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AKD中性施胶原理与技术 天津科技大学造纸科学与工程系 查瑞涛 主要内容 中碱性施胶 AKD的合成与乳化 AKD的施胶机理 AKD中性施胶过程中的故障排除 一、中碱性施胶 中碱性施胶的原因 中性/碱性施胶的机理 中性施胶的优点与缺点-工程应用 中性施胶的优点与缺点-产品质量 二、AKD的合成与乳化 AKD为不饱和内酯 原料：饱和脂肪酸(棕榈酸、月桂酸、肉豆蔻酸、硬脂酸、花生酸) AKD的乳化与乳液指标 AKD的乳化与乳液指标 三、AKD的施胶机理 AKD的反应活性 AKD施胶机理 AKD施胶机理 四、AKD施胶过程中的故障排除 乳液水解和胶粘物问题 AKD留着率过低问题 提高留着率的方法 提高留着率的方法 施胶度不足问题 pH (basicity)和碱度 (alkalinity) 阴离子垃圾含量与系统电量 阴离子垃圾含量与系统电量 纸料温度 干燥温度 熟化过慢问题 施胶消失和施胶逆转问题 施胶消失和施胶逆转问题 * * 化工助剂 主要是为了使用碳酸钙 损纸或白水中的碳酸钙与硫酸铝接触会引起pH变动、系统产生气泡、留着率低下、成纸有针孔等问题 含碳酸钙的抄造系统，pH必须维持在6.5以上 纸料中大量的碳酸钙能将pH缓冲维持在pH7.8-8.5，此范围不适合松香施胶系统。 松香胶的施胶机理主要依靠静电吸引力 AKD主要通过共价键的化学作用 纸料中机械浆的含量增加时不利于使用AKD施胶 阴离子杂物的量随pH的增加而增加 在酸性抄纸添加下，硫酸铝可以充分控制阴离子杂物 化学品相容性差，需更贵的染料，荧光增白剂效果较差,需要湿强剂 腐蚀性更小 优化助留系统较为麻烦 填料代替部分纤维，纸料更为便宜 网布和毛布易磨损和堵塞， 微生物活性高时易产生腐浆， 存在无机物沉积和纸面拉毛问题 减少吨纸耗水量 使用机械浆时存在阴离子垃圾问题 垢物生成少 使用酸性化学浆(pH4)会引起问题 减少打浆和干燥的能源消耗 工程温度受控制 容易脱水(脱水速度快) 存在施胶剂水解问题 碳酸钙可被用作填料 缺点 优点 纸张光泽度低 荧光增白剂使用量高 高度施胶时纸张表面打滑 化学抵抗性提高 复印纸与墨粉粘结力不足 纸张永久性提高 pH7.5时使用机械浆导致黄变 高湿状态下压光不黑化成为可能 为提高不透明度需更细的填料 印刷适性好 施胶逆转和施胶消失现象 高填料量提供高不透明度 施胶熟化可能不完善 调节施胶度困难 提高纸张强度，可容纳高填料和弱纤维(如阔叶木) 缺点 优点 AKD的合成 75~90oC, 阳离子稳定剂，少量的表面活性剂 加入AKD块片，融化 将混合物强行通过均质器，然后冷却 还可以加入少量的促进剂和少量的杀菌剂 少量水 高速剪切 O/W乳液 增效剂 熔融AKD 乳化剂 O/W乳液 大量水 高速剪切 快速冷却 成品储存 W/O O/W 粒径: 0.5~2 ?m, 平均1 ?m 固含量: 6~13% (几年前); 15±0.5%，20－25% (目前) pH 值： 3－5，粘 度：≤15 mPa.s （25摄氏度） 保质期： 3个月（室温密闭，避免冰冻曝晒） 固含量中的20~40%为阳离子淀粉或其它更强阳离子性的聚合物稳定剂 “第三代”高固含量AKD(极少水解和迁移)产品中保护剂的含量高达AKD本身含量的1.5-2.0倍 与纤维素反应的活性低于ASA 水解产物为固体的酮类化合物, 可以被留着在纸张上 AKD本身形成沉积物的危险性较小，但在水解过程中产生的不稳定中 间体?-酮酸, 能和钙离子形成相对稳定的粘性沉淀物质 AKD的反应活性 AKD必须先铺展到纤维表面才能发生酯化反应，但是水解反应却不需要 随着温度升高, 水解速率上升快于酯化速率的上升, 因此升高温度不利于施胶 有必要设计湿纸页干燥温度曲线分布图，在可能的前提下尽快尽早地排除过剩的水份 在纸张加工前加速AKD胶的熟化 聚酰胺环氧氯丙烷（PAE）或其它阳离子聚胺能加速AKD的熟化，但也有可能加速水解反应 乳液水解和胶粘物问题 留着率过低问题 施胶度不足问题 熟化过慢问题 施胶消失和施胶逆转问题 AKD产品pH在2.5-3.5的范围内 当pH6时, 其反应性大大增加 (打开内酯结构) AKD乳液最好在25oC以下储存和运输 由于乳液呈酸性, 储存和泵送时需要耐腐蚀设备 填料和细小纤维的留着率远小于纤维 填料和细小纤维的比表面积大，吸附大量的AKD AKD附着在未被留着的填料和细小纤维上，促使AKD水解 AKD被填料吸附: 大部分施胶剂被包围在填料聚集体的内部，无法铺展在纤维表面，干燥阶段无法正常与纤维反应 填料加入之前在浓浆处加入AKD(但可能加速AKD分解) 优化助留系统，往往比选择更佳的AKD还要重要 阳离子淀粉可以优先将AKD沉