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废纸的回收利用,在节约原料、降低成本、减轻环境污染、节约能源方面有重要的意义。利用废纸的关键是脱墨技术的发展。目前,我国对造纸脱墨剂的研制还比较落后,主要偏重于小分子表面活性剂的复配,剂型也多为液体,脱墨剂的品种单一、陈旧,相当于国外80年代的水平,工厂使用的脱墨剂多数都是欧美等发达国家的进口脱墨剂。高分子表面活性剂的合成与在脱墨剂配方中的应用以及作为固体脱墨剂的研究,则是脱墨剂研发的一个新的课题。
本论文以聚乙二醇、马来酸酐、丙烯酸为原料合成了一种新型高分子表面活性剂;同时对AEO-9等非离子表面活性剂进行改性,使之同时具有阴离子和非离子双重表面活性;将合成的高分子表面活性剂与改性表面活性剂以及其他助剂复配,作为废纸脱墨剂使用,探讨达到最好脱墨效果的较佳脱墨工艺;并将此组分的脱墨剂做成固体剂型,使之便于运输、贮存。
主要研究结果如下:(1)烷基(酚)聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠盐较佳的合成反应条件为:酯化反应醚酐投料比为1:1.05,反应温度为90℃,反应时间为3h;磺化反应温度为85℃,反应时间为2h。
(2)马来酸聚乙二醇单酯丙烯酸(MAG-AA)共聚物较佳合成反应条件为:酯化反应聚乙二醇与顺酐的摩尔投料比1:1.05,酯化温度75℃,时间1h;聚合反应温度85℃,单体混合物的质量比m(MAG):m(去离子水):m(AA)=1:1:1,引发剂添加量占单体总量的0.5%,反应时间4h。
(3)高分子表面活性剂AZ-1000的重均相对分子质量为212193,粘度为164mPa·s,表面张力为30.92×10-3N·m-1。
(4)多种表面活性剂复配作为废纸脱墨剂应用,得出较佳的脱墨剂F组分及其质量比为:m(AZ-1000):m(AESM-9):m(NPSS-10):m(AEO-9):m(TX-10)=2:3:3:1:1。其最佳脱墨工艺条件为:打浆浓度8%,打浆温度60℃,打浆时间30min,保温温度60℃,保温时间50min,脱墨剂中氢氧化钠用量2%,硅酸钠用量3%,双氧水用量2%,脱墨剂F用量0.5%,EDTA用量0.4%。其脱墨后,成纸白度可达66.2%ISO,总残余油墨量达到36.44PPM,抗张指数为40.6mN.g-1,撕裂指数为7.23mN.m2.g-1。
(5)固体脱墨剂组分及质量比为:m(皂基):m(复配脱墨剂F):m(硅酸钠):m(EDTA):m(三乙醇胺)=45:40:10:1:9。其脱墨后成纸白度可达64.8%IS0,残余油墨量可达2.457PPM,其脱墨效果可与部分进口脱墨剂相媲美。