劉士亮 曹國平 李廣勝

(華南理工大學造紙與污染控制國家工程研究中心,廣東廣州,510640)

一步法 AKD中性施膠乳液的制備方法及裝置

劉士亮 曹國平 李廣勝

(華南理工大學造紙與污染控制國家工程研究中心,廣東廣州,510640)

對傳統(tǒng)的AKD中性施膠技術進行了優(yōu)化和改良,提出了一步法AKD中性施膠乳液的制備方法及裝置。

AKD;中性施膠技術;乳液制備

與國外造紙行業(yè)相比,我國的造紙施膠技術發(fā)展緩慢,很多造紙企業(yè)仍然采用國外幾十年前所采用的施膠技術和方法[1],導致國內(nèi)造紙企業(yè)在紙種開發(fā)、生產(chǎn)成本等方面受到諸多限制。但隨著近年來造紙行業(yè)快速融入國際化以及市場競爭的加劇,國內(nèi)的科研開發(fā)部門也相繼開發(fā)出了高效實用的施膠技術和施膠化學品[2-3]。本課題對國內(nèi)近年來發(fā)展迅速的 AKD(烷基烯酮二聚體)中性施膠技術進行了優(yōu)化和改良,提出了一步法 AKD中性施膠乳液的制備方法和裝置,該優(yōu)化的 AKD中性施膠乳液的制備方法已經(jīng)在廣東省內(nèi)的一些造紙企業(yè)得到推廣和使用,生產(chǎn)使用效果和經(jīng)濟效益都較好。

1 傳統(tǒng) AKD中性施膠乳液的制備工藝流程

傳統(tǒng)AKD乳化的基本過程是：

傳統(tǒng)的AKD中性施膠乳液在乳化過程中需要高速攪拌、均質(zhì)機、冷凍機組和多個搪瓷或不銹鋼反應釜,乳化設備投資比較大、電耗較多,工藝也比較復雜和繁瑣。

針對傳統(tǒng)AKD中性施膠乳液制備方法所存在的缺陷,本課題提出了一種高效的 AKD中性施膠乳液制備方法和裝置,稱之為一步法 AKD中性施膠乳液制備方法。

2 一步法 AKD中性施膠乳液的制備方法及裝置

2.1 一步法AKD中性施膠乳液乳化的基本流程

一步法AKD中性施膠乳液乳化的基本流程是：

2.2 一步法AKD中性施膠乳液的制備裝置及方法

圖1 一步法AKD中性施膠乳液制備裝置

一步法AKD中性施膠乳液生產(chǎn)方法和專用的生產(chǎn)反應器如圖 1所示。并采用了自主開發(fā)研制的AKD中性施膠專用活化劑 H。

2.3 一步法AKD中性施膠乳液制備操作方法

(1)在反應器中加入專用活化劑 H。

(2)加入相應比例 (在 AKD施膠乳液的制備中,活化劑、AKD膠粒與水的配比為 =5∶10∶85)的冷凝水或自來水,然后采用蒸汽快速加熱至 95℃左右,開動攪拌器溶解分散乳化劑 5～8 min。

(3)活化劑 H全部溶解后,停止加熱并加入上述比例的AKD膠粒,在攪拌下快速溶解AKD膠粒,時間一般控制在 5 min左右,此時 AKD中性施膠乳液成品制成。

(4)啟動反應容器的水冷系統(tǒng)并用自來水按照1∶1的比例將 AKD施膠乳液稀釋降溫至 40℃,泵入AKD中性施膠乳液儲備罐備用。

3 一步法 AKD中性施膠乳液成品的物理指標

一步法生產(chǎn)的 AKD中性施膠乳液的物理指標如表 1所示。

4 一步法 AKD中性施膠乳液制備方法及裝置的優(yōu)勢

(1)一步法AKD中性施膠乳液制備采用了高效活化劑

AKD中性施膠的機理是AKD分子的反應端與纖維上的羥基反應而生成牢固的共價鍵,AKD分子的疏水端經(jīng)烘缸干燥后,定向朝外形成疏水的單分子膜,因而在生產(chǎn)使用過程中,就必須使得 AKD膠粒的直徑足夠小 (一般要求在 0.3～0.5μm),以增加AKD單位反應面積,盡量減少 AKD的用量,降低生產(chǎn)成本;另外,由于 AKD分子為非離子型有機化合物,其本身不帶電荷,而纖維一般帶有負電荷,為了使 AKD膠粒有效地吸附到纖維上,就必須使AKD粒子帶上與纖維相反的電荷。為了滿足上述的兩點生產(chǎn)要求,本課題開發(fā)了 AKD中性施膠專用活化劑 H,這種施膠劑同時具備高效的分散乳化性能和 AKD膠粒的陽離子化性能,添加適當用量的該助劑,可以制得粒徑小而均勻、穩(wěn)定性好的 AKD中性施膠乳液。

(2)一步法 AKD中性施膠乳液制備方法簡單、設備投入少

與傳統(tǒng)的AKD中性施膠乳液的制備相比,一步法AKD中性施膠乳液簡化了AKD中性施膠乳液的制備工藝方法,它不僅適用于大規(guī)模造紙企業(yè),而且由于設備投入費用低、制備方法簡單,也方便在中小型造紙企業(yè)的應用和普及。

表1 一步法 AKD中性施膠乳液成品物理指標

5 結 語

由酸性施膠向中性施膠的轉變,是整個造紙行業(yè)施膠的必然發(fā)展趨勢。與傳統(tǒng)的酸性施膠相比,中性施膠具有改善成紙質(zhì)量、降低排放白水的污染程度、減少漿料打漿電耗和紙張的干燥熱能、降低生產(chǎn)成本等諸多優(yōu)勢。近年來,中性施膠在國內(nèi)的造紙企業(yè),特別是規(guī)模大、技術力量雄厚的造紙企業(yè)內(nèi)已經(jīng)得到了普及和推廣。一步法 AKD中性施膠乳液制備方法及裝置,不僅適用于大中型造紙企業(yè),而且由于其制備的簡便性和較小的資金投入,更加適宜于國內(nèi)為數(shù)眾多的中小型造紙企業(yè)的使用和推廣。

[1] 聶勛載,范思齊.常用非木材纖維造紙使用手冊[M].北京：中國輕工業(yè)出版社,1999.

[2] 朱紅兵.AKD中性施膠及使用方法[J].化工縱橫,2002(7)：8.

[3] 孫義坤,張 靜,章亞萍.AKD中性施膠劑應用研究報告[J].浙江造紙,1999(1)：43.

(責任編輯：趙旸宇)

One-step Process for AKD Neutral Sizing Emulsion Preparation

LIU Shi-liang＊CAO Guo-ping LI Guang-sheng
(National Engineering Research Center of Paper making and Pollution Control,South China University of Technology,Guangzhou,Guangdong Province,510640)
( ＊ E-mail：liushiliang1974@126.com)

Based on the traditional AKD neutral sizing emulsion preparation technology,one-step process for AKD neutral sizing emulsion preparation including its technology and equipment was introduced in this paper.

AKD;neutral sizing;improvement

TS727+.5

A

0254-508X(2011)04-0074-02

劉士亮先生,博士;主要研究方向：制漿造紙新技術的研究與開發(fā)、造紙污染控制及生態(tài)修復的研究應用。

2010-12-08(修改稿)