列】优点三:耐高温性能好,分装后储存运输稳定,不存在分装后的固化问题;

氮丙啶交联剂FK系列】优点四:交联完毕后成膜弹性好,不影响胶浆的弹性,更适合于高弹性织物。

 

      棕榈地科技

 

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